Wat is de pakkingbusdruk in een mechanische afdichting?

De druk van de pakkingbus is een kritische parameter in de werking en prestaties van mechanische afdichtingen in pompen en andere roterende apparatuur. Het handhaven van de optimale druk van de pakkingbus zorgt voor de juiste werking van mechanische afdichtingen, voorkomt lekkage en verlengt de levensduur van de afdichtingscomponenten.

In deze blogpost duiken we in het concept van stuffing box pressure, onderzoeken we de definitie, beïnvloedende factoren, typische bereiken en de formule om het te berekenen. We bespreken ook de betekenis van stuffing box pressure voor mechanische afdichtingen, mogelijke problemen die voortvloeien uit onjuist drukbeheer en methoden om de druk effectief te regelen en aan te passen.

Wat is pakkingbusdruk?

In een centrifugaalpomp, de pakkingbus is een cilindrische ruimte die zich tussen de pompbehuizing en de roterende as bevindt en waarin de mechanische afdichting of pakking is ondergebracht. De pakkingbusdruk verwijst naar de vloeistofdruk die in deze ruimte aanwezig is tijdens de werking van de pomp.

De pakkingbusdruk is een kritische parameter voor de goede werking en levensduur van mechanische afdichtingen. Het beïnvloedt de zegel gezicht smering, koeling en het vermogen om een vloeistoffilm te behouden tussen de stationaire en roterende afdichtingsvlakken. Onvoldoende pakkingbusdruk kan leiden tot onvoldoende smering en koeling, wat resulteert in voortijdig falen van de afdichting door verhoogde wrijving en warmteontwikkeling.

Aan de andere kant kan overmatige pakkingbusdruk ervoor zorgen dat de mechanische afdichtingsvlakken losraken, wat leidt tot verhoogde lekkage en verminderde afdichtingseffectiviteit. Hoge druk kan ook leiden tot versnelde slijtage van de afdichtingsvlakken en andere componenten, wat de algehele levensduur van de afdichting verkort.

Factoren die de druk in de pakkingbus beïnvloeden

Pompontwerp

Het ontwerp van de pomp, met name de locatie van de afdichtingskamer en de nabijheid van de waaier, beïnvloedt de pakkingbusdruk. Hoe dichter de afdichtingskamer bij de waaier zit, hoe hoger de druk zal zijn vanwege de invloed van de centrifugale kracht van de waaier.

Zuig- en persdruk

De zuig- en persdruk van de pomp hebben direct invloed op de pakkingbusdruk. Over het algemeen resulteren hogere zuig- en persdrukken in een verhoogde pakkingbusdruk. Het drukverschil tussen de zuig- en perszijde van de pomp heeft ook invloed op de pakkingbusdruk.

Aanwezigheid van balansgaten of slijtringen

De aanwezigheid van balansgaten of slijtringen in de pomp kan de pakkingbusdruk aanzienlijk beïnvloeden. Balansgaten zijn kleine openingen waardoor vloeistof van de hogedrukzijde van de waaier naar de lagedrukzijde kan stromen, wat helpt om de druk te egaliseren en de axiale stuwkracht op de waaier te verminderen.

Slijtringen zijn daarentegen vervangbare ringen die tussen de waaier en de pompbehuizing worden geïnstalleerd om lekkage van de hogedrukzijde naar de lagedrukzijde te minimaliseren. De aanwezigheid van balansgaten of slijtringen kan helpen om een consistentere pakkingbusdruk te behouden.

Vloeibare eigenschappen

De eigenschappen van de vloeistof die wordt gepompt, zoals de viscositeit en temperatuur, kunnen de druk in de pakkingbus beïnvloeden. Vloeistoffen met een hogere viscositeit creëren doorgaans hogere drukken in de pakkingbus vanwege de toegenomen weerstand tegen stroming. Op dezelfde manier kunnen verhoogde vloeistoftemperaturen leiden tot verhoogde drukken naarmate de vloeistof uitzet en de viscositeit afneemt.

Typische bereiken van pakkingbusdruk

Formule voor de druk van de pakkingbus

De pakkingbusdruk kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

P_sb = P_s + (P_d – P_s) × k

Waar:

• P_sb = Pakkingbusdruk
• P_s = Zuigdruk
• P_d = Uitlaat druk
• k = Constant (meestal 0,4-0,6, afhankelijk van het pompontwerp en de balansgaten/slijtringen)

Functies van pakkingbusdruk voor mechanische afdichtingen

1. Handhaaft de smeerfilm: De juiste pakkingbusdruk zorgt voor een adequate vloeistoffilm tussen de afdichtingsvlakken, waardoor wrijving en slijtage worden verminderd.
2. Voorkomt verdamping van vloeistof: voldoende druk voorkomt dat de afgedichte vloeistof verdampt bij de afdichtingsvlakken, waardoor cavitatieschade en afdichtingsfalen worden voorkomen.
3. Zorgt voor een goede afdichtingsvlakgeleiding: Door de uitgebalanceerde druk blijven de afdichtingsvlakken goed in contact en volgen, waardoor lekkage en voortijdige slijtage worden voorkomen.
4. Bevordert warmteafvoer: de juiste druk bevordert de vloeistofcirculatie, waardoor de warmte die ontstaat door wrijving van het afdichtingsvlak, wordt afgevoerd.

Mogelijke problemen veroorzaakt door onjuist drukbeheer

Als de juiste pakkingbusdruk niet wordt gehandhaafd, kunnen er verschillende problemen ontstaan, waaronder:

1. Overmatige lekkage: Lage druk kan ervoor zorgen dat de afdichtingsvlakken opengaan, wat resulteert in vloeistoflekkage en een verminderde afdichtingsefficiëntie.
2. Voortijdige slijtage van de afdichting: Onvoldoende druk kan leiden tot verhoogde wrijving en slijtage tussen de afdichtingsvlakken, waardoor de levensduur van de afdichting wordt verkort.
3. Schade aan de afdichtingsvlakken: Door de verhoogde druk kunnen de afdichtingsvlakken te strak sluiten, wat kan leiden tot overmatige hitteontwikkeling en mogelijke thermische scheuren of schade.
4. Cavitatie en verdamping van vloeistof: Onvoldoende druk kan ervoor zorgen dat de verzegelde vloeistof verdampt bij de afdichtingsvlakken, wat schade door cavitatie en een defect aan de afdichting kan veroorzaken.

Methoden om de druk in de pakkingbus te regelen of aan te passen

Het gebruik van balansgaten of rugslijtringen

Balansgaten of rugslijtringen kunnen worden opgenomen in het afdichtingsontwerp om de pakkingbusdruk te helpen reguleren. Deze functies zorgen ervoor dat een gecontroleerde hoeveelheid vloeistof met hoge druk van de afvoerzijde naar de pakkingbus stroomt, waardoor het drukverschil over de afdichtingsvlakken wordt tegengegaan. Door de druk effectief te balanceren, helpen deze ontwerpelementen om het juiste contact met het afdichtingsvlak te behouden en slijtage te verminderen.

Externe spoelsystemen installeren

Externe spoelsystemen kunnen worden gebruikt om een schone, compatibele vloeistof in de pakkingbus te brengen met een gecontroleerde druk. Deze spoelvloeistof helpt de vereiste druk in de pakkingbus te behouden, terwijl het ook zorgt voor koeling en smering van de afdichtingsvlakken. Externe spoelsystemen zijn met name nuttig bij het werken met schurende, corrosieve of hogetemperatuurvloeistoffen die anders de afdichtingsvlakken kunnen beschadigen of voortijdig falen kunnen veroorzaken.