Asafdichtingen

Daar waar de pompas uit het pomphuis komt moet een goede asafdichting zitten. Het principe van elke asafdichting is, dat door middel van een zeer nauwe spleet, lekkage tussen pompdeksel en draaiende as tot een minimum beperkt wordt. Omdat de spleet gevormd wordt door een stilstaand en een draaiend deel ontstaat er warmteontwikkeling door wrijving. Door deze warmteontwikkeling zal de temperatuur in de afdichting oplopen. Wordt de temperatuur te hoog, dan ontstaat er een verhoogde slijtage. Om de temperatuur rondom de asafdichting binnen de perken te houden, moet de wrijvingswarmte afgevoerd worden. Bij het verpompen van koude media, kan dit via de verpompte vloeistof. De druk waar tegen afgedicht moet worden is gelijk aan het drukverschil tussen de atmosferische druk en de druk die vlak voor de afdichting in het pomphuis aanwezig is. Deze druk kan, afhankelijk van de pompconstructie, zowel een onderdruk als een overdruk zijn. Wanneer de waaier is voorzien van ontlastgaten, kan de onderdruk gelijk zijn aan de zuighoogte en bijvoorbeeld 6 meter bedragen. In dat geval moet de asafdichting er voor zorgen dat er geen lucht aangezogen wordt. In geval van overdruk kan de druk op de asafdichting maximaal gelijk zijn aan de druk aan perszijde van de pomp. Er mag dan niet te veel vloeistof naar buiten lekken. Er zijn verschillende soorten asafdichtingen. De meest voorkomende zijn de pakkingbus-pakking afdichting en de mechanische afdichting.

 

asafdichting2.jpgasafdichting1.jpg

                Mechanische afdichting                                                        Pakkingbus afdichting 


Seal plannen
Voor de mechanische afdichtingen zijn standaard flush (spoel) en quench plannen gedefinieerd. Elk plan geeft alle standaard en optionele componenten weer volgens ISO 21049 / API 682 standaard.


Asafdichting – pakkingbus

asafdichting3.jpg

De pakkingbus-pakking afdichting bestaat uit een aantal
pakkingringen die door een gland worden aangedrukt. We noemen de ringen ook wel stopbuspakking. Er worden hiervoor verschillende materialen gebruikt. Het zijn vaak gevochten kunststofvezels, wel of niet geïmpregneerd met een smeermiddel. Stopbuspakking is leverbaar in de vorm van strengen, die op maat afgesneden kunnen worden. Er zijn ook pasklare voorgeperste ringen te verkrijgen. Een beetje lekkage van vloeistof is nodig om de pakkingringen te smeren en te koelen. De pakkingbus moet dan ook druppelsgewijs lekken. Wanneer er te weinig lekkage is, bijvoorbeeld omdat de moeren van de gland te vast zijn aangedraaid, neemt de warmteontwikkeling door wrijving toe en de koeling af. De pakking kan dan verbranden. Ze wordt daardoor hard en dit veroorzaakt een snelle slijtage van de pompas of asbus. Er bestaan constructies om de pakkingbusdruk te verlagen, zoals waaiers met ontlastgaten of met rugschoepen en ontlastleidingen zodat de gland niet te strak aangedraaid behoeft te worden. Verder zijn er meerdere mogelijkheden om de slijtage te verminderen en de warmte zo goed mogelijk af te voeren.

Lantaarnring

asafdichting4.jpg
Lantaarnring tussen de pakkingen. Een lantaarnring is een ring met radiaal ingestoken sleuven en gaatjes die in de pakkingbus, meestal tussen de pakkingringen gemonteerd is. Deze ring is via een intern kanaaltje, of met een dunne leiding vanaf de perskant van de pomp verbonden. Hij wordt onder andere toegepast als de druk voor de pakkingkamer zo laag wordt dat er geen vloeistof meer naar buiten lekt, of zelfs lucht naar binnen wordt gezogen. Dit kan het geval zijn bij een waaier met ontlastgaten en een grote zuighoogte. Ook bij een waaier met rugschoepen kan, bij grote zuighoogte en lage opvoerhoogte, de druk in de asafdichtingsruimte zo laag worden dat er onvoldoende lekvloeistof is. De vloeistof die in de lantaarnring komt voorkomt dat de pakking droog loopt en dat er lucht kan worden aangezogen. In plaats van een lantaarnring met vloeistof, zijn er ook lantaarnringen met een vetpot erop. Het vet smeert de pakking en zorgt er voor dat er geen lucht kan worden aangezogen. Afhankelijk van de toepassing zit de lantaarnring onder in de pakkingbus of tussen de pakkingringen.


Asbus


Om te voorkomen dat na slijtage de hele pompas vervangen moet worden, kan de as ter plaatse van de pakking worden voorzien van een verwisselbare asbus of slijtbus van een slijtbestendig materiaal. Kleine pompen hebben vaak geen asbus omdat het goedkoper is bij een reparatie de hele as te vervangen.


Mechanische afdichting (mechanical seal)
Een mechanische asafdichting (mechanical seal) bestaat uit een aantal onderdelen die tezamen voor een goede afdichting zorgen:
• De roterende ring (pos. 4)
• De stilstaande (stationaire) ring in het pompdeksel, de tegenloopring (pos. 5)
• een of meerdere veren die de draaiende ring axiaal tegen de stilstaande ring drukken. (pos. 10)
• een O-ring die de draaiende ring afdicht op de as. (pos. 2)
• een O-ring die de stilstaande ring afdicht in het pompdeksel. (pos. 6)
• vaak is er ook een stelring aanwezig om aan de veer of veren de gewenste
voorspanning te geven. (pos. 1)
• borgpen(en) (pos. 3 en 8)
De eigenlijke afdichting is de nauwe spleet tussen de stationaire en roterende ring.

asafdichting5.jpg

Mechanische afdichting (mechanical seal)
Voordeel

Het voordeel van een mechanische asafdichting is de zeer geringe lekkage (enige lekkage is noodzakelijk voor smering en koeling). De lekkage is zo gering dat ze daarom ook wel lekvrij genoemd worden. Als media verpompt worden, die niet snel verdampen, zie je duidelijk dat een mechanische asafdichting niet lekvrij is. Bij olie bijvoorbeeld zal de ruimte rondom de afdichting helemaal vettig worden.
Nadeel
Een nadeel van de mechanische asafdichting is dat bij reparatie/vervanging, de pomp gedeeltelijk gedemonteerd moet worden om de afdichting te repareren/vervangen. Bovendien is voor het vervangen van een mechanische asafdichting geschoold personeel nodig, zeker bij meer gecompliceerde uitvoeringen. Er zijn varianten die makkelijker te vervangen zijn (cardridge seal), maar deze zijn een stuk duurder.

Spoeling (flushing)
De slijtage van een mechanische afdichting neemt toe naarmate er meer wrijvingswarmte op de glijvlakken ontstaat. De koeling in de afdichtingsruimte en de smering tussen de afdichtingsvlakken zijn dan ook zeer belangrijk. De temperatuur in de afdichtingsspleet moet zo laag mogelijk zijn, zodat hier geen verdamping van de lekvloeistof, die hier als smeermiddel fungeert, kan optreden. Daarom worden maatregelen genomen om de wrijvingswarmte tussen afdichtingsvlakken af te voeren. De koeling van de afdichtingsvlakken met vloeistof wordt flushing genoemd. Er bestaan twee methodes: interne spoeling en externe spoeling. Wanneer geen spoeling wordt toegepast spreekt men van een ”dead end seal”. In een volgend hoofdstuk wordt bij de API seal plannen verder ingegaan op spoel methoden.


Materialen, soorten en uitvoeringen, norm seal
Om goede loopeigenschappen van de ringen te verkrijgen ten opzichte van elkaar, zijn ze gemaakt van verschillende materialen. Goede warmtegeleiding is hierbij belangrijk. Vaak moeten ze bovendien bestand zijn tegen aantasting door chemische of sterk slijtende vloeistoffen. Veelal moet naar een compromis tussen genoemde eisen gezocht worden. Mechanische afdichtingen zijn er in vele uitvoeringen. Zo zijn er enkel seals en dubbel seals. Bij deze laatste wordt weer onderscheid gemaakt tussen dubbel in ”back to back” opstelling en dubbel in ”tandem” opstelling. Ook bestaan er zogeheten ”cardridge seals”. Hierbij zijn alle onderdelen, die samen de afdichting vormen, voor gemonteerd op een asbus tot één dichtingspatroon.
Mechanische asafdichtingen zijn genormaliseerd volgens DIN 24960. Hierin zijn inbouwmaten en materiaalcoderingen vastgelegd. Daardoor zijn de afdichtingen van de verschillende leveranciers onderling uitwisselbaar.


Enkel seal Plan 1, 2, 11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 31, 32 en 41

asafdichtingp1.jpg

Interne seal kamer spoeling direct vanaf het hogedruk gedeelte van de pomp (meestal perszijde). 

De werking is gelijk aan sealplan 11.
• Afvoeren van de wrijvingswarmte in de sealkamer.
• Ontluchting van sealkamers bij horizontale pompen.
• Het reduceren van bevriezing of polymerisatie risico’s.

asafdichtingp2.jpg

Bij het verpompen van verontreinigde vloeistoffen waarbij geen filter of external flushing kan worden toegepast, wordt soms geen flushing toegepast. Dit is een ”dead end seal”. Door een juiste keuze van de materialen van de glijvlakken kunnen slijtage en andere problemen die door de warmteontwikkeling ontstaan worden beperkt.

asafdichtingp11.jpg

Circulatie vanaf perszijde via orifice naar het seal. Standaard API plan voor veel enkel seals.
• Afvoeren van de wrijvingswarmte in de sealkamer.
• Ontluchting van sealkamers bij horizontale pompen.
• Het reduceren van bevriezing of polymerisatie risico’s.

asafdichtingp12.jpg

Circulatie vanaf perszijde via strainer en orifice naar het seal.
• Afvoeren van de wrijvingswarmte in de sealkamer.
• Kan licht verontreinigde vloeistoffen aan.
• Ontluchting van sealkamers bij horizontale pompen.
• Plan 12 wordt vaak niet aanbevolen i.v.m. onbetrouwbaarheid van strainer.

asafdichtingp13.jpg

Circulatie van sealkamer naar pomp zuigzijde via flow control orifice.
• continu Ontluchting van sealkamers bij verticale pompen.
• wanneer Plan 11 niet kan i.v.m. laag marge tussen pers en sealkamer druk.
• toepassing bij verticale pompen.

asafdichtingp14.jpg

Circulatie van perszijde naar sealkamer via flow control orifice en weer terug naar zuigzijde via flow control orifice.
• zowel medium circulatie als ontluchting.
• verminderd sealkamer druk.
• toepassing bij verticale pompen.

asafdichtingp21.jpg

Circulatie van perszijde naar sealkamer via flow control orifice koeler (21). Voor plan 22 wordt ook nog een strainer in de loop gebracht.
• zelf ontluchtend.
• bevorderd druk marge t.o.v. dampdruk.
• bevorderd temperatuur marge t.o.v. secondaire seal elementen.
• voorziet in voldoende druk verschil voor voldoende stroming. voor warme media.

asafdichtingp23.jpg

Circulatie van sealkamer naar koeler en terug naar sealkamer.
• circulatie d.m.v. pompring tijdens draaien en door thermosyphon effect bij stilstand.
• regelt noodzakelijke druk marge tussen dampdruk en sealkamer druk.
• voor warme en schone media en warme koolwaterstoffen.

asafdichtingp31.jpg

Circulatie van perszijde via cyclone separator welke de schone vloeistof naar het seal leidt en de vervuiling terug naar de zuigzijde.
• verwijderd vervuiling uit het spoelmedium.
• voor media met vaste deeltjes.
• soortelijk gewicht van vaste deeltjes moet minimaal 2 keer dat van het medium zijn.

asafdichtingp32.jpg

Injectie van schone of koude vloeistof van externe bron naar de sealkamer.
• altijd positieve spoeling.
• behoud van dampdruk marge.
• indien toegestaan een van de betere sealplannen.
• toepassing bij ”smerige” media, en/of hoge temperaturen.
• toepassing bij kans op polymerisatie en/of media met slechte smeer eigenschappen.

asafdichtingp41.jpg

Circulatie van perszijde via cyclone separator welke de schone vloeistof via een koeler naar het seal leidt en de vervuiling terug naar de zuigzijde.
• verwijderd vervuiling uit het spoelmedium.
• voor warme media met vaste deeltjes.
• bevorderd temperatuur marge t.o.v. secondaire seal elementen.
• soortelijk gewicht van vaste deeltjes moet minimaal 2 keer dat van het medium zijn.

Dubbel seal - Plan 51, 52, 53A, 53B, 53C en 54

asafdichtingp51.jpg
Een extern reservoir voorziet een ”dead ended” buffer vloeistof via de quench aansluiting.
• geen directe proces lekkage naar atmosfeer.
• geen druk systeem zoals Plan 53 benodigd.
• voor schone, niet polymerisatie gevoelige media met een dampspanning hoger dan de buffer vloeistof.

asafdichtingp52.jpg

Drukloze buffer vloeistof circulatie in het buiten seal van een dubbel seal, opstelling via een seal support systeem. Circulatie d.m.v. een pomp ring tijdens bedrijf en door thermosyphon werking tijdens stilstand.
• geen medium vervuiling.
• geen directe lekkage naar atmosfeer.
• geen druksysteem zoals Plan 53 benodigd.

asafdichtingp53a.jpg

Onder druk gebrachte buffer vloeistof circulatie in het buiten seal van een dubbel seal, opstelling via een seal support systeem. Circulatie d.m.v. een pomp ring tijdens bedrijf en door thermosyphon werking tijdens stilstand.
• geen medium vervuiling.
• geen lekkage naar atmosfeer.
• schone vloeistof film tussen de binnen seal vlakken.
• werkt als Plan 52 wanneer sper vloeistof druk wegvalt.

asafdichtingp53b.jpg

Onder druk gebrachte (met thermo syphon membraan druktank) buffer vloeistof circulatie in het buiten seal van een dubbel seal, opstelling via een seal support systeem. Circulatie d.m.v. een pomp ring tijdens bedrijf en door thermosyphon werking tijdens stilstand.
• houdt spervloeistof / druk-gas uit elkaar door membraan.
• geen lekkage naar atmosfeer.
• koeling van spervloeistof door lucht of waterkoeler.
• meer betrouwbaar dan Plan 53A systeem.

asafdichtingp53c.jpg

Onder druk gebrachte (met zuiger-druktank) buffer vloeistof circulatie in het buiten seal van een dubbel seal, opstelling via een seal support systeem. Circulatie d.m.v. een pomp ring tijdens bedrijf en door thermosyphon werking tijdens stilstand.
• houdt spervloeistof / druk-gas uit elkaar door membraan.
• voor gebruik goed ontluchten.
• geen lekkage naar atmosfeer.
• koeling van spervloeistof door lucht of waterkoeler.
schone vloeistof tussen vlakken van binnen seal.
• lekkage van spervloeistof naar medium.

asafdichtingp54.jpg

Onder druk gebracht door externe druk bron of ”stand alone” pompsysteem.
• garandeert hogere spervloeistof stroom.
• indien goed onderhouden, het meest betrouwbare druk plan voor dubbel seals.
• geen lekkage naar atmosfeer.
• wanneer Plan 53A/B/C circulatie onvoldoende is om warmte af te voeren.

Seal - Plan 61, 62 en 65

asafdichtingp61.jpg

Afgeplugde aansluitingen voor toekomstig gebruik voor Plan 62 of 65.
• drain connectie kan worden aangesloten voor lekkage opvang (Plan 65).
• drain en quench connectie kunnen worden aangesloten als quench in/uit (Plan 65).
• voor toekomstig gebruik / aansluitingen afgeplugd houden.

asafdichtingp62.jpg

Een externe vloeistofstroom wordt op gang gebracht aan de atmosferische kant van de seal vlakken via quench en drain connecties.
• quench vloeistof treed op als barrière tussen atmosfeer en medium.
• het reduceert oxidatie van het medium en koelt de seal vlakken.
• spoelt ongewenst materiaal ophoping onder seal vlakken weg.

asafdichtingp65.jpg

Lekkage wordt opgevangen via de drain connectie naar een opvang reservoir uitgerust met een niveau alarm.
• quench vloeistof treed op als barrière tussen atmosfeer en medium.
• het reduceert oxidatie van het medium en koelt de seal vlakken.
• spoelt ongewenst materiaal ophoping onder seal vlakken weg.
• wanneer men lekkage wil meten.

PDFlogo.pngVoor Mechanical seal selectie klik dan hier

 

 PDFlogo.pngVoor Seal supply systemen klik hier