Wat is de druk van een mechanische afdichting?

Mechanische afdichtingen zijn integrale componenten in roterende apparatuur, voorkomen vloeistoflekkage en handhaven de systeemdruk. De druk in de afdichtingskamer, een kritische factor die de afdichtingsprestaties en levensduur beïnvloedt, wordt bepaald door verschillende ontwerp- en operationele parameters.

Dit artikel onderzoekt het concept van seal chamber pressure, waarbij de factoren die het beïnvloeden en de ontwerpkenmerken die worden gebruikt om het effectief te beheren, worden onderzocht. We zullen ook de geschiktheid van verschillende mechanische verzegeling typen voor verschillende drukcondities.

Wat is de druk in de afdichtingskamer van mechanische afdichtingen?

Seal chamber pressure verwijst naar de vloeistofdruk in de holte waarin de mechanische afdichting zich bevindt. Deze druk speelt een belangrijke rol in de prestaties en levensduur van de afdichting, omdat het factoren als smering, koeling en het voorkomen van binnendringen van verontreinigingen beïnvloedt.

In een typische mechanische afdichtingsopstelling bevindt de afdichtingskamer zich tussen de pompbehuizing en de atmosfeer. De druk in deze kamer wordt bepaald door verschillende factoren, waaronder de bedrijfsomstandigheden van de pomp, het ontwerp van de afdichting en de vloeistof die wordt gepompt.

Het handhaven van de juiste druk in de afdichtingskamer is om verschillende redenen van cruciaal belang:

1. Goede smering: Door voldoende druk worden de afdichtingsvlakken voorzien van een dun laagje vloeistof, waardoor wrijving en slijtage worden verminderd.
2. Koeling: De vloeistof in de afdichtingskamer zorgt ervoor dat de warmte die door de afdichtingsvlakken wordt gegenereerd, wordt afgevoerd. Zo worden oververhitting en voortijdige storingen voorkomen.
3. Buitensluiten van verontreinigingen: positieve druk in de afdichtingskamer voorkomt dat externe verontreinigingen de afdichtingsvlakken binnendringen en beschadigen.

Factoren die de druk in de afdichtingskamer beïnvloeden

Pompbedrijfsomstandigheden

De bedrijfsomstandigheden van de pomp hebben een directe impact op de druk in de afdichtingskamer. Factoren zoals de persdruk van de pomp, de zuigdruk en het toerental beïnvloeden de druk in de afdichtingsholte.

Hogere persdrukken resulteren doorgaans in een hogere druk in de afdichtingskamer, terwijl lagere zuigdrukken kunnen leiden tot een lagere druk of zelfs vacuümomstandigheden in de kamer.

Ontwerp en opstelling van afdichtingen

Het ontwerp van de mechanische afdichting en de opstelling ervan in de pomp beïnvloeden ook de druk in de afdichtingskamer. Verschillende ontwerpelementen spelen een rol:

1. Balansratio: De balansratio bepaalt de hydraulische belasting op de afdichtingsvlakken. Afdichtingen met hogere balansratio's werken doorgaans bij lagere drukken, terwijl lagere balansratio's resulteren in hogere drukken.
2. Afdichtingsvlak geometrie: De geometrie van de afdichtingsvlakken, zoals de breedte van het vlak en de oppervlakteafwerking, beïnvloedt de drukverdeling in de afdichtingskamer.
3. Leidingplan: Het leidingplan dat in combinatie met de mechanische afdichting wordt gebruikt, beïnvloedt de druk in de afdichtingskamer. Bijvoorbeeld, een Plan 11 (recirculatie van pompafvoer naar afdichting) verhoogt de druk, terwijl een Plan 13 (recirculatie van afdichtingskamer naar aanzuiging) de druk verlaagt.

Vloeibare eigenschappen

De eigenschappen van de vloeistof die wordt gepompt, beïnvloeden ook de druk in de afdichtingskamer. Factoren zoals viscositeit, soortelijk gewicht en dampspanning spelen een rol.

Vloeistoffen met een hogere viscositeit kunnen een hogere druk in de afdichtingskamer vereisen om voldoende smering tussen de afdichtingsvlakken te behouden. Vloeistoffen met een hoge dampdruk kunnen leiden tot cavitatie en verminderde druk in de afdichtingskamer.

Soorten mechanische afdichtingen en drukgeschiktheid

Ontwerpkenmerken voor drukbeheer

Om de druk in de afdichtingskamer effectief te beheren, bevatten mechanische afdichtingen verschillende ontwerpkenmerken. Deze kenmerken zorgen voor optimale afdichtingsprestaties en levensduur in verschillende drukbereiken.

Gebalanceerde afdichtingsvlakken

Gebalanceerde afdichtingsvlakken zijn ontworpen om de impact van druk op de afdichtingsoppervlakken te minimaliseren. Door het effectieve afdichtingsoppervlak dat aan de druk wordt blootgesteld te verkleinen, behouden gebalanceerde afdichtingen een consistente afdichtingskracht, ongeacht schommelingen in de druk van de afdichtingskamer. Deze ontwerpeigenschap verlengt de levensduur van de afdichting en verbetert de afdichtingsefficiëntie in toepassingen met matige tot hoge druk.

Meerdere veren

Mechanische afdichtingen gebruiken vaak meerdere veren om een gelijkmatige verdeling van de afdichtingskracht te bieden. Door een serie kleinere veren te gebruiken in plaats van één grote veer, wordt de afdichtingskracht gelijkmatig toegepast rond de omtrek van de afdichtingsvlakken. Deze opstelling met meerdere veren zorgt voor consistente afdichtingsprestaties en vermindert het risico op drukgeïnduceerde vervorming of lekkage.

Drukgevoelige geometrie

Sommige mechanische afdichtingen hebben een drukgevoelige geometrie, waardoor de afdichtingsvlakken zich kunnen aanpassen aan veranderingen in de druk van de afdichtingskamer. Naarmate de druk toeneemt, past de geometrie van de afdichtingsvlakken zich automatisch aan om de optimale afdichtingsspleet te behouden. Dit zelfinstellende mechanisme helpt overmatige slijtage te voorkomen en behoudt de afdichtingseffectiviteit over een breed drukbereik.

Barrièrevloeistofsystemen

Dubbele afdichtingen en tandemafdichtingen bevatten barrièrevloeistofsystemen om druk te beheren en de afdichtingsprestaties te verbeteren. De barrièrevloeistof, doorgaans een compatibele vloeistof of gas, wordt op een hogere druk gehouden dan de procesvloeistof. Dit drukverschil voorkomt dat de procesvloeistof de afdichtingsinterface binnendringt en zorgt voor smering en koeling van de afdichtingsvlakken. Barrièrevloeistofsystemen isoleren de mechanische afdichting effectief van de potentieel schadelijke effecten van hogedrukprocesvloeistoffen.