Een mechanische afdichting is een apparaat dat wordt gebruikt om lekkage te voorkomen tussen een roterende as en een stilstaand behuizingsonderdeel, zoals in pompen, compressoren en turbines. Het systeem werkt door twee vlakke afdichtingsvlakken tegen elkaar te drukken, waardoor vloeistoffen of gassen niet langs de as kunnen ontsnappen. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over mechanische afdichtingen, van werking en materialen tot vervanging en toepassingen.
Hoe werkt een mechanische afdichting?
Een mechanische afdichting werkt door twee nauwkeurig bewerkte vlakken tegen elkaar te drukken: een roterend vlak dat is bevestigd aan de as, en een stilstaand vlak dat is verankerd in de behuizing. De contactdruk tussen deze twee vlakken vormt een barrière die voorkomt dat het gepompte medium langs de as lekt. Een veer of een ander veerelement houdt de vlakken voortdurend in contact, ook bij kleine trillingen of axiale bewegingen.
De twee afdichtingsvlakken worden ook wel het primaire afdichtingspaar genoemd. Naast dit primaire paar bevat een mechanische afdichting ook secundaire afdichtingen, zoals O-ringen of manchetten, die de verbinding tussen de afdichting en de behuizing afdichten. Samen zorgen deze onderdelen voor een volledig gesloten systeem.
De kwaliteit van het afdichtingsvlak is hierbij van groot belang. Een minimale ruwheid en een hoge vlakheid van het vlak zijn noodzakelijk om een betrouwbare afdichting te garanderen. Zelfs kleine onregelmatigheden in het oppervlak kunnen leiden tot lekkage of versnelde slijtage. Daarom worden de vlakken van afdichtingsringen bewerkt met hoogwaardige lapmachines die de vereiste vlakheid garanderen.
Welke materialen worden gebruikt in mechanische afdichtingen?
In mechanische afdichtingen worden de afdichtingsvlakken doorgaans gemaakt van harde materialen zoals siliciumcarbide, wolfraamcarbide of keramiek, gecombineerd met een zachter tegenmateriaal. Carbon grafiet is het meest gebruikte zachte materiaal voor afdichtingsringen, vanwege de zelfsmerende eigenschappen, chemische inertie en het brede temperatuurbereik dat het ondersteunt.
Carbon grafiet is van nature poreus. Via impregnatie worden deze poriën gevuld met harsen, metalen, zouten of andere materialen, waardoor het materiaal ondoorlaatbaar wordt en de mechanische sterkte toeneemt. De keuze van impregnatie hangt af van de werktemperatuur, de aanwezige vloeistoffen of gassen, de draaisnelheid van de as en de maximale druk. De meest gebruikte impregnaties zijn:
- Fenolhars: sluit de porositeit, maakt het materiaal ondoorlaatbaar en vergroot de mechanische sterkte
- PTFE (polytetrafluorethyleen): een alternatief voor fenolhars bij hogere temperaturen of wanneer hars niet compatibel is met het medium; sterk verbeterde zelfsmeringsigenschappen, geschikt voor de voedings- en farmaceutische industrie
- Antimoon: geschikt voor hogere temperaturen tot circa 450 tot 500 graden Celsius
- Metaalimpregnaties (koper, zilver): verlagen de restporositeit, verhogen de mechanische sterkte en verbeteren de smerende eigenschappen tot circa 450 graden Celsius in een oxiderende omgeving
- Mineraalzout: verbetert de oxidatiebestendigheid tot 600 graden Celsius en biedt sterk verbeterde zelfsmering bij hogere temperaturen
Naast carbon grafiet worden ook andere materialen toegepast in de overige onderdelen van een mechanische afdichting. Veren worden uitgevoerd in Inconel, bestand tot 700 graden Celsius of meer, of in roestvast staal. Pennen worden gemaakt van roestvast staal, cadmiumgeplateerd staal of brons, afhankelijk van de toepassingseisen.
Wat is het verschil tussen een mechanische afdichting en een pakking?
Het belangrijkste verschil tussen een mechanische afdichting en een pakking is de manier waarop ze lekkage voorkomen. Een pakking is een statisch afdichtingselement dat wordt samengeperst tussen twee stilstaande vlakken. Een mechanische afdichting is een dynamisch systeem dat werkt met een roterend en een stilstaand vlak die in contact worden gehouden, waardoor afdichting mogelijk is rond een bewegende as.
Pakkingen zijn geschikt voor verbindingen die niet bewegen, zoals flenzen en deksels. Ze zijn relatief eenvoudig en goedkoop, maar bieden geen oplossing voor de afdichting van een roterende as. Zodra er sprake is van een draaiende component, zoals in een pomp of compressor, is een mechanische afdichting de juiste keuze.
Mechanische afdichtingen bieden bovendien een hogere betrouwbaarheid bij agressieve media, hoge drukken en extreme temperaturen. Ze vereisen minder onderhoud dan traditionele pakkingen en produceren minder lekkage, wat ze geschikter maakt voor toepassingen waarbij milieu-eisen of hygiënenormen gelden. In de farmaceutische sector en de voedingsindustrie is een mechanische afdichting dan ook de standaardkeuze.
In welke industrieën worden mechanische afdichtingen toegepast?
Mechanische afdichtingen worden toegepast in vrijwel elke industrie die werkt met pompen, compressoren, turbines of andere roterende apparatuur. De meest voorkomende toepassingsgebieden zijn de chemische industrie, de farmaceutische sector, de voedingsindustrie, de petrochemie, de waterbehandeling en de energiesector, inclusief hernieuwbare energie.
In de chemische sector en raffinaderijen worden mechanische afdichtingen ingezet bij het pompen van agressieve vloeistoffen, zuren en solventen. Carbon grafiet is hier bij uitstek geschikt, omdat het bestand is tegen de meeste organische en anorganische zuren, basen en koolwaterstoffen, en vloeistoffen of gassen niet contamineert.
In de farmaceutische sector en de voedingsindustrie gelden strenge hygiënenormen. Mechanische afdichtingen met carbon grafiet afdichtingsvlakken geïmpregneerd met PTFE zijn hier geschikt, omdat een FDA-conforme variant beschikbaar is en het materiaal geen stoffen afgeeft aan het gepompte medium.
Andere sectoren waar mechanische afdichtingen veelvuldig worden gebruikt zijn:
- Waterbehandeling en zuiveringsinstallaties
- De aluminiumindustrie
- De automotive-industrie
- Lucht- en ruimtevaart, waaronder jetmotoren
- Warmtewisselaars, inclusief nucleaire installaties
- Vacuümovens en vacuümpompen
- Reactoren en pijpleidingen
Wanneer moet een mechanische afdichting worden vervangen?
Een mechanische afdichting moet worden vervangen wanneer er zichtbare lekkage optreedt, wanneer de slijtage van de afdichtingsvlakken de toegestane toleranties overschrijdt, of wanneer de afdichting niet langer bestand is tegen de procesomstandigheden. Andere signalen zijn een verhoogde temperatuur aan de afdichting, ongewone trillingen of een verhoogd energieverbruik van de pomp of compressor.
De levensduur van een mechanische afdichting hangt af van meerdere factoren: de werktemperatuur, de chemische samenstelling van het medium, de draaisnelheid van de as en de druk waaronder het systeem werkt. Een onjuiste materiaalkeuze of een verkeerde impregnatie kan leiden tot voortijdige slijtage. Zo zal een afdichting die is ontworpen voor lage temperaturen sneller falen in een toepassing waarbij hoge temperaturen voorkomen.
Preventief onderhoud is effectiever dan correctief ingrijpen. Door de staat van de afdichtingsvlakken regelmatig te inspecteren en tijdig te vervangen, voorkom je ongeplande stilstand. In toepassingen waarbij downtime grote gevolgen heeft, is het verstandig om vervangende afdichtingsringen op voorraad te houden. Bij urgente situaties is levering binnen 24 uur mogelijk, wat de impact van onverwachte uitval beperkt.
Welke carbon grafiet componenten worden gebruikt in mechanische afdichtingen?
In mechanische afdichtingen worden carbon grafiet componenten gebruikt als afdichtingsringen, segmentringen en grafietringen voor de primaire afdichtingsvlakken. Carbon grafiet is de standaardkeuze voor industriële apparatuur die wordt blootgesteld aan hoge temperaturen, agressieve chemicaliën en zware belastingen, vanwege de combinatie van zelfsmering, chemische inertie en een lage uitzettingscoëfficiënt.
Carbon grafiet afdichtingsringen worden volledig op maat geleverd in elke gewenste geometrie en afmeting. De vlakheid van het afdichtingsvlak is hierbij van groot belang voor een betrouwbare werking. Naast enkelvoudige ringen worden ook segmentringen toegepast: precisiecomponenten die zijn vervaardigd in segmenten, gangbaar in drie-, vier- of meerdelige uitvoering tot 26-delig. Deze constructie maakt eenvoudige montage mogelijk in complexe systemen waar een enkelvoudige ring niet te plaatsen is.
Carbon grafiet ringen voor afdichtingen kenmerken zich door ondoordringbaarheid voor gassen en vloeistoffen, de afwezigheid van vervorming en een nagenoeg onderhoudsvrije werking. Dit maakt ze geschikt voor slijtagegevoelige afdichtingen in pompen, uitlaatsystemen en fittingen. De profielen zijn leverbaar in straight OD en angle OD uitvoering, met verbindingen als lap joint of butt joint.
Hoe wij helpen met carbon grafiet afdichtingen
Bij Qgraphites leveren we carbon grafiet afdichtingsringen en segmentringen volledig op maat, afgestemd op jouw specifieke toepassing. Of het nu gaat om een enkelvoudige ring voor een chemische pomp, een meerdelige segmentring voor een turbine, of een FDA-conforme afdichting voor de farmaceutische industrie: wij produceren de componenten die jouw systeem nodig heeft. Onze technische specialisten adviseren je over:
- De juiste materiaalsoort en impregnatie voor jouw werktemperatuur en medium
- De optimale afdichtingsgeometrie voor jouw toepassing
- De vlakheid en oppervlaktekwaliteit van de afdichtingsvlakken
- Montagewijze, inclusief persfitting of krimpfitting afhankelijk van de temperatuurvereisten
We verwerken aanvragen op basis van een technische tekening, een beschrijving of een fysiek sample, inclusief versleten of beschadigde onderdelen. Bij een volledige aanvraag ontvang je binnen enkele uren een prijs en levertijd. De standaard levertijd bedraagt 5 tot 10 werkdagen; bij urgente gevallen leveren we binnen 24 uur. Onze specialisten staan elke werkdag beschikbaar van 08:00 tot 18:00 voor gratis technisch advies. Stuur je specificaties naar [email protected] of bel +31 38 30 36 626 en wij zorgen voor de rest.
