Von Hochdruckrohrleitungen in Raffinerien bis hin zu Präzisionsgeräten für die Luftfahrt dienen Dichtungen als kritische Dichtungskomponenten, deren Leistung sich direkt auf die Sicherheit und Effizienz des Systems auswirkt.Der Druck ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Leistung der Dichtungen beeinflussenDieser Artikel untersucht alle Aspekte des Dichtungsdrucks, um umfassende Kenntnisse über Auswahl, Anwendung und Ausfallanalyse zu vermitteln.
Ob flache, flexible Dichtungen, spiralgewickelte Metalldichtungen oder Ringverbindungsdichtungen, alle erfordern einen bestimmten Druck, um zuverlässige Dichtungen zu bilden.Dichtungen füllen mikroskopische Unregelmäßigkeiten zwischen den PaarungsflächenDer Druck, der ausgeübt wird, bestimmt unmittelbar die Dichtungseffizienz.
Die Druckleistung der Dichtungen wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst:
- Betriebstemperatur:Wärmeveränderungen verändern die Materialeigenschaften und beeinträchtigen die Druckträglichkeit.Während niedrige Temperaturen die Dichtungen spröde und weniger anpassungsfähig machen.
- Herstellung von Flanschen:Die Bearbeitungsgenauigkeit, die Oberflächenverarbeitung und die Parallelität beeinflussen die Druckverteilung.
- Innendruck:Der Druck des Systemmediums stellt die Dichtungsfähigkeit der Dichtung direkt in Frage und erfordert, dass Materialien unter kontinuierlicher Belastung ihre Integrität bewahren.
- Außenwelt:Korrosive Stoffe, Wärmekreislauf und mechanische Vibrationen beeinflussen die langfristige Leistungsfähigkeit und erfordern eine Materialbeständigkeit gegenüber Umweltfaktoren.
Der ASME-Standard (American Society of Mechanical Engineers) definiert sieben Druckklassen: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 und 2500.Höhere Nennwerte deuten auf eine höhere Druckkapazität durch erhöhte Metallmasse in der Flanschkonstruktion hinDie Einstufungen können als 150 lb, 150 lb, 150# oder Klasse 150 auswechselbar erscheinen.
Die Dichtungen sind so konzipiert, dass sie diesen Klassifikationen entsprechen, wobei die Dichtungen der Klasse 150 für entsprechende Flanschdrucke ausgelegt sind.Die Enddruckkapazität hängt von den Materialeigenschaften und Betriebstemperaturen ab.
Höhere Druckwerte entsprechen typischerweise niedrigeren Höchsttemperaturschwellenwerten, während niedrigerer Druck einen erhöhten Temperaturbetrieb ermöglicht.Die richtige Auswahl der Dichtungen erfordert gleichzeitig die Berücksichtigung der Flanschkonstruktion, Schrauben und Baustoffe.
Die Verkleidungen werden durch Flanschschrauben entweder in Vollflächenform (Abdeckungsschrauben) oder Ringform (Innenschraubenkreis) gesichert.
- Flanzentrennung durch inneren Druck
- Seitenkräfte, die versuchen, Dichtungen aus den Gelenken zu extrudieren
Um die Dichtheit der Dichtung zu gewährleisten, muss der Druck durch einen stoffabhängigen Multiplikator den inneren Druck um ein Vielfaches übersteigen.
Bei der Materialauswahl werden drei Hauptfaktoren berücksichtigt: Temperaturbeständigkeit, chemische Verträglichkeit und Druckfähigkeit.Betriebsvariationen beeinflussen die Leistung:
- Stressentlastung:Der Materialabbau durch Alterung, Zerbrechlichkeit oder Erweichen verringert die Druckwartung.
- Überlegungen zur Dicke:Dünnere Materialien funktionieren im Allgemeinen besser unter Druck, indem sie die Oberflächenbelastung reduzieren, obwohl eine ausreichende Dicke erhalten bleiben muss, um Flanschenunvollkommenheiten zu berücksichtigen.
- Flanschqualität:Bearbeitete Oberflächenbearbeitungen müssen die Glatzheit der Dichtung mit der für die Dichtung notwendigen Textur in Einklang bringen.
- Zugfestigkeit:Die unabhängige Materialfestigkeit hängt nicht unbedingt mit der Dichtungsleistung zusammen. So bildet z. B. weiches Graphit bei Druck hervorragende Dichtungen bei hohen Temperaturen.
- DurchlässigkeitAlle Dichtungen erlauben ein gewisses Mikroskopie-Leck. Die praktische Lösung gleicht Dichtungswirksamkeit mit Wartungsfähigkeit aus und ermöglicht den Abbau für den Service im Gegensatz zu geschweißten Gelenken.
Eine ausreichende Kompression erfordert:
- Überschreitung der materialspezifischen Mindestspannungsschwellenwerte
- Berücksichtigung von Gasdichtungen, bei denen eine höhere Belastung als bei Flüssigkeitsanwendungen erforderlich ist
- Berücksichtigung von Metalldichtungen, die eine größere Kompression als flexible Dichtungen erfordern
- Durchführung von ROTT-Prüfungen zur Überprüfung der Erstdichtung
- Berücksichtigung der Schraubbelastungsentspannung (bis zu 50% Verlust) während des Wärmezyklus
Übermäßige Kompression zwingt flexible Dichtungen, aus den Gelenken zu extrudieren, was Materialupgrades für wiederkehrende Probleme erfordert.
VakuumumumgebungenWeichere Materialien wie Naturkautschuk, Butylkautschuk oder Polyurethan zeichnen sich durch eine verbesserte Konformität bei der Niederdruckdichtung aus.
Hochdruckleistung:Die maximale Druckkapazität variiert je nach Material erheblich:
| Material der Dichtungen | Höchstdruck |
|---|---|
| Kautschuk, NBR, EPDM, Butyl, Neopren, FKM, Silikon | 150 PSI |
| Nicht aus Asbest bestehende Fasern | 750 ‰ 1500 psi (50 ‰ 100 Bar) |
| mit einer Breite von nicht mehr als 40 mm | 2500 psi (172 Bar) |
| Verdichtete Graphit- ∆ gezackte Edelstahl-Einlagen | 2800+ psi (193 Bar) |
| PTFE | 800 psi (55 Bar) |
| Expandiertes PTFE | 3000 psi (206 Bar) |
| Mica (hochtemperaturstark) | 2030 psi (290 Bar) |
ASME B16.5 und B16.34 stellen die vorherrschenden Standards für die Flanschgeometrie in Öl-, Gas- und Bergbauanwendungen dar, die Druck-Temperatur-Nennwerte, Materialien, Abmessungen und Prüfungen abdecken.Europäische Systeme verwenden PN-Nummern (Pressure Number) und BS4504-Standards, wobei die PN-Werte Bardruckwerte ohne proportionale Beziehungen zwischen den Klassen annähern.
