Welk soort smeermiddel wordt gebruikt voor mechanische afdichtingen?

Mechanische afdichtingen gebruiken smeermiddelen zoals synthetische oliën, vet, droge smeermiddelen en barrière- of buffervloeistoffen om wrijving en slijtage te minimaliseren. De selectie van het juiste smeermiddel is afhankelijk van factoren zoals temperatuur, druk, snelheid, vloeistofcompatibiliteit en viscositeit.

Wanneer de mechanische afdichting correct is geïnstalleerd en de pomp draait, creëert het roterende afdichtingsvlak een centrifugale kracht die een dunne film vloeistof tussen de afdichtingsvlakken trekt. Deze vloeistoffilm smeert de contactoppervlakken, waardoor wrijving en slijtage worden geminimaliseerd. De vloeistof helpt ook om warmte af te voeren die wordt gegenereerd door de roterende oppervlakken, waardoor oververhitting en thermische schade aan de afdichtingscomponenten wordt voorkomen.

Soorten smeermiddelen voor mechanische afdichtingen

Synthetische oliën

Synthetische oliën zijn veelgebruikte smeermiddelen in mechanische afdichtingen vanwege hun uitstekende thermische en oxidatieve stabiliteit, lage vluchtigheid en compatibiliteit met verschillende elastomeren en afdichtingsoppervlakmaterialen. Ze behouden hun viscositeit over een breed temperatuurbereik, wat zorgt voor een goede smering, zelfs in uitdagende omgevingen. Veelvoorkomende synthetische oliën zijn polyalfaolefinen (PAO's), polyalkyleenglycolen (PAG's) en perfluoropolyethers (PFPE's).

Synthetische oliën hebben de voorkeur voor toepassingen met hoge temperaturen, zoals in ketelvoedingspompen of reactoren, waar minerale oliën kunnen afbreken of afzettingen kunnen vormen op de afdichtingsvlakken. Ze blinken ook uit in toepassingen met agressieve chemicaliën of corrosieve vloeistoffen die conventionele smeermiddelen kunnen afbreken.

Vet

Grease is een halfvast smeermiddel dat bestaat uit een basisolie, verdikkingsmiddel en additieven. Het biedt uitstekende afdichtings- en smeereigenschappen in mechanische afdichtingen, met name in toepassingen met lage snelheden, hoge belastingen of intermitterende werking. Het verdikkingsmiddel vormt een beschermende film op de afdichtingsvlakken, waardoor direct contact wordt voorkomen en slijtage wordt verminderd.

Vetten worden geclassificeerd op basis van het type basisolie (mineraal, synthetisch of plantaardig) en verdikkingsmiddel (zeep of niet-zeep). Vetten op lithiumbasis worden veel gebruikt in algemene toepassingen, terwijl siliconen-, gefluorideerde of polyureumvetten worden gebruikt in omgevingen met hoge temperaturen of chemisch agressieve omgevingen.

Droge smeermiddelen

Droge smeermiddelen, ook wel vaste smeermiddelen genoemd, worden gebruikt in mechanische afdichtingen waar conventionele vloeibare of vetsmeermiddelen niet geschikt zijn. Ze worden aangebracht als dunne coatings op de afdichtingsvlakken en zorgen voor smering door hun lage schuifsterkte en hoge draagkracht. Veelvoorkomende droge smeermiddelen zijn onder andere grafiet, molybdeendisulfide (MoS2), polytetrafluorethyleen (PTFE) en hexagonaal boornitride (hBN).

Droge smeermiddelen zijn ideaal voor omgevingen met hoge temperaturen, vacuüm of straling, waar vloeibare smeermiddelen zouden verdampen, ontbinden of uitgassen. Ze blinken ook uit in toepassingen met schurende deeltjes of verontreinigingen die conventionele gesmeerde afdichtingen kunnen verstoppen of beschadigen.

Barrière- en buffervloeistoffen

In sommige mechanische verzegeling ontwerpen, barrière- of buffervloeistoffen worden gebruikt om de afdichtingsvlakken te smeren en te koelen terwijl ze worden geïsoleerd van de procesvloeistof. Barrièrevloeistoffen worden gebruikt in dubbele of tandemafdichtingen, waarbij ze de ruimte tussen de primaire en secundaire afdichtingen opvullen en een schone en compatibele omgeving voor de afdichtingsvlakken bieden. Buffervloeistoffen worden gebruikt in dubbele afdichtingen, waarbij ze op een hogere druk worden gehouden dan de procesvloeistof om lekkage te voorkomen.

Barrière- en buffervloeistoffen worden geselecteerd op basis van hun compatibiliteit met de procesvloeistof, afdichtingsoppervlakmaterialen en elastomeren. Het kan water, synthetische oliën of speciaal geformuleerde vloeistoffen met additieven zijn om de smering te verbeteren, corrosie te voorkomen of degradatie te weerstaan. In de farmaceutische of voedingsmiddelenindustrie worden smeermiddelen van voedingskwaliteit of door de FDA goedgekeurde vloeistoffen gebruikt om de zuiverheid en veiligheid van het product te garanderen.

Factoren die de keuze van smeermiddelen beïnvloeden

Temperatuur

Het bedrijfstemperatuurbereik heeft een aanzienlijke invloed op de selectie van smeermiddelen voor mechanische afdichtingen. Hoge temperaturen kunnen ervoor zorgen dat smeermiddelen kapotgaan, waardoor ze hun viscositeit en beschermende eigenschappen verliezen. Deze degradatie kan leiden tot verhoogde slijtage van afdichtingsvlakken, waardoor de levensduur van de afdichting wordt verkort en er mogelijk lekkages ontstaan. Omgekeerd kunnen lage temperaturen ervoor zorgen dat smeermiddelen dikker worden, waardoor hun vermogen om te stromen en de afdichtingsvlakken goed te smeren, wordt aangetast. Het selecteren van een smeermiddel met een breed temperatuurbereik en goede thermische stabiliteit zorgt voor optimale prestaties onder wisselende omstandigheden.

Synthetische oliën, zoals polyalfaolefinen (PAO's) en perfluoropolyethers (PFPE's), bieden uitstekende stabiliteit bij hoge temperaturen vergeleken met minerale oliën. Deze synthetische smeermiddelen behouden hun viscositeit en smeereigenschappen zelfs bij verhoogde temperaturen.

Druk

De werkdruk van het systeem speelt ook een belangrijke rol bij de selectie van smeermiddelen. Hoge drukken kunnen ervoor zorgen dat smeermiddelen dunner worden, waardoor hun draagvermogen afneemt en er meer slijtage aan de afdichtingsvlakken ontstaat. In extreme gevallen kunnen hoge drukken er zelfs voor zorgen dat smeermiddelen verdampen, wat leidt tot een volledig verlies van smering. Door een smeermiddel te selecteren met een hoge viscositeitsindex en een goede druk-viscositeitscoëfficiënt, wordt ervoor gezorgd dat het zijn smeereigenschappen behoudt onder hoge drukomstandigheden.

Voor hogedruktoepassingen kunnen smeermiddelen met additieven zoals extreme druk (EP) middelen en anti-slijtage additieven extra bescherming bieden. Deze additieven vormen beschermende films op de afdichtingsvlakken, waardoor slijtage wordt verminderd en oppervlakteschade onder extreme belastingen wordt voorkomen.

Snelheid

De rotatiesnelheid van de as beïnvloedt ook de keuze van het smeermiddel. Hogesnelheidstoepassingen genereren meer warmte door verhoogde wrijving, wat kan leiden tot smeermiddelafbraak en verminderde viscositeit. Dit kan resulteren in onvoldoende smering, verhoogde slijtage en voortijdig falen van de afdichting.

Smeermiddelen met een lage viscositeit, zoals lichte oliën of vetten met een lage consistentie, hebben vaak de voorkeur voor toepassingen met hoge snelheid. Deze smeermiddelen hebben een lagere interne wrijving en kunnen gemakkelijker vloeien, waardoor de warmteontwikkeling wordt verminderd en de afdichtingsvlakken voldoende worden gesmeerd. Synthetische oliën, zoals polyglycolen en esters, bieden uitstekende schuifstabiliteit en zijn zeer geschikt voor toepassingen met hoge snelheid.

Vloeistofcompatibiliteit

Compatibiliteit tussen het smeermiddel en de procesvloeistof is een andere kritische factor bij de selectie van smeermiddelen. Het smeermiddel moet bestand zijn tegen blootstelling aan de procesvloeistof zonder af te breken of zijn smeereigenschappen te verliezen. Incompatibele smeermiddelen kunnen degraderen, waardoor afzettingen op de afdichtingsvlakken ontstaan of elastomere componenten opzwellen, wat leidt tot lekken en voortijdig falen van de afdichting.

Bij het selecteren van een smeermiddel moet u rekening houden met de chemische samenstelling van de procesvloeistof en de reactiviteit ervan met verschillende smeermiddeltypen. Bijvoorbeeld, in toepassingen met agressieve chemicaliën of oplosmiddelen kunnen gefluoreerde oliën of perfluoropolyether (PFPE) vetten vereist zijn vanwege hun uitstekende chemische bestendigheid. In de voedings- en farmaceutische industrie moeten smeermiddelen geschikt zijn voor levensmiddelen en voldoen aan de relevante regelgeving, zoals NSF H1 of FDA-richtlijnen.

Viscositeit

Viscositeit is een kritische eigenschap die het vermogen van een smeermiddel bepaalt om een stabiele film te vormen tussen de afdichtingsvlakken en te beschermen tegen slijtage. De optimale viscositeit is afhankelijk van factoren zoals de bedrijfstemperatuur, druk, snelheid en het ontwerp van de afdichting. Een smeermiddel met een te lage viscositeit biedt mogelijk niet voldoende filmdikte, wat leidt tot verhoogde wrijving en slijtage. Omgekeerd kan een smeermiddel met een te hoge viscositeit overmatige weerstand en warmteontwikkeling creëren, wat de afdichtingsprestaties verslechtert.

De viscositeit moet hoog genoeg zijn om een stabiele smeerfilm te behouden onder bedrijfsomstandigheden, maar laag genoeg om efficiënte warmteafvoer mogelijk te maken en wrijvingsverliezen te minimaliseren. Viscositeitsindexverbeteraars kunnen aan smeermiddelen worden toegevoegd om hun viscositeit over een breed temperatuurbereik te behouden, wat zorgt voor optimale prestaties onder wisselende omstandigheden.