Visão geral do selo mecânico
O selo mecânico (selo facial) é um dispositivo utilizado para resolver a vedação entre o eixo rotativo e o corpo. É perpendicular ao eixo de rotação por pelo menos um par de faces finais da pressão do fluido e mecanismo de compensação de elasticidade (ou magnética) e vedações auxiliares sob o papel da cooperação para manter o ajuste e deslizamento relativo e constituir um dispositivo para evitar vazamento de fluido, comumente usado em bombas, compressores, chaleiras de mistura de reação e outras máquinas rotativas de fluidos, mas também usado em caixas de engrenagens, navios e outros eixos traseiros de vedação. Portanto, o selo mecânico é um dispositivo universal de vedação de eixo.
A estrutura do selo mecânico é variada, a estrutura do selo mecânico mais comumente usada é a vedação facial. Anel estático de vedação facial, anel dinâmico composto por um par de torno de fricção, o papel do torno de fricção é evitar vazamento de mídia. Requer anel estático, anel dinâmico, com boa resistência ao desgaste, o anel dinâmico pode se mover com flexibilidade na direção axial, compensar automaticamente o desgaste da superfície de vedação, de modo que se encaixe bem com o anel estático; o anel estático tem uma função de buffer flutuante. Por esta razão, a superfície de vedação requer boa qualidade de processamento para garantir que o torno de vedação tenha um bom desempenho de ajuste. A composição dos componentes básicos do selo mecânico é anel estático, anel dinâmico, bucim, anel de pressão, mola, anel de posicionamento, luva, anel de vedação de anel dinâmico, anel de vedação de anel estático, anel de vedação de manga e assim por diante.
Elemento elástico (mola, fole) desempenha principalmente o papel de pré-carga, compensação e amortecedor, requer sempre manter elasticidade suficiente para superar as vedações auxiliares e peças de transmissão do atrito e inércia do anel móvel, etc., para garantir que a extremidade vedação sub-bom ajuste e seguimento do anel móvel, os requisitos do material de resistência à corrosão e fadiga.
Vedação auxiliar (anel 0, anel V, anel U, anel em cunha e anel moldado, etc.) Desempenha principalmente o papel de anel estático e anel de vedação dinâmico, mas também desempenha um papel flutuante e de buffer. Requisitos para o elemento de vedação do anel estático para garantir a vedação entre o anel estático e a sobreposta, o anel estático tem um certo grau de flutuação, o elemento de vedação do anel dinâmico para garantir a vedação entre o anel dinâmico e o eixo ou bucha e a flutuação do anel dinâmico. O requisito de material é resistente ao calor, etc.
Em segundo lugar, as vantagens e desvantagens dos selos mecânicos
1, vantagens
(1) estrutura confiável, o vazamento pode ser limitado a muito pouco, desde que a rugosidade e a retidão da superfície de vedação principal possam garantir que os requisitos, desde que a resistência ao desgaste do material seja boa, o selo mecânico pode atingir muito pouco vazamento, ou mesmo invisível ao vazamento a olho nu.
(2) Longa vida. No selo mecânico, a parte principal do desgaste é a face final do lado de fricção da vedação, porque a face final da vedação do desgaste em condições normais de operação não é grande, geralmente pode ser usada continuamente por 1 a 2 anos, ocasiões especiais também são costumava de 5 a 10 anos.
(3) Não há necessidade de ajuste na operação. Como o selo mecânico depende da força da mola e da pressão do fluido para ajustar o torno de fricção, na operação da manutenção automática do contato, após a montagem não será necessário ajustar como a compressão da gaxeta macia comum.
(4) Resistência à vibração. A uma velocidade de 3000 r/min a amplitude máxima não excede 0,05 mm usando o valor PV em constante melhoria.
(5) Baixa perda de potência. A vedação da gaxeta atua no eixo ou na luva pela compressão da gaxeta. Vedação da gaxeta e fricção direta do eixo, pressão da gaxeta quanto mais apertada for a fricção, maior será o consumo de energia. O atrito do selo mecânico está no estado de atrito semilíquido, o coeficiente de atrito é muito pequeno, a perda de potência do selo mecânico é de 10 ~ 50% da vedação da gaxeta.
(6) O eixo de vedação do fole ou a luva do eixo não estão sujeitos a desgaste e não são sensíveis à vibração do eixo giratório e à deflexão do eixo em relação à carcaça.
(7) Ampla gama de aplicações. Quando o meio é inflamável, explosivo, tóxico e nocivo, o uso de selos mecânicos pode garantir a vedação. Também é adequado para alta temperatura, baixa temperatura, alta pressão, vácuo em várias velocidades e vedação de equipamentos de mídia corrosiva.
Desvantagens
(1) como a estrutura é mais complexa do que a vedação da embalagem, requisitos de alta precisão de processamento e requerem certas técnicas de instalação, especialmente a instalação de requisitos de vedação de gás seco são mais altos. E a tecnologia de vedação está se desenvolvendo rapidamente, novas tecnologias continuam a aparecer para a nossa manutenção trouxe novos problemas.
(2) Estrutura complexa, desmontagem e instalação são inconvenientes. Comparado com outras vedações, o número de peças da vedação mecânica final é grande, exigindo precisão e estrutura complexa. Principalmente na montagem é mais difícil desmontar da extremidade do eixo para retirar o anel de vedação, deve ser parte da máquina (acoplamento) ou todo desmontado. Algumas melhorias foram feitas neste problema, como a facilidade de desmontagem e a qualidade da montagem podem ser garantidas pelos selos mecânicos tipo split e montados e assim por diante.
Princípio de funcionamento do selo mecânico
As vedações mecânicas, também conhecidas como vedações faciais, contam com um par ou vários pares de perpendiculares ao eixo para o deslizamento relativo da face final na pressão do fluido e mecanismo de compensação do elástico (ou magnético), contando com a vedação auxiliar de o ajuste e a outra extremidade para manter o ajuste e deslizamento relativo, de modo a evitar vazamento de fluido.
Seleção de materiais comuns para selos mecânicos
Água limpa, temperatura ambiente: (dinâmico) 9Cr18, 1Cr13 superfície cobalto cromo tungstênio, ferro fundido; (estática) resina impregnada de grafite, bronze, plástico fenólico.
Água do rio (com sedimentos), temperatura ambiente: carboneto de tungstênio (dinâmico), carboneto de tungstênio (estático).
Água do mar, temperatura ambiente: carboneto de tungstênio (dinâmico), superfície 1Cr13, tungstênio, cobalto-cromo, ferro fundido; grafite de resina impregnada (estática), carboneto de tungstênio, cerâmica metálica.
Água superaquecida a 100 graus Celsius: carboneto de tungstênio (dinâmico), superfície 1Cr13, tungstênio, cobalto-cromo, ferro fundido; grafite de resina impregnada (estática), carboneto de tungstênio, cermet.
Gasolina, óleo lubrificante, hidrocarbonetos líquidos, temperatura ambiente: carboneto de tungstênio (dinâmico), revestimento 1Cr13, tungstênio cobalto-cromo, ferro fundido; resina (estática) impregnada ou grafite de liga de estanho-antimônio, plástico fenólico.
Gasolina, óleo lubrificante, hidrocarbonetos líquidos, 100 graus: carboneto de tungstênio (dinâmico), superfície 1Cr13, tungstênio cobalto-cromo; (estático) impregnado com bronze ou resina grafite.
Gasolina, óleo lubrificante, hidrocarbonetos líquidos, com partículas: carboneto de tungstênio (dinâmico); carboneto de tungstênio (estático).
Tipos e usos de materiais de vedação
Os materiais de vedação devem atender aos requisitos da função de vedação. Devido aos diferentes meios a serem selados, bem como às diferentes condições de trabalho do equipamento, o material de vedação deve ter adaptabilidade diferente. Os requisitos para materiais de vedação são geralmente:
(1) o material é denso, não é fácil vazar o meio.
(2) resistência mecânica e dureza adequadas.
(3) boa compressão e resiliência, pequena deformação permanente.
(4) a alta temperatura não amolece, não se decompõe, a baixa temperatura não endurece, não quebradiça.
(5) boa resistência à corrosão, em ácidos, álcalis, óleo e outros meios pode funcionar por um longo tempo, seu volume e mudança de dureza são pequenos e não aderem à superfície do metal.
6） Pequeno coeficiente de atrito, boa resistência ao desgaste.
7) Possui flexibilidade para combinar com a superfície de vedação.
8) Boa resistência ao envelhecimento, durável.
9) Processamento e fabricação convenientes, materiais baratos e fáceis de obter.
Instalação do selo mecânico, uso de requisitos técnicos
(1) O desvio radial do eixo rotativo do equipamento deve ser menor ou igual a 0.04 milímetros, e o desvio axial não pode ser superior a 0,1 milímetros;
(2) A parte de vedação do equipamento deve ser mantida limpa durante a instalação, as peças de vedação devem ser limpas, a face final de vedação deve estar intacta e evitar que impurezas e poeira entrem na parte de vedação;
(3) No processo de instalação é estritamente proibido tocar, bater, para não quebrar o torno de fricção do selo mecânico e falhar no selo;
(4) A superfície em contato com a vedação durante a instalação deve ser revestida com uma camada de óleo mecânico limpo para que possa ser instalada suavemente;
(5) Ao instalar o anel estático, aperte os parafusos com força uniforme para garantir que a extremidade do anel estático e o eixo dos requisitos verticais;
(6) Após a instalação, empurre o anel móvel com a mão, o que pode fazer com que o anel móvel se mova com flexibilidade no eixo e tenha um certo grau de elasticidade;
(7) Após a instalação, use a mão para movimentar o eixo giratório, o eixo giratório não deve ter sensação de leveza e peso;
(8) O equipamento deve ser preenchido com meio antes da operação para evitar atrito seco e falha na vedação.
Desenvolvimento e aplicação de selos mecânicos na indústria
A borracha é o material de vedação mais comumente usado. Além da borracha, materiais como grafite, politetrafluoretileno e diversos selantes são adequados para vedação.
O uso atual de novos materiais e processos de diversos selos mecânicos da nova tecnologia, progride mais rapidamente, existem as seguintes novas tecnologias de selos mecânicos. Tecnologia de vedação de ranhuras de superfície de vedação nos últimos anos, a superfície de vedação do selo mecânico abriu uma variedade de ranhuras de fluxo para produzir efeito de pressão estática e dinâmica fluida, e agora também na atualização contínua.
Tecnologia de vedação com vazamento zero no passado, sempre se acreditou que a vedação mecânica com e sem contato era impossível de obter vazamento zero (ou nenhum vazamento). O uso da tecnologia de vedação de ranhura por Israel apresentou vedação final mecânica sem contato com vazamento zero do novo conceito e tem sido usado em bombas de lubrificante de usinas nucleares. Tecnologia de vedação de gás de funcionamento a seco, este tipo de vedação é a tecnologia de vedação de ranhura para vedação de gás. A tecnologia de vedação de bombeamento a montante, ou seja, o uso da superfície de vedação na ranhura aberta será a jusante, uma pequena quantidade de fluido de vazamento bombeado de volta a montante.
A estrutura dos tipos de vedações acima é caracterizada por:
O uso de ranhuras rasas, e a espessura do filme e a profundidade da ranhura de fluxo são de nível mícron, e o uso de ranhuras de lubrificação, barragens de vedação radial e barragem de vedação circunferencial composta por peças de vedação e rolamento. Também pode ser dito que a vedação com fenda é uma combinação de vedação plana e rolamento com fenda.
As vantagens são pequenos vazamentos (mesmo nenhum vazamento), grande espessura de filme, eliminação de atrito de contato, baixo consumo de energia e geração de calor. Tecnologia de vedação de pressão dinâmica de fluido térmico é o uso de uma variedade de formas de ranhura de fluxo de superfície de vedação mais profunda, resultando em deformação térmica local, a fim de produzir efeito de cunha hidrodinâmico. Este tipo de vedação com capacidade de carga de pressão dinâmica de fluido é chamada de vedação de cunha dinâmica de fluido térmico.
A tecnologia de vedação de fole pode ser dividida em tecnologia de vedação mecânica de fole de metal moldado e tecnologia de vedação mecânica de fole de metal soldado.
A tecnologia de vedação multifacetada é dividida em vedação dupla, vedação de anel intermediário e tecnologia de vedação múltipla. Há também tecnologia de vedação de face paralela, tecnologia de vedação de monitor, tecnologia de vedação combinada e assim por diante.
Programa e características de lavagem do selo mecânico
O objetivo da lavagem é evitar o acúmulo de impurezas, evitar a formação de bolsas de ar, manter e melhorar a lubrificação, etc., quando a temperatura do fluido de lavagem estiver baixa, ambos com efeito de resfriamento. Os métodos de descarga são principalmente os seguintes:
(A) lavagem interna
1, lavagem positiva
(1) características: o uso do trabalho do hospedeiro sendo meio selado, desde a extremidade de saída da bomba através da tubulação até a cavidade de vedação.
(2) Aplicação: usado para limpar o fluido, p1 é um pouco maior que p em, quando a temperatura é alta ou impurezas, pode ser ajustado no refrigerador da tubulação, filtro, etc.
2, retrolavagem
(1) Características: o uso do trabalho do hospedeiro sendo meio selado, introduzido pela extremidade de saída da cavidade de vedação da bomba, após a descarga através do fluxo da tubulação de volta para a entrada da bomba.
(2) Aplicação: usado para limpar o fluido, e p em<>
3, lavagem completa
(1) características: o uso do trabalho do hospedeiro sendo meio selado, desde a extremidade de saída da bomba através da tubulação até a cavidade de vedação, lavando e depois fluindo de volta através da tubulação até a entrada da bomba.
(ii) lavagem externa
Características: introdução de sistemas externos e meios selados compatíveis com o fluido limpo na cavidade de vedação para lavagem.
Aplicação: a pressão do fluido de lavagem externa deve ser maior que o meio selado 0.05 - 0.1MPa, aplicável ao meio para alta temperatura ou partículas sólidas da ocasião. O fluxo do fluido de lavagem deve ser garantido para tirar o calor, mas também para atender às necessidades de lavagem, não produzirá erosão das vedações. Para este fim, a necessidade de controlar a pressão da cavidade de vedação e a vazão de lavagem, geralmente a vazão do fluido de lavagem limpo deve ser inferior a 5m/s;
Contendo partículas de lama líquida deve ser inferior a 3m/s, para atingir o valor de vazão acima, a diferença entre o líquido de lavagem e a pressão da cavidade de vedação deve ser<0.5MPa, generally take 0.05 - 0.1MPa, the double end mechanical seal can be taken as 0.1 - 0.2MP, the location of the orifice of the flushing liquid into the sealing cavity and discharged, it should be set up in the vicinity of sealing end face and should be close to the side of the dynamic ring, in order to prevent graphite ring erosion or caused by uneven cooling. In order to prevent the graphite ring from being eroded or deformed due to temperature difference caused by uneven cooling, as well as the accumulation of impurities and coking, etc., tangential introduction or multi-point flushing can be used. If necessary, the flushing liquid can be hot water or steam.
Análise típica do motivo da falha do selo mecânico
(A) o próprio selo mecânico
1, colocado no lugar ou irregular.
2, o fator de carga é muito grande ou o projeto de pressão da face final não é razoável.
3, seleção inadequada de materiais.
4, a superfície de vedação não é plana.
5, a superfície de vedação é muito larga ou muito estreita.
(B) problemas do sistema auxiliar
1, condições de trabalho complexas, mas sem descarga e outras instalações auxiliares.
2, entupimento do tubo de lavagem.
3, dimensionamento do tubo de resfriamento.
(C) o meio e as condições de trabalho
1, Médio corrosivo.
2, o meio possui partículas sólidas.
3, bombeamento de equipamentos.
4, selando a cristalização da superfície.
5, a viscosidade do meio é muito grande.
(D) problemas na bomba
1, a precisão de processamento do eixo não é boa, o eixo da corda, o salto, a folga de instalação é muito grande.
2, a bomba apresenta vibração muito grande após a abertura.
3, o anel de vedação da glândula não é bom.
4, a caixa de vedação não é plana.
5, a instalação da vedação mecânica não atinge a quantidade adequada de compressão
Fenômeno de vazamento comum
O vazamento do selo mecânico foi responsável pela proporção de todas as bombas de manutenção em mais de 50%, a operação do selo mecânico afeta diretamente a operação normal da bomba, é resumida e analisada da seguinte forma:
1,Vazamento periódico
(1) flutuação axial do rotor da bomba, vedação auxiliar e o eixo do excedente é grande, o anel dinâmico não pode se mover de forma flexível no eixo. Na virada da bomba, desgaste do anel dinâmico e estático, para não compensar o deslocamento.
Contramedidas: Na montagem de selos mecânicos, o movimento axial do eixo deve ser menor que 0,1mm, os selos auxiliares e o eixo do excedente devem ser moderados, a fim de garantir que o selo radial ao mesmo Ao mesmo tempo, o anel dinâmico é montado para garantir que o eixo possa se mover com flexibilidade (para que o anel dinâmico pressionado na mola possa ficar livre para voltar).
(2) a quantidade de lubrificante da superfície de vedação é insuficiente para causar fricção seca ou puxar a face da extremidade de vedação.
Contramedidas: a altura da superfície do lubrificante na cavidade da câmara de óleo deve ser superior à superfície de vedação do anel dinâmico e estático.
(3) vibração periódica do rotor. A razão é que o estator e as tampas superiores e inferiores não estão centralizados ou o impulsor e o eixo principal não estão equilibrados, corrosão por vapor ou danos ao rolamento (desgaste), esta situação reduzirá a vida útil da vedação e produzirá vazamento.
Contramedida: Os problemas acima podem ser corrigidos de acordo com os padrões de manutenção.
2, Vazamento devido à pressão
(1) Onda de alta pressão e pressão causada por vazamento de vedação mecânica devido à pressão específica da mola e ao projeto de pressão específica total é muito grande e a pressão da cavidade de vedação excede 3MPa, fará com que a pressão específica da face da extremidade da vedação seja muito grande, o filme líquido é difícil de formar, o desgaste da face final da vedação é grave, a geração de calor aumenta, resultando na deformação térmica da face da vedação.
Contramedidas: Na montagem do selo mecânico, a compressão da mola deve ser realizada de acordo com a regulamentação, não podendo ocorrer fenômenos muito grandes ou muito pequenos, devendo ser tomadas medidas para o selo mecânico em condições de alta pressão. Para fazer com que a força da face final seja razoável, minimize a deformação, pode ser usado metal duro, cerâmica e outros materiais de alta resistência à pressão e fortalecer as medidas de lubrificação de resfriamento.
(2) operação em estado de vácuo causada pelo vazamento do selo mecânico da bomba no processo de partida e parada, devido ao entupimento da entrada da bomba, bombeamento do meio contendo gás e outros motivos, é possível fazer com que a cavidade de vedação tenha pressão negativa, cavidade de vedação se o pressão negativa, causará atrito seco na face da extremidade de vedação, o selo mecânico interno produzirá fenômeno de vazamento (água), a diferença entre vedação a vácuo e vedação com pressão positiva está na vedação do objeto da direção da diferença, e a mecânica o selo também tem sua direção certa do selo mecânico. A diferença entre a vedação a vácuo e a vedação com pressão positiva está na diferença na direção do objeto de vedação, e a vedação mecânica também tem sua adaptabilidade em uma determinada direção.
Contramedidas: o uso de selo mecânico de dupla extremidade, que ajuda a melhorar as condições de lubrificação, melhorando o desempenho da vedação.
3,Vazamento causado pelo meio
(1) a maior parte do selo mecânico da bomba de esgoto submersível desmontado, os anéis estáticos e dinâmicos dos selos auxiliares não são elásticos, alguns apodreceram, resultando em um grande número de vazamentos de selos e até mesmo no fenômeno de retificação do eixo. Devido à alta temperatura, esgoto em ácido fraco, álcali fraco no anel estático e efeito corrosivo das vedações de borracha auxiliares do anel móvel, resultando em vazamento mecânico excessivo, material de vedação de borracha do anel dinâmico e estático para nitrila-40, não resistente a alta temperatura, ácido e alcalino, quando o esgoto é ácido alcalino fácil de corroer.
Contramedidas: para meios corrosivos, as peças de borracha devem ser selecionadas para resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos fracos e álcalis de borracha com flúor.
(2) partículas sólidas de impurezas causadas por vazamento do selo mecânico, se partículas sólidas entrarem na face final de vedação, arranharão ou acelerarão o desgaste da face final de vedação, incrustações e óleo na superfície do eixo (luva) se acumularão mais rápido do que o atrito taxa de desgaste, resultando no anel dinâmico não pode compensar o deslocamento de desgaste, vida de fricção difícil a dura do que o lado de fricção de grafite duro da longa vida, porque as partículas sólidas serão incorporadas no anel de vedação de grafite dentro da superfície de vedação.
Contramedida: Na posição onde as partículas sólidas são fáceis de entrar, o carboneto de tungstênio deve ser usado para a vedação mecânica de fricção do carboneto de tungstênio.
4, devido a outros problemas causados por vazamento do selo mecânico
Selos mecânicos também existem no projeto, seleção, instalação e outros locais não são suficientemente razoáveis.
(1) a compressão da mola deve ser realizada de acordo com as disposições do fenômeno, não pode ser muito grande ou muito pequena, erro ± 2 mm, a compressão é muito grande para aumentar a pressão da face final, o calor de fricção é muito grande, resultando na deformação térmica da superfície de vedação e acelerar o desgaste da face final, a quantidade de compressão é muito pequena, a pressão dinâmica e estática da face final do anel é insuficiente, não pode ser selada.
(2) A instalação do anel de vedação do anel dinâmico da face final do eixo (ou luva) e a instalação do anel de vedação do anel estático, a face final da glândula de vedação (ou carcaça) deve ser chanfrada e reparada com luz, de modo a evitar danos na montagem do anel dinâmico e estático anel de vedação.
Problemas normais de operação e manutenção da vedação da máquina
1,Preparação e precauções antes da inicialização
a Verifique exaustivamente se o selo mecânico, bem como os dispositivos auxiliares e a instalação da tubulação estão completos e atendem aos requisitos técnicos.
b Antes de iniciar o teste hidrostático do selo mecânico, verifique se há fenômeno de vazamento do selo mecânico. Se houver mais vazamento, o motivo deve ser descoberto e tentar eliminar. Se ainda for ineficaz, deverá ser desmontado e reinstalado. Pressão geral de teste hidrostático com 2-3 kg/cm2.
c De acordo com o disco rotativo da bomba, verifique se está claro e uniforme. Se o disco estiver rígido ou parado, deve-se verificar se o tamanho da montagem está errado e se a instalação é razoável.
2,Instalação e desligamento
a Mantenha a câmara de vedação cheia de líquido antes de iniciar. Para transportar meios solidificados, a câmara de vedação deve ser aquecida por vapor para derreter os meios. Antes de iniciar, ele deve ser enrolado para evitar que o anel macio se quebre devido a uma partida repentina.
b Para a utilização da bomba fora do sistema de vedação de óleo dos selos mecânicos, deve ser o primeiro a iniciar o sistema de vedação de óleo. Pare o sistema de vedação de óleo por último após a parada.
c A água de resfriamento da cavidade de vedação de óleo e da vedação final não pode ser interrompida imediatamente após a bomba de óleo quente parar de funcionar, e a água de resfriamento deve ser interrompida somente quando a temperatura do óleo na vedação final cair abaixo de 80 graus para evitar danos às peças de vedação.
3, Correndo
a Se houver um pequeno vazamento após a partida da bomba, isso deverá ser observado por um período de tempo. Se o vazamento não for reduzido após 4 horas de operação contínua, a bomba deverá ser parada para inspeção.
b A pressão operacional da bomba deve ser suave e a flutuação de pressão não deve ser superior a 1kg/cm2.
c As bombas em operação devem evitar a ocorrência do fenômeno de bombeamento, para não causar atrito seco na superfície de vedação e danos à vedação.
O selo mecânico em si é um componente de precisão exigente com altos requisitos de qualidade de projeto, usinagem e montagem. Na utilização de selos mecânicos, deve-se analisar o uso de selos mecânicos de diversos fatores, de modo que os selos mecânicos sejam adequados para uma variedade de requisitos técnicos da bomba e o uso de requisitos de meio e condições de lubrificação adequadas, de modo a garantir que as vedações funcionam de forma confiável por muito tempo.
