lørdag 4. april 2015

Mekaniske tetninger for aksler


Mekaniske tetninger for aksler

For å forhindre lekkasje mellom en roterende aksel og en stasjonær del må man benytte en type tetning som er designet for dette. Målet er å forhindre lekkasje til ytre miljø. Tetningene er veldig anvennelige med bruksområder mellom; akseldiametere 5 - 500mm, trykk 0,001Pa - 45MPa, temperaturer -200°C - 450°C og hastigheter opp til 150m/s (540km/t).


Virkemåte


(1) Utseende til en tetning (bildekilde)
Rundt akselen sitter en hylse. For å forhindre lekkasje mellom akselen og hylsa sitter det en o-ring der. Det er langs denne hylsen tetningen skal foregå. Rund denne hylsa sitter selve tetningen, og på utsiden av denne igjen sitter et hus (se bilde 1). En o-ring tetter mellom huset til utstyret og huset til tetningen.
Hele prinsippet med tetningen er å ha en stasjonær tetningsflate og en roterende tetningsflate. Det er disse svært fine flatene med minimal overflateruhet som roterer mot hverandre og skaper en barriære mot lekkasjer. Mellom disse tetningsflatene er det en tynn film av sperrevæske (eller gass).

De roterende og de stasjonære tetningflatene består av forskjellige materialer som avhenger av medie og arbeidsforhold. Noen eksempler kan være wolframkarbidsammensetninger (WCCR), Silisiumkarbid (RSiC) eller aluminiumoksid (Al2O3). De ønskelige materialene er harde, samtidig seige, med høy slitestyrke, gode gliegenskaper og liter termisk ekspansjon. En annen fordel er god termisk ledeevne da det er ønskelig å transportere varmen vekk for ikke å få sperrevæsken til å koke, da dette ikke er ønskelig for tetningsflatens skyld. Det er som regel èn tetningsflate av et hardt metall, og en av kull (karbon).
(2) Illustrert mekanisk tetning (Bildekilde)

Tetningsflatene kan være mekanisk (ved hjelp av en fjær), pnaumatisk eller hydraulisk presset sammen for å skape en kontaktflate. Tetrningene blir vanligvis levert (fra fabrikk eller service) forspent. På denne måten oppnåes det ønskelige trykket mellom tetningsflatene etter fabrikkens standarder og spesifikasjoner. 

Vanligvis har man en enkel eller dobbel mekanisk tetning, det vil si at det er en eller to par med tetningsflater i en og samme tetning. Jo fler tetninger, jo mindre lekkasjer, men det er uvanlig med fler enn 2.

En tetning kan være i utallige utførelser etter behov. Noen dobbeltetninger kan for eksempel ha utslipp til fakkel mellom tetningene, samt ha nitrogenspyling (eller annen inert gass). Det kan være en gass- og oljehybrid eller en ren olje eller DGS (Dry Gas Seal) tetning.

Kjøle-/barriærevæske

Det er mange forskjellige utførelser i slike systemer. Men hensikten er lik; å fjerne partikler og varme fra tetningen. Man spyler tetningen på innsiden av utstyrshuset. Det finnes mange planer på utforming og utførelser av slike systemer. Man kan enten benytte medie til å spyle, eller en ekstern væske eller gass. Det er vanligst å benytte medie ved f.eks produktpumper fremfor rågasspumper på grunn av renheten. Det er naturlig at renere medie egner seg bedre til å fjærne smuss da det ikke tilfører i noen grad selv. Kjøle-/barriærevæsken må være ikke-polymeriserende og må ikke skape tilstopping og begroing. 

(3) En illustrasjon av et kjøle-/barriærevæskesystem
fra Flowserve (Bildekilde)

Sperrevæske

Som ved veldig mange andre mekaniske bevegelige komponenter er også her smøring viktig. I tillegg til smøring hjelper spærrevæsken til med å fjerne smuss som oppstår ved slitasje av komponenter, men spesielt for å holde tetningsflatene så rene som mulig, igjen for å hindre slitasje. Det kan være innløp og utløp til sperreveske på huset, eller kun innløp som vil si at det eneste som skaper en strøm i spærrevæsken er utslipp gjennom tetningen og ut i medie (se øverst på bilde 1). Spærrevæsken kan for eksempel være i en spærrevæskebeholder (også kalt transmitter). Denne fungerer ved å hente trykk fra trykksiden av utstyret som presser opp et stempel. Stempeloverflaten er mindre på siden hvor det befinner seg spærrevæske og trykket på denne siden blir dermed høyere. På denne måten oppnår man et overtrykk på spærrevæsken slik at det heller lekker ut i medie enn inn i tetningen.


Kilder:

  • http://www.xylemwatersolutions.com/scs/norway/nb-no/Service/Reservedeler/Documents/1440_nk_high.pdf
  • https://www.youtube.com/watch?v=m24uWL6f8K4