Flensvlakken Uitgelegd (Vlak, Verhoogd, enz.)

Wat is een flensvlak?

Er zijn drie veelvoorkomende typen flensvlakken: vlak, verhoogd en ring-type joint (RTJ). Andere typen flensvlakken zijn ook beschikbaar, zoals de tong-en-groef (T&G), lap joint en male-and-female (M&F) ontwerpen, maar deze zijn minder gangbaar. Pijpnormen specificeren de exacte geometrie, afmetingen, materiaal en oppervlakteafwerking van een flensvlak.

Flensvlakken

Over het algemeen geldt dat hoe kleiner het contactoppervlak tussen de flensvlakken, hoe harder het pakking en flensafdichtingsmateriaal moet zijn. Dit komt doordat een kleiner afdichtingsoppervlak betekent dat er met minder kracht een grotere druk kan worden uitgeoefend (druk = kracht / oppervlak). Hardere materialen vereisen een grotere druk om af te dichten dan zachtere materialen, zelfs als de oppervlakken worden geslepen en gelapt voordat ze worden samengevoegd. Om hogere drukken te bereiken zonder overmatige koppel op de bevestigingsmiddelen toe te passen, wordt het contactoppervlak van het afdichtingsvlak verkleind.

Om deze reden hebben vlakke flenzen pakkingen die zich uitstrekken van de binnenste diameter van de flens tot de buitenste diameter; deze typen pakkingen staan bekend als ‘volledige vlakken’ pakkingen en hebben een groot contactafdichtingsoppervlak. Verhoogde vlakken flenzen hebben alleen een pakking op het verhoogde vlak; deze typen pakkingen staan bekend als ‘platte ring’ pakkingen. Voor ring-type joint flenzen is het afdichtingsoppervlak relatief klein, en het pakkingmateriaal relatief hard (metaal).

Geniet je van dit artikel tot nu toe? Zorg er dan voor dat je onze Flensfundamenten Videocursus bekijkt. De cursus bevat meer dan vijf uur aan videomateriaal, een 52 pagina's tellend geïllustreerd handboek (dit artikel is een uittreksel uit het handboek), een quiz, en je ontvangt een certificaat van voltooiing wanneer je de cursus afrondt. Veel plezier!

Vlakke Vlakte (FF)

Vlakke vlakte (FF) flenzen gebruiken niet-metalen pakkingen (zachte pakkingen) en moeten altijd een getande afdichtingsoppervlakte hebben. Dit type flens is goed geschikt voor lage druktoepassingen en wordt gebruikt voor drukklassen 125 en 250. 

Pakkingen worden direct op het voorste afdichtingsvlak van het flensblad geïnstalleerd, d.w.z. op hetzelfde vlak als het boutcirkelfront. Het pakkingafdichtings oppervlak loopt van de binnenste flensdiameter tot de buitenste flensdiameter. Typische zachte pakking materialen zijn meestal geschikt voor 100⁰C (212⁰F) en niet meer dan 20 bar (290 psi) druk. Omdat vlakke flenzen zo'n groot afdichtingsoppervlak gebruiken, zijn ze op maat gemaakt. Vlakke flens flenspakkingen kunnen niet draaien zodra ze zijn geïnstalleerd vanwege de boutgatpenetraties door de pakking. Vanwege de grote omvang van het afdichtingsvlak zijn vlakke flenzen bestand tegen mechanische vervorming (buigen, kromtrekken enz.).

Vlakke flenzen mogen nooit worden gekoppeld aan verhoogde flenzen, vooral niet als de verhoogde flens is vervaardigd uit een harder materiaal.

Vlakke Vlakte Flens (links) en Verhoogde Vlakte Flens (rechts)

Verhoogde Vlakte (RF)

Een verhoogde vlakte (RF) flens heeft een cirkelvormig afdichtingsvlak dat uitsteekt van het boutcirkelfront van de flens. Verhoogde vlakte flenzen zijn beschikbaar in alle drukklassen, en dus voor een breed scala aan druk- en temperatuurbereiken. RF flenzen zijn het meest voorkomende type flens dat wordt gebruikt in de olie- en gas- en chemische industrie.

RF flenzen gebruiken getande afdichtingsoppervlakken met niet-metalen of semi-metalen type pakkingen. Het afdichtingsvlak van een RF flens loopt van de binnenste diameter van de flens tot de buitenste diameter van het verhoogde vlak. Een typische pakking voor RF flenzen zou een grafiet-staal samenstelling pakking zijn met een temperatuurbereik tot 400⁰C (750⁰F) en een drukbereik tot 250 bar (3,625 psi).

Volledige (links) en Verhoogde Vlakte (rechts) Flenzen en Pakkingen

De hoogte van het verhoogde vlak boven het boutvlak wordt bepaald door de klasse van de flens en de norm waaruit het is genomen. Voor de ASME B16.5 norm, hebben stalen flenzen in klassen 150 en 300 een verhoogde vlakte hoogte van 1/16 inch (1,6mm); stalen flenzen boven klasse 300 gebruiken een 1/4 inch (6,4mm) verhoogde vlakte. In een ideale wereld zou de hoogte van een verhoogde vlakte toenemen naarmate de klasse toeneemt, maar dit gebeurt niet in de meeste normen; het is echter een logische generalisatie.

Ring-Type Joint (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flenzen zijn een variatie op het ontwerp van de verhoogde vlakte flens. RTJ flenzen worden meestal gebruikt voor meer zware toepassingen, vooral voor hoge druk systemen, en/of hoge temperatuur systemen (>750⁰C / 1,382⁰F). Het is mogelijk om RTJ flenzen te gebruiken voor alle drukklassen, maar ze worden meestal gebruikt voor klasse 900 en hoger.

Het verschil tussen een RTJ flens en een verhoogde vlakte flens is de manier waarop een afdichting wordt verkregen. Metalen pakkingen (hard) worden gebruikt met RTJ flenzen, terwijl verhoogde vlakte pakkingen zachte of semi-metalen pakkingen gebruiken. Er zijn drie hoofdgroepen van ring-type joint groepen, namelijk R, RX en BX; we zullen ons concentreren op de R-type joint omdat dit veruit de meest voorkomende is.

R-type RTJ pakkingen zijn cirkelvormig met een ovaal of achthoekig gevormd profiel/lichaam; het achthoekige profiel zorgt voor de meest efficiënte afdichting en is het modernere ontwerp. Een groef wordt in het vlak van een RTJ flens gefreesd en de bijbehorende pakking wordt in deze groef geplaatst. Wanneer de flens wordt gemonteerd, comprimeren de twee aansluitende vlakken de pakking totdat deze vervormt en een metaal-op-metaal afdichting wordt gevormd. Als de flens correct is gemonteerd, mogen de twee aansluitende RTJ flenzen geen fysiek contact met elkaar maken

RTJ Componenten (achthoekige pakking links, ovale pakking rechts)

RTJ pakkingen worden vaak vervaardigd uit een materiaal dat iets zachter is dan dat van de flens. Omdat het pakkingmateriaal zachter is, vervormt het bij een lagere druk dan de flens, dit zorgt ervoor dat het de pakking is die vervormt om de afdichting te maken in plaats van dat de flens rond de pakking vervormt.

Flensvlak Samenvatting

De onderstaande tabel vat de kenmerken van de drie meest voorkomende flensvlakken samen.

Flensvlak Kenmerken Samenvatting

Flens Types, Vlakte en Oppervlakken - Uitgelegd!

Deze video maakt deel uit van onze Piping Flange Fundamentals Videocursus

Gerelateerde Online Technische Cursussen

Inleiding tot Kleppen

Inleiding tot Kleppen (korte cursus)

Hoe Pneumatische Kleppen Werken

Membraanpompen Uitgelegd

Inleiding tot Centrifugaalpompen

Hoe Meertraps Centrifugaalpompen Werken

Eductors, Ejectors, Venturi Pompen en Jet Pompen Uitgelegd

Veermechanismen in de Techniek

Aanvullende Bronnen

http://www.wermac.org/flanges/flanges_raised-face_flat-face_ring-type-joint.html

https://www.kamleshmetal.com/flanges-faces-types.html

https://www.theprocesspiping.com/introduction-to-flanges