Een mechanical seal is een van de meest gebruikte afdichtingsoplossingen in de industrie, maar voor veel mensen blijft het een technisch begrip dat uitleg verdient. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over mechanical seals: van wat ze zijn en hoe ze werken tot wanneer je ze gebruikt en wat je doet als ze falen.
Wat is een mechanical seal precies?
Een mechanical seal is een dynamische afdichting die de ruimte tussen een roterende as en de behuizing van een pomp of roerwerk afsluit. De afdichting bestaat uit twee vlakke loopvlakken die tegen elkaar drukken: één stilstaand en één meedraaiend met de as. Zo voorkomt de seal lekkage van vloeistof of gas naar buiten.
De kern van een mechanical seal bestaat uit twee gepolijste loopvlakken, ook wel seal faces genoemd, die met een uiterst dunne vloeistoffilm ertussen langs elkaar draaien. Die film zorgt voor smering en koeling, terwijl de druk van de veer of balg de vlakken tegen elkaar gedrukt houdt. Secundaire afdichtingen, zoals O-ringen of balgmembranen, voorkomen lekkage langs de as of de behuizing.
Mechanical seals voor pompen en roerwerken zijn beschikbaar in veel uitvoeringen: van eenvoudige component seals tot complexe cartridge seals en engineered seals voor bijzondere toepassingen. De keuze hangt af van het medium, de druk, de temperatuur en de omgeving waarin de seal moet functioneren.
Hoe werkt een mechanical seal in een pomp?
Een mechanical seal in een pomp werkt door twee vlakke loopvlakken onder druk tegen elkaar te houden, waarbij één vlak meedraait met de pompas en het andere stilstaat in de behuizing. Een veer of balg zorgt voor de sluitkracht. Tussen de loopvlakken bevindt zich een microscopisch dunne vloeistoffilm die de seal smeert en koelt.
Tijdens het draaien van de pomp draait het roterende loopvlak mee met de as. De vloeistoffilm tussen de twee vlakken is zo dun dat er nauwelijks lekkage optreedt, maar dik genoeg om directe slijtage te voorkomen. De balans tussen sluitkracht en vloeistofdruk bepaalt hoe goed de seal functioneert en hoe lang hij meegaat.
De meeste pompen hebben tegenwoordig een mechanical seal in plaats van een traditionele pakking. Dat komt omdat een goed afgestelde mechanical seal vrijwel lekvrij werkt, weinig onderhoud vraagt en de pompas niet beschadigt. Seal support systems, zoals thermosyphon-systemen, kunnen de seal verder ondersteunen door koeling, spoeling of barrièredruk te bieden bij agressieve of gevaarlijke media.
Waarom is een mechanical seal beter dan een pakking?
Een mechanical seal is beter dan een pakking omdat hij vrijwel lekvrij werkt, de pompas niet beschadigt en minder onderhoud vraagt. Een traditionele pakking slijt de as na verloop van tijd in, lekt structureel en moet regelmatig worden aangedraaid of vervangen. Een mechanical seal biedt een langere levensduur en lagere totale onderhoudskosten.
Pakkingen werken door de as mechanisch samen te drukken, wat onvermijdelijk slijtage veroorzaakt. Na verloop van tijd slijt de as in, begint de pakking te lekken en is vervanging nodig. Bovendien moet een pakking altijd een kleine hoeveelheid lekkage toestaan om zichzelf te koelen, wat bij agressieve of gevaarlijke media onacceptabel is.
Een mechanical seal heeft geen directe wrijving op de as en lekt onder normale omstandigheden niet zichtbaar. Dat maakt hem geschikt voor toepassingen waarbij lekkage van het gepompte medium niet is toegestaan, zoals in de farmaceutische industrie, de voedingsindustrie of bij het pompen van gevaarlijke stoffen. De hogere aanschafprijs van een mechanical seal verdient zich terug door minder slijtage aan de as, minder stilstand en minder onderhoudstijd.
In welke situaties moet je een mechanical seal gebruiken?
Je gebruikt een mechanical seal wanneer lekkage van het gepompte medium niet acceptabel is, wanneer de vloeistof gevaarlijk, giftig of kostbaar is, of wanneer de omgeving hoge eisen stelt aan hygiëne of veiligheid. Ook bij hogere drukken en snelheden presteert een mechanical seal beter dan alternatieve afdichtingsmethoden.
In de praktijk zijn mechanical seals de standaard in vrijwel alle industriële pomptoepassingen. Denk aan chemische processen waarbij giftige of corrosieve vloeistoffen worden gepompt, aan de voedingsindustrie waar hygiëne en FDA-certificering vereist zijn, of aan de farmaceutische sector waar kruisbesmetting absoluut voorkomen moet worden.
Ook bij hogere omtreksnelheden van de as of bij hoge drukken is een mechanical seal de aangewezen keuze. Pakkingen en lipafdichtingen kunnen deze omstandigheden niet aan zonder snel te slijten of te falen. Roerwerken in reactorvaten, compressoren en andere roterende apparatuur maken eveneens gebruik van mechanical seals om betrouwbaar en veilig te kunnen werken.
Wat zijn de meest voorkomende oorzaken van mechanical seal falen?
De meest voorkomende oorzaken van mechanical seal falen zijn droogloop, vervuiling van het gepompte medium, verkeerde installatie, onjuiste selectie van de seal voor de toepassing en slijtage van de loopvlakken door abrasieve deeltjes. In veel gevallen is falen te voorkomen met de juiste seal, correcte montage en een goed seal support system.
Droogloop is een van de gevaarlijkste situaties voor een mechanical seal. Zonder vloeistoffilm tussen de loopvlakken stijgt de temperatuur snel, waardoor de loopvlakken beschadigen of breken. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het opstarten van een pomp zonder dat er vloeistof aanwezig is, of bij cavitatie in het pompsysteem.
Verkeerde installatie is een andere veelvoorkomende oorzaak. Een seal die niet correct is uitgelijnd, te ver is ingedrukt of met de verkeerde O-ringen is gemonteerd, zal eerder falen dan verwacht. Daarnaast speelt de selectie een grote rol: een seal die niet is afgestemd op de temperatuur, druk of het medium zal zijn berekende levensduur niet halen. Goede begeleiding bij de aanschaf en montage voorkomt veel van deze problemen.
Wanneer is reviseren van een mechanical seal zinvol?
Reviseren van een mechanical seal is zinvol wanneer de basiscomponenten, zoals de behuizing en de veer, nog in goede staat zijn, maar de loopvlakken of secundaire afdichtingen versleten zijn. Revisie is goedkoper dan vervanging door een nieuwe seal en is een duurzame keuze, zeker bij duurdere of maatspecifieke seals.
Bij revisie worden de loopvlakken opnieuw gelept, beschadigde O-ringen vervangen en alle componenten gecontroleerd op maatvoering en slijtage. Het resultaat is een seal die functioneert als nieuw, maar tegen een fractie van de kosten van een nieuwe seal. Dit is vooral interessant bij grotere seals of bij seals van specifieke merken die lang leverbaar zijn.
Revisie is niet altijd de beste keuze. Als de behuizing beschadigd is, de as is ingeslagen of de seal herhaaldelijk faalt door een onderliggende oorzaak, is het verstandiger om de situatie eerst te analyseren en eventueel over te stappen op een andere sealuitvoering. Een eerlijk advies over reviseren versus vervangen bespaart op de lange termijn tijd en geld.
Hoe wij helpen met mechanical seals
Wij bij Qseals helpen industriële bedrijven met alles rondom mechanical seals: van de juiste selectie tot revisie en montage. Met meer dan 20 jaar ervaring en de grootste mechanical seal-voorraad in de Benelux kunnen we snel schakelen, ook bij spoedsituaties.
- Wij leveren nieuwe mechanical seals voor pompen, roerwerken en compressoren, van alle bekende merken en in alle maten.
- Wij reviseren nagenoeg alle voorkomende mechanical seals, ongeacht merk of type, inclusief het leppen van loopvlakken en het opspuiten van chroomoxide op loopvlakken.
- Wij adviseren je bij de selectie van de juiste seal voor jouw toepassing, inclusief FDA- en EC 1935/2004-gecertificeerde producten voor de voedings- en farmaceutische industrie.
- Wij bieden complete seal support systems op basis van het thermosyphonprincipe voor veeleisende toepassingen.
- Wij begeleiden je van aanschaf tot en met het montageproces, zodat de seal correct wordt geïnstalleerd en zo lang mogelijk meegaat.
Heb je een vraag over een mechanical seal, wil je een seal laten reviseren of zoek je een specifiek type? Neem contact op met Qseals en we denken direct met je mee over de meest efficiënte oplossing voor jouw situatie.
