Co to jestuszczelnienie wału pompy?
Uszczelnienia wału zapobiegają wyciekaniu cieczy z wału obracającego się lub poruszającego się posuwisto-zwrotnie. Jest to ważne w przypadku wszystkich pomp, a w przypadku pomp odśrodkowych dostępnych będzie kilka opcji uszczelnienia: uszczelnienia, uszczelnienia wargowe oraz wszelkiego rodzaju uszczelnienia mechaniczne – pojedyncze, podwójne i tandem, w tym uszczelnienia kasetowe. Obrotowe pompy wyporowe, takie jak pompy zębate i pompy łopatkowe, są dostępne z uszczelkami, wargami i uszczelnieniami mechanicznymi. Pompy tłokowe stwarzają różne problemy z uszczelnieniem i zwykle opierają się na uszczelkach wargowych lub uszczelnieniach. Niektóre konstrukcje, takie jak pompy z napędem magnetycznym, pompy membranowe lub pompy perystaltyczne, nie wymagają uszczelnień wału. Te tak zwane pompy „bez uszczelnień” zawierają stacjonarne uszczelnienia zapobiegające wyciekom cieczy.
Jakie są główne typy uszczelnień wału pompy?
Uszczelka
Uszczelnienie (znane również jako uszczelnienie wału lub uszczelnienie dławika) składa się z miękkiego materiału, który często jest splatany lub formowany w pierścienie. Jest on wciskany w komorę wokół wału napędowego, zwaną dławnicą, w celu utworzenia uszczelnienia (Rysunek 1). Zwykle ściskanie jest wywierane osiowo na uszczelnienie, ale może być również wywierane promieniowo za pomocą medium hydraulicznego.
Tradycyjnie opakowania były wykonane ze skóry, liny lub lnu, ale obecnie zwykle składają się z materiałów obojętnych, takich jak ekspandowany PTFE, sprasowany grafit i granulowane elastomery. Pakowanie jest ekonomiczne i powszechnie stosowane w przypadku gęstych, trudnych do uszczelnienia cieczy, takich jak żywice, smoła lub kleje. Jest to jednak słaba metoda uszczelniania rzadkich cieczy, szczególnie przy wyższych ciśnieniach. Uszczelnienie rzadko kończy się katastrofalnie i można je szybko wymienić podczas planowanych przestojów.
Uszczelnienia uszczelnień wymagają smarowania, aby uniknąć gromadzenia się ciepła spowodowanego tarciem. Zwykle zapewnia to sama pompowana ciecz, która ma tendencję do lekkiego wyciekania przez materiał opakowania. Może to powodować bałagan, a w przypadku cieczy żrących, łatwopalnych lub toksycznych jest często niedopuszczalne. W takich przypadkach można zastosować bezpieczny, zewnętrzny smar. Uszczelnienie nie nadaje się do uszczelniania pomp stosowanych do cieczy zawierających cząstki ścierne. W materiale opakowania mogą osadzać się ciała stałe, co może spowodować uszkodzenie wału pompy lub ściany dławnicy.
Uszczelki wargowe
Uszczelnienia wargowe, znane również jako promieniowe uszczelnienia wału, to po prostu okrągłe elementy elastomerowe, które są utrzymywane na miejscu na wale napędowym za pomocą sztywnej obudowy zewnętrznej (rysunek 2). Uszczelnienie powstaje w wyniku tarcia pomiędzy „wargą” a wałem i często jest wzmacniane przez sprężynę. Uszczelki wargowe są powszechne w całej branży hydraulicznej i można je znaleźć w pompach, silnikach hydraulicznych i siłownikach. Często stanowią wtórne, zapasowe uszczelnienie dla innych systemów uszczelniających, takich jak uszczelnienia mechaniczne. Uszczelnienia wargowe są na ogół ograniczone do niskich ciśnień i są również słabe w przypadku rzadkich, niesmarujących cieczy. Wiele systemów uszczelnień wargowych zostało z powodzeniem zastosowanych w przypadku różnych lepkich, nieściernych cieczy. Uszczelki wargowe nie nadają się do stosowania z cieczami ściernymi lub płynami zawierającymi ciała stałe, ponieważ są one podatne na zużycie, a wszelkie niewielkie uszkodzenia mogą prowadzić do awarii.
Uszczelnienia mechaniczne
Uszczelnienia mechaniczne składają się zasadniczo z jednej lub więcej par optycznie płaskich, wysoce wypolerowanych powierzchni czołowych, jednej nieruchomej w obudowie i jednej obrotowej, połączonych z wałem napędowym (rysunek 3). Powierzchnie wymagają smarowania albo samą pompowaną cieczą, albo cieczą barierową. W rezultacie powierzchnie uszczelniające stykają się ze sobą tylko wtedy, gdy pompa znajduje się w stanie spoczynku. Podczas użytkowania płyn smarujący tworzy cienką, hydrodynamiczną warstwę pomiędzy przeciwległymi powierzchniami uszczelnienia, zmniejszając zużycie i ułatwiając odprowadzanie ciepła.
Uszczelnienia mechaniczne mogą pracować w szerokim zakresie cieczy, lepkości, ciśnień i temperatur. Nie należy jednak suszyć uszczelnienia mechanicznego. Kluczową zaletą systemów uszczelnień mechanicznych jest to, że wał napędowy i obudowa nie są częścią mechanizmu uszczelniającego (jak ma to miejsce w przypadku uszczelek i uszczelek wargowych) i dlatego nie podlegają zużyciu.
Podwójne uszczelki
Podwójne uszczelnienia wykorzystują dwa uszczelnienia mechaniczne ustawione tyłem do siebie (Rysunek 4). Przestrzeń wewnętrzna dwóch zestawów powierzchni uszczelniających może być hydraulicznie poddana działaniu cieczy barierowej pod ciśnieniem, tak że warstwa na powierzchniach uszczelniających niezbędna do smarowania będzie cieczą barierową, a nie pompowanym medium. Ciecz barierowa musi być także kompatybilna z pompowanym medium. Podwójne uszczelnienia są bardziej skomplikowane w obsłudze ze względu na potrzebę utrzymywania ciśnienia i są zwykle używane tylko wtedy, gdy konieczna jest ochrona personelu, komponentów zewnętrznych i otaczającego środowiska przed niebezpiecznymi, toksycznymi lub łatwopalnymi cieczami.
Uszczelki tandemowe
Uszczelnienia tandemowe są podobne do uszczelek podwójnych, ale dwa zestawy uszczelek mechanicznych są skierowane w tym samym kierunku, a nie tyłem do siebie. W pompowanym płynie obraca się tylko uszczelka po stronie produktu, ale wycieki przez powierzchnie uszczelnienia ostatecznie zanieczyszczają smar barierowy. Ma to konsekwencje dla bocznego uszczelnienia atmosferycznego i otaczającego środowiska.
Uszczelki kasetowe
Uszczelnienie kasetowe to wstępnie zmontowany pakiet elementów uszczelnienia mechanicznego. Konstrukcja kasetowa eliminuje problemy instalacyjne, takie jak konieczność pomiaru i ustawienia docisku sprężyny. Powierzchnie uszczelnień są również chronione przed uszkodzeniem podczas montażu. W konstrukcji uszczelnienie kasetowe może mieć konfigurację pojedynczą, podwójną lub tandemową, umieszczoną w dławiku i osadzoną na tulei.
Uszczelnienia barierowe dla gazu.
Są to podwójne gniazda typu kartridżowego z powierzchniami czołowymi zaprojektowanymi pod kątem działania ciśnienia przy użyciu gazu obojętnego jako bariery, zastępującego tradycyjny płyn smarujący. Powierzchnie uszczelnień można rozdzielić lub utrzymywać w luźnym kontakcie podczas pracy, regulując ciśnienie gazu. Niewielka ilość gazu może przedostać się do produktu i atmosfery.
Streszczenie
Uszczelnienia wału zapobiegają wyciekaniu cieczy z obracającego się lub posuwisto-zwrotnego wału pompy. Często dostępnych będzie kilka opcji uszczelnień: uszczelnienia, uszczelnienia wargowe i różne typy uszczelnień mechanicznych – pojedyncze, podwójne i tandemowe, w tym uszczelnienia kasetowe.
Czas publikacji: 18 maja 2023 r