Cartridge Seal¶

Samenvatting¶

Een Cartridge Seal is een voorgemonteerde mechanische asafdichting (Mechanical Seal) waarbij alle onderdelen al in de juiste positie zijn gemonteerd. In tegenstelling tot een traditionele mechanische afdichting hoeft de monteur de afzonderlijke onderdelen niet meer zelf af te stellen. Hierdoor wordt de kans op montagefouten aanzienlijk kleiner en verloopt de installatie sneller.

Binnen menginstallaties wordt een cartridge seal gebruikt om te voorkomen dat product langs de draaiende as uit de tank lekt of dat verontreinigingen van buitenaf het proces binnendringen. Vooral in de voedingsmiddelen-, farmaceutische en chemische industrie, waar betrouwbaarheid en hygiëne essentieel zijn, is de cartridge seal een veelgebruikte oplossing.

Hoewel een cartridge seal duurder is dan een conventionele mechanical seal, verdient deze investering zich vaak terug door een langere levensduur, minder stilstand en eenvoudiger onderhoud.

Theorie¶

Waarom is een afdichting nodig?¶

Bij vrijwel iedere industriële mixer draait een as door de wand of het deksel van een tank.

Op deze plaats ontstaat een uitdaging:

de as moet vrij kunnen draaien;
tegelijkertijd mag er geen product naar buiten lekken;
en mogen vuil, vocht of bacteriën niet naar binnen kunnen.

Hiervoor wordt een asafdichting toegepast.

Een cartridge seal is één van de meest geavanceerde vormen van zo'n afdichting.

Wat is een Cartridge Seal?¶

Een cartridge seal is een volledig voorgemonteerde mechanische afdichting.

Alle belangrijke onderdelen zijn al in de fabriek:

gemonteerd;
gecentreerd;
voorgespannen;
afgesteld.

De monteur hoeft de cartridge alleen nog op de as te schuiven en vast te zetten volgens de montagevoorschriften.

Daardoor worden veel montagefouten voorkomen.

Opbouw van een Cartridge Seal¶

Hoewel de uitvoering per fabrikant verschilt, bestaat een cartridge seal meestal uit:

roterende afdichtring;
stationaire afdichtring;
veren;
O-ringen;
afdichtingshuis;
bevestigingsflens;
borgvoorzieningen.

Deze onderdelen vormen samen één compacte cassette.

Hoe werkt een Cartridge Seal?¶

De afdichting werkt met twee zeer vlak afgewerkte afdichtvlakken.

Eén afdichtvlak draait mee met de as.
Het andere blijft stilstaan.

Tussen deze twee vlakken bevindt zich een uiterst dun vloeistoffilmpje.

Dit laagje:

smeert de afdichtvlakken;
voert warmte af;
voorkomt overmatige slijtage.

Hierdoor ontstaat een vrijwel lekvrije afdichting.

Voordelen van een Cartridge Seal¶

Eenvoudige montage¶

Omdat alle onderdelen al zijn voorgemonteerd, is de montage veel eenvoudiger.

Hierdoor:

wordt tijd bespaard;
is minder specialistische kennis nodig;
neemt de kans op fouten af.

Betrouwbare afstelling¶

Bij conventionele mechanical seals moet de monteur de veervoorspanning zelf instellen.

Bij een cartridge seal is deze instelling al in de fabriek uitgevoerd.

Dit verhoogt de betrouwbaarheid.

Minder stilstand¶

Doordat montage en vervanging sneller verlopen, wordt de stilstand van een installatie beperkt.

Dit is vooral belangrijk bij productieprocessen die 24 uur per dag draaien.

Langere levensduur¶

Een correct gemonteerde seal gaat doorgaans langer mee dan een verkeerd afgestelde conventionele seal.

Dit verlaagt de onderhoudskosten.

Single en Double Cartridge Seals¶

Cartridge seals zijn verkrijgbaar in verschillende uitvoeringen.

Single Cartridge Seal¶

Een enkele afdichting.

Toepassingen:

water;
voedingsmiddelen;
algemene procesvloeistoffen;
producten met beperkte risico's.

Double Cartridge Seal¶

Bestaat uit twee afdichtingen met daartussen een spervloeistof of buffervloeistof.

Voordelen:

hogere bedrijfszekerheid;
geschikt voor gevaarlijke producten;
minder kans op lekkage.

Wordt veel toegepast bij:

toxische stoffen;
vluchtige chemicaliën;
kostbare procesmedia.

Materialen¶

De afdichtvlakken worden gemaakt van materialen die bestand zijn tegen slijtage en corrosie.

Veel voorkomende combinaties zijn:

siliciumcarbide (SiC);
wolfraamcarbide (WC);
koolstof (Carbon);
keramiek.

Voor de elastomeren worden onder andere gebruikt:

EPDM;
FKM (Viton®);
PTFE;
FFKM.

De juiste combinatie hangt af van:

temperatuur;
chemische belasting;
druk;
toerental.

Wanneer wordt een Cartridge Seal gekozen?¶

Een cartridge seal is vooral interessant wanneer:

stilstand kostbaar is;
onderhoud snel moet verlopen;
een hoge bedrijfszekerheid gewenst is;
montagefouten moeten worden voorkomen;
hoge eisen aan hygiëne worden gesteld.

Cartridge Seal versus conventionele Mechanical Seal¶

Cartridge Seal	Conventionele Mechanical Seal
Voorgemonteerd	Losse onderdelen
Fabrieksmatig afgesteld	Ter plaatse afstellen
Snelle montage	Meer montagetijd
Minder kans op fouten	Grotere kans op montagefouten
Hogere aanschafprijs	Lagere aanschafprijs

Hoewel de aanschafprijs hoger ligt, zijn de totale onderhoudskosten vaak lager.

Praktijk bij Jongia¶

Binnen Jongia worden cartridge seals veel toegepast op menginstallaties voor de voedingsmiddelen-, farmaceutische en chemische industrie. In deze sectoren zijn lekkage, productverlies en verontreiniging onacceptabel.

Tijdens de engineering wordt gekeken naar factoren zoals:

producteigenschappen;
druk;
temperatuur;
toerental;
CIP- en SIP-reiniging;
hygiënische eisen.

Op basis hiervan wordt bepaald of een single of double cartridge seal nodig is en welke materialen geschikt zijn voor de afdichtvlakken en elastomeren.

Bij onderhoud biedt een cartridge seal een groot voordeel: de complete afdichting kan als één geheel worden vervangen, waardoor de installatietijd kort blijft en de kans op montagefouten klein is.

Veelgemaakte fouten¶

Cartridge Seal en Mechanical Seal als verschillende technieken zien. Een cartridge seal is een voorgemonteerde uitvoering van een mechanical seal.
Denken dat een cartridge seal onderhoudsvrij is. Ook deze afdichtingen slijten en moeten periodiek worden gecontroleerd.
De verkeerde elastomeersoort kiezen. O-ringen en andere afdichtingselementen moeten chemisch bestand zijn tegen het procesmedium.
Beschadigingen aan de afdichtvlakken onderschatten. Zelfs kleine krasjes kunnen leiden tot lekkage of een sterk verkorte levensduur.
Alleen naar de aanschafprijs kijken. Hoewel cartridge seals duurder zijn, leveren ze vaak lagere onderhoudskosten en minder productiestilstand op gedurende de levensduur van de installatie.