Co to jestuszczelnienie wału pompy?
Uszczelnienia wału zapobiegają wydostawaniu się cieczy z obracającego się lub posuwisto-zwrotnego wału. Jest to ważne dla wszystkich pomp, a w przypadku pomp odśrodkowych dostępnych będzie kilka opcji uszczelnień: szczeliwa, uszczelnienia wargowe oraz wszelkiego rodzaju uszczelnienia mechaniczne – pojedyncze, podwójne i tandemowe, w tym uszczelnienia kasetowe. Pompy wyporowe, takie jak pompy zębate i łopatkowe, są dostępne z uszczelnieniami szczeliwa, wargowymi i mechanicznymi. Pompy tłokowe stwarzają różne problemy z uszczelnieniem i zazwyczaj polegają na uszczelnieniach wargowych lub szczeliwach. Niektóre konstrukcje, takie jak pompy z napędem magnetycznym, pompy membranowe lub pompy perystaltyczne, nie wymagają uszczelnień wału. Te tak zwane pompy „bezuszczelkowe” zawierają uszczelnienia stacjonarne, aby zapobiec wyciekom cieczy.
Jakie są główne rodzaje uszczelnień wału pompy?
Uszczelka
Szczeliwo (znane również jako szczeliwo wału lub dławnicowe) składa się z miękkiego materiału, często splatanego lub formowanego w pierścienie. Jest ono wtłaczane do komory wokół wału napędowego, zwanej dławnicą, w celu utworzenia uszczelnienia (rysunek 1). Zazwyczaj ściskanie jest przykładane osiowo do szczeliwa, ale może być również wywierane promieniowo za pomocą medium hydraulicznego.
Tradycyjnie szczeliwa były wykonane ze skóry, liny lub lnu, ale obecnie zazwyczaj składają się z materiałów obojętnych, takich jak ekspandowany PTFE, sprasowany grafit i granulowane elastomery. Szczeliwa są ekonomiczne i powszechnie stosowane do gęstych, trudnych do uszczelnienia cieczy, takich jak żywice, smoła czy kleje. Są jednak nieskuteczną metodą uszczelniania rzadkich cieczy, szczególnie przy wyższych ciśnieniach. Szczeliwa rzadko ulegają poważnym awariom i można je szybko wymienić podczas planowanych przestojów.
Uszczelnienia szczeliwa wymagają smarowania, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła w wyniku tarcia. Zazwyczaj jest ono zapewniane przez samą pompowaną ciecz, która ma tendencję do lekkiego przeciekania przez materiał uszczelnienia. Może to powodować zabrudzenia, a w przypadku cieczy żrących, łatwopalnych lub toksycznych jest często niedopuszczalne. W takich przypadkach można zastosować bezpieczny, zewnętrzny środek smarny. Szczeliwo nie nadaje się do uszczelniania pomp używanych do cieczy zawierających cząstki ścierne. Ciała stałe mogą osadzać się w materiale uszczelnienia, co może prowadzić do uszkodzenia wału pompy lub ścianki 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 przez sztywną obudowę zewnętrzną (Rysunek 2). Uszczelnienie powstaje w wyniku tarcia między „wargą” a wałem, a to jest często wzmacniane sprężyną. Uszczelnienia wargowe są powszechne w całym przemyśle hydraulicznym i można je znaleźć w pompach, silnikach hydraulicznych i siłownikach. Często stanowią one 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 do różnych lepkich, nieściernych cieczy. Uszczelnienia wargowe nie nadają się do stosowania z żadnymi cieczami ściernymi lub cieczami zawierającymi ciała stałe, ponieważ są podatne na zużycie, a każde niewielkie uszkodzenie może prowadzić do awarii.
Uszczelnienia mechaniczne
Uszczelnienia mechaniczne składają się zasadniczo z jednej lub więcej par optycznie płaskich, wysoce wypolerowanych powierzchni, jednej nieruchomej w obudowie i jednej obrotowej, połączonych z wałem napędowym (rysunek 3). Powierzchnie te wymagają smarowania, albo samą pompowaną cieczą, albo cieczą barierową. W efekcie powierzchnie uszczelnienia stykają się tylko wtedy, gdy pompa jest w spoczynku. Podczas pracy ciecz smarująca tworzy cienką, hydrodynamiczną warstwę pomiędzy przeciwległymi powierzchniami uszczelnienia, zmniejszając zużycie i wspomagając odprowadzanie ciepła.
Uszczelnienia mechaniczne mogą pracować w szerokim zakresie cieczy, lepkości, ciśnień i temperatur. Nie powinny jednak pracować na sucho. Kluczową zaletą systemów uszczelnień mechanicznych jest to, że wał napędowy i obudowa nie są częścią mechanizmu uszczelniającego (jak w przypadku uszczelnień szczelnych i wargowych), a zatem nie ulegają zużyciu.
Podwójne uszczelnienia
Uszczelnienia podwójne wykorzystują dwa uszczelnienia mechaniczne ustawione tyłem do siebie (rysunek 4). Przestrzeń wewnątrz dwóch zestawów powierzchni uszczelniających może być hydraulicznie sprężana cieczą barierową, dzięki czemu warstwa smaru na powierzchniach uszczelniających będzie cieczą barierową, a nie pompowanym medium. Ciecz barierowa musi być również kompatybilna z pompowanym medium. Uszczelnienia podwójne są bardziej skomplikowane w obsłudze ze względu na konieczność sprężania i są zazwyczaj stosowane tylko wtedy, gdy zachodzi potrzeba ochrony personelu, elementów zewnętrznych i otaczającego środowiska przed niebezpiecznymi, toksycznymi lub łatwopalnymi cieczami.
Uszczelki tandemowe
Uszczelnienia tandemowe są podobne do uszczelnień podwójnych, ale dwa zestawy uszczelnień mechanicznych są zwrócone w tym samym kierunku, a nie tyłem do siebie. Tylko uszczelnienie od strony produktu obraca się w pompowanym płynie, ale przesiąkanie przez powierzchnie uszczelnień ostatecznie zanieczyszcza smar barierowy. Ma to konsekwencje dla uszczelnienia od strony atmosferycznej i otaczającego środowiska.
Uszczelki wkładowe
Uszczelnienie kartridżowe to wstępnie zmontowany pakiet elementów uszczelnienia mechanicznego. Konstrukcja kartridża eliminuje problemy montażowe, takie jak konieczność pomiaru i ustawienia siły docisku sprężyny. Powierzchnie uszczelniające są również chronione przed uszkodzeniami podczas montażu. Konstrukcja uszczelnienia kartridżowego może być pojedyncza, podwójna lub tandemowa, umieszczona w dławnicy i osadzona na tulei.
Uszczelnienia barierowe gazowe.
Są to podwójne gniazda w kształcie kartridża, których powierzchnie uszczelniające są ciśnieniowane gazem obojętnym jako barierą, zastępując tradycyjny płyn smarujący. Powierzchnie uszczelniające można rozdzielić lub utrzymać w luźnym kontakcie podczas pracy poprzez regulację ciśnienia gazu. Niewielka ilość gazu może przedostać się do produktu i atmosfery.
Streszczenie
Uszczelnienia wału zapobiegają wydostawaniu się cieczy z obracającego się lub posuwisto-zwrotnego wału pompy. Często dostępne są różne opcje uszczelnień: szczeliwa, uszczelnienia wargowe oraz różne rodzaje uszczelnień mechanicznych – pojedyncze, podwójne i tandemowe, w tym uszczelnienia kartridżowe.
Czas publikacji: 18 maja 2023 r.