Всё, что вам нужно знать о механических уплотнениях

Что такое механическое уплотнение?

Механическое уплотнение, также известное как торцевое уплотнение, — это устройство, предназначенное для предотвращения утечки жидкости. Оно состоит как минимум из пары торцевых поверхностей, перпендикулярных оси вращения. Эти поверхности остаются в контакте и скользят друг относительно друга под действием давления жидкости, упругой силы (или магнитной силы) компенсирующего механизма и совместной работы вспомогательных уплотнений.

Механические уплотнения представляют собой тип уплотнения вала, используемый во вращающемся оборудовании, таком как центробежные насосы, центрифуги, реакторы и компрессоры. Благодаря своим преимуществам — минимальной утечке и длительному сроку службы — механические уплотнения являются наиболее важным методом уплотнения валов в подобном оборудовании по всему миру.

Типы механических уплотнений

Механические уплотнения классифицируются на несколько типов по различным критериям:

1. По характеру движения:
   • Вращающиеся
   • Статические
2. По типу пружин:
   • Одинарная пружина
   • Множественные пружины
   • Пружина волнового типа
3. По балансировке:
   • Сбалансированные
   • Несбалансированные
4. По количеству уплотняющих поверхностей:
   • Односторонние
   • Двусторонние
5. По компенсирующим элементам:
   • Механические уплотнения с пружинами
   • Механические уплотнения сильфонного типа

Механические уплотнения с пружинами:

• Тип с одинарной пружиной: содержит только одну пружину. Используется при малых нагрузках и небольших диаметрах вала.
• Тип с множественными пружинами: содержит несколько пружин. Применяется при больших диаметрах валов. Обеспечивает равномерное распределение усилия пружин по уплотняющей поверхности, однако подвержен коррозии.
• Тип с волновой пружиной: имеет меньший осевой размер по сравнению с крупными пружинами, что экономит пространство.

Механические уплотнения сильфонного типа:

• Преимущества:
  1. Простая конструкция, лёгкость установки, высокая адаптивность и плавающее статическое кольцо.
  2. Лучшая защита от разгерметизации.
  3. Легкость замены и ремонта вращающегося кольца.
  4. Компактная конструкция, высокая устойчивость к вибрациям, равномерное распределение нагрузки и хорошая стабильность.
  5. Фланцевое соединение вращающегося и неподвижного колец, снижающее количество динамических точек утечки.
• Типы:
  • Металлические сильфоны: используются в условиях низких и высоких температур.
  • Резиновые сильфоны: применяются в качестве вспомогательного уплотнения в механических уплотнениях с низкой нагрузкой, что делает их подходящими для большинства лёгких механических уплотнений. Уплотнения с резиновыми сильфонами удобны для эффективного поточного производства, обеспечивают хороший эффект уплотнения при более низкой стоимости и постепенно вытесняют мягкие сальниковые набивки в бытовых центробежных насосах.

Значение механических уплотнений

Хотя технология уплотнения не является передовой, она играет решающую роль. Механическое уплотнение, несмотря на свои небольшие размеры, может определять безопасность, надёжность и долговечность машин и оборудования. На нефтехимических заводах утечка через уплотнение вала насоса или реактора может привести к серьёзным последствиям, включая остановку работ, пожары, взрывы, остановку оборудования и травмы персонала.

При ежедневном техническом обслуживании такого оборудования, как насосы и реакторы, объём работ по обслуживанию механических уплотнений значителен. С развитием технологий механических уплотнений их роль в обслуживании насосов будет продолжать расти.

Компоненты механического уплотнения

Механическое уплотнение состоит из следующих компонентов:

1. Основные уплотняющие элементы

• Вращающееся кольцо: вращается вместе с валом и плотно прилегает к неподвижному кольцу, образуя уплотняющую поверхность для предотвращения утечки среды. Обычно изготавливается из износостойких материалов, таких как карбид кремния и твёрдый сплав.
• Неподвижное кольцо: закреплено в корпусе уплотнения и относительно неподвижно по отношению к вращающемуся кольцу. Также изготавливается из износостойких и коррозионностойких материалов и совместно с вращающимся кольцом обеспечивает функцию уплотнения.

1. Вспомогательные уплотняющие элементы

Уплотнительное кольцо: включает уплотнительное кольцо вращающегося кольца и уплотнительное кольцо неподвижного кольца. Уплотнительное кольцо вращающегося кольца в основном предотвращает утечку между вращающимся кольцом и валом, а уплотнительное кольцо неподвижного кольца предотвращает утечку между неподвижным кольцом и корпусом уплотнения. Обычно изготавливается из эластичных материалов, таких как резина и политетрафторэтилен (ПТФЭ).

1. Упругие элементы

Пружина: обеспечивает осевое усилие, прижимая вращающееся и неподвижное кольца друг к другу. Упругое усилие пружины должно быть умеренным. Если оно слишком мало, это приведёт к плохому уплотнению. Если оно слишком велико, это увеличит трение и износ. Кроме того, существуют и другие формы упругих элементов, такие как сильфоны.

1. Передающие детали

Передающие штифты, передающие муфты и т.д.: используются для передачи вращения вала на вращающееся кольцо, заставляя его вращаться вместе с валом. Передающие детали должны обеспечивать синхронное вращение вращающегося кольца и вала, не нарушая при этом герметичности.

Стандартные материалы для механических уплотнений

Уплотняющие поверхности характеризуются износостойкостью и коррозионной стойкостью. Распространённые материалы для уплотняющих поверхностей включают:

Наиболее распространённые материалы для изготовления уплотняющих поверхностей включают следующие:

1. Карбид кремния (SiC): обладает чрезвычайно высокой твёрдостью, износостойкостью и коррозионной стойкостью, сохраняя хорошие уплотняющие свойства в суровых условиях, таких как высокая температура, высокое давление и высокая скорость вращения. Имеет хорошую теплопроводность, что способствует отводу тепла и снижению термической деформации уплотняющей поверхности.
2. Карбид вольфрама (WC): обладает высокой твёрдостью, высокой прочностью и отличной износостойкостью. Может выдерживать большие нагрузки и износ, подходит для условий уплотнения с высокой нагрузкой и интенсивным износом.
3. Графит: обладает хорошими самосмазывающими свойствами и может эффективно работать в условиях сухого трения или недостаточной смазки. Имеет хорошую теплопроводность и коррозионную стойкость, адаптируясь к определённым изменениям температуры.
4. Керамика: например, глинозёмистая керамика, обладает высокой химической стабильностью, термостойкостью и хорошими изоляционными свойствами. Гладкая поверхность способствует снижению трения и износа.
5. Твёрдый сплав: обладает хорошими комплексными характеристиками, включая высокую прочность, высокую твёрдость и хорошую коррозионную стойкость, и может стабильно работать в течение длительного времени в суровых условиях эксплуатации.

Каждый материал имеет свои уникальные преимущества. При выборе необходимо комплексно учитывать такие факторы, как давление, температура, среда и скорость вращения, в зависимости от конкретных условий эксплуатации уплотнения, чтобы обеспечить надёжность и долговечность уплотняющих поверхностей.

JUNTY может предоставить все виды стандартных и нестандартных уплотнительных колец. Вспомогательные уплотнительные материалы включают различные типы резин, такие как NBR, EPDM, HNBR, FKM, CR, FFKM и PTFE. Подбор материала следует осуществлять в соответствии с условиями эксплуатации. Пружины всегда изготавливаются из нержавеющей стали, включая марки AISI304, AISI316, сплав Хастеллой, PH17-7 и AM350.

Группа компаний JUNTY базируется в Чикаго, штат Иллинойс. Более двадцати лет мы поставляем уплотнительные изделия, износостойкие детали и компоненты для отраслей управления потоками жидкостей и газов по всему миру. У нас профессиональная и преданная своему делу команда с глубоким пониманием потребностей нашей отрасли и бизнеса по производству роторного оборудования. Благодаря нашим разнообразным инженерным возможностям мы тесно сотрудничаем с клиентами по всем аспектам их потребностей в поставках — от первоначального проектирования и испытаний прототипов до массового производства. В настоящее время мы расширяемся, чтобы удовлетворить растущий глобальный спрос наших клиентов на качество, инженерные решения и подбор материалов. Долгосрочное взаимовыгодное партнёрство с нашими деловыми партнёрами всегда остаётся нашей целью.