У сфері промислового машинобудування забезпечення цілісності роторного обладнання та насосів має першорядне значення. Механічні ущільнення слугують критично важливими компонентами для підтримки цієї цілісності, запобігаючи витокам та утримуючи рідини. У цій спеціалізованій галузі існують дві основні конфігурації: одинарні таподвійні механічні ущільненняКожен тип пропонує різні переваги та відповідає конкретним експлуатаційним вимогам. У цій статті детально розглядаються нюанси між цими двома рішеннями для герметизації, окреслюючи їхні відповідні функції, застосування та переваги.
Що такеОдинарне механічне ущільнення?
Одне механічне ущільнення складається з двох основних компонентів – обертового тастаціонарні ущільнювальні поверхніОбертова ущільнювальна поверхня кріпиться до обертового валу, тоді як нерухома поверхня закріплена на корпусі насоса. Ці дві поверхні зсуваються разом пружинним механізмом, що дозволяє їм створювати герметичне ущільнення, яке запобігає витоку рідини вздовж валу.
Основні матеріали, що використовуються для цих ущільнювальних поверхонь, різняться, причому поширеними є карбід кремнію, карбід вольфраму, кераміка або вуглець, які часто обираються на основі характеристик технологічної рідини та робочих умов, таких як температура, тиск та хімічна сумісність. Крім того, між поверхнями ущільнення зазвичай знаходиться мастильна плівка перекачуваної рідини, щоб мінімізувати знос, що є важливим аспектом для підтримки довговічності.
Одинарні механічні ущільнення зазвичай використовуються в тих випадках, коли ризик витоку не становить значної загрози безпеці чи навколишньому середовищу. Їхня простіша конструкція забезпечує легкість встановлення та нижчі початкові витрати порівняно зі складнішими рішеннями для ущільнення. Обслуговування цих ущільнень передбачає регулярний огляд та заміну через заздалегідь визначені проміжки часу, щоб запобігти поломкам, спричиненим нормальним зносом.
У середовищах з меншими вимогами до механізмів ущільнення, де відсутні агресивні або небезпечні рідини, одинарні механічні ущільнення забезпечують ефективнегерметизуючий розчинсприяючи подовженню терміну служби обладнання, водночас забезпечуючи простоту технічного обслуговування.
Опис функції
Основні компоненти Обертова ущільнювальна поверхня (на валу), нерухома ущільнювальна поверхня (на корпусі насоса)
Матеріали Карбід кремнію, карбід вольфраму, кераміка, вуглець
Механізм Пружинний, зі зсунутими разом гранями
Ущільнювальний інтерфейс Рідка плівка між поверхнями
Загальні застосування Менш небезпечні рідини/процеси, де ризик витоку мінімальний
Переваги: проста конструкція, легкість монтажу, низька вартість
Вимоги до технічного обслуговування Регулярний огляд; Заміна через встановлені проміжки часу
механічне ущільнення з одним пружинним механізмом e1705135534757
Що таке подвійне механічне ущільнення?
Подвійне механічне ущільнення складається з двох ущільнень, розташованих послідовно, його також називають подвійним картриджним механічним ущільненням. Така конструкція забезпечує покращене утримання рідини, що ущільнюється. Подвійні ущільнення зазвичай використовуються в тих випадках, коли витік продукту може бути небезпечним для навколишнього середовища або безпеки персоналу, коли технологічна рідина є дорогою та потребує економії, або коли рідину важко обробляти, і вона може кристалізуватися або затвердіти при контакті з атмосферними умовами.
Ці механічні ущільнення зазвичай мають внутрішнє та зовнішнє ущільнення. Внутрішнє ущільнення утримує продукт у корпусі насоса, тоді як зовнішнє ущільнення служить резервним бар'єром для підвищення безпеки та надійності. Подвійні ущільнення часто потребують буферної рідини між ними, яка служить мастилом, а також охолоджуючою рідиною для зменшення тепла від тертя, що продовжує термін служби обох ущільнень.
Буферна рідина може мати дві конфігурації: без тиску (відома як бар'єрна рідина) або під тиском. У системах під тиском, якщо внутрішнє ущільнення виходить з ладу, негайного витоку не повинно бути, оскільки зовнішнє ущільнення зберігатиме герметичність, доки не буде проведено технічне обслуговування. Періодичний моніторинг цієї бар'єрної рідини допомагає прогнозувати роботу та термін служби ущільнення.
Опис функції
Рішення для герметизації з високим рівнем ізоляції від конфлікту
Конструкція Два ущільнення, розташовані послідовно
Використання Небезпечні середовища; консервація дорогих рідин; робота зі складними рідинами
Переваги Підвищена безпека; знижена ймовірність протікання; потенційно подовжує термін служби
Вимога буферної рідини. Може бути без тиску (бар'єрна рідина) або під тиском.
Безпека Забезпечує час для проведення технічного обслуговування до виникнення витоку після аварії
подвійне механічне ущільнення 500×500 1
Типи подвійних механічних ущільнень
Конфігурації з подвійним механічним ущільненням розроблені для вирішення складніших завдань з герметизації, ніж одинарні механічні ущільнення. Ці конфігурації включають розташування «спина до спини», «лицьова сторона до лиця» та «тандемне», кожна з яких має свою особливу конфігурацію та роботу.
1. Подвійне механічне ущільнення «спина до спини»
Подвійне механічне ущільнення, розташоване «спина до спини», складається з двох одинарних ущільнень, розташованих «спина до спини». Цей тип ущільнення призначений для специфічних застосувань, де між ущільненнями використовується система бар'єрної рідини для забезпечення змащення та відведення тепла, що утворюється внаслідок тертя.
У конфігурації «спина до спини» внутрішнє ущільнення працює під аналогічним тиском, як і продукт, що ущільнюється, тоді як зовнішнє джерело подає до зовнішнього ущільнення бар'єрну рідину під вищим тиском. Це забезпечує постійний позитивний тиск на обох поверхнях ущільнення, запобігаючи таким чином витоку технологічних рідин у навколишнє середовище.
Використання конструкції ущільнення «спина до спини» може бути корисним для систем, де зворотний тиск є проблемою, або коли підтримка постійної мастильної плівки є критично важливою для запобігання умов сухого ходу. Вони особливо підходять для систем високого тиску, забезпечуючи надійність та довговічність системи ущільнення. Завдяки своїй міцній конструкції вони також забезпечують додатковий захист від неочікуваних змін тиску в системі, які в іншому випадку могли б поставити під загрозу цілісність окремого механічного ущільнення.
Подвійне механічне ущільнення типу «лицьова сторона до лиця», також відоме як тандемне ущільнення, розроблено з двома протилежними поверхнями ущільнення, розташованими таким чином, що внутрішнє та зовнішнє ущільнення контактують одне з одним через свої відповідні плоскі поверхні. Цей тип системи ущільнень особливо корисний для роботи з системами середнього тиску, де рідина між ущільненнями потребує контролю та може бути потенційно небезпечною у разі витоку.
Однією з найважливіших переваг використання подвійного механічного ущільнення, що контактує з поверхнею, є його здатність запобігати витоку технологічних рідин у навколишнє середовище. Створюючи бар'єр з буферною або бар'єрною рідиною між двома плоскими ущільненнями під нижчим тиском, ніж технологічна рідина, будь-який витік має тенденцію рухатися до цієї області та подалі від зовнішнього витоку.
Така конфігурація дозволяє контролювати стан бар'єрної рідини, що є важливим для цілей технічного обслуговування та забезпечує надійність з часом. Оскільки потенційні шляхи витоку спрямовані або назовні (з боку атмосфери), або всередину (з боку процесу), залежно від перепаду тиску, оператори можуть виявляти витоки легше, ніж з іншими конфігураціями ущільнень.
Ще одна перевага пов'язана з терміном служби; ці типи ущільнень часто демонструють тривалий термін служби, оскільки будь-які частинки, присутні в технологічній рідині, мають менший шкідливий вплив на ущільнювальні поверхні через їхнє взаємне розташування, а також тому, що вони працюють у менш жорстких умовах завдяки наявності буферної рідини.
3. Тандемні подвійні механічні ущільнення
Тандемні, або подвійні механічні ущільнення «лицьовою стороною до спини», – це конфігурації ущільнень, у яких два механічні ущільнення розташовані послідовно. Ця система забезпечує вищий рівень надійності та герметичності порівняно з одинарними ущільненнями. Первинне ущільнення розташоване найближче до продукту, що герметизується, функціонуючи як основний бар'єр проти протікання. Вторинне ущільнення розміщується позаду первинного ущільнення та діє як додатковий захист.
Кожне ущільнення в тандемній схемі працює незалежно; це гарантує, що у разі будь-якої несправності первинного ущільнення, вторинне ущільнення утримуватиме рідину. Тандемні ущільнення часто містять буферну рідину під нижчим тиском, ніж технологічна рідина, між обома ущільненнями. Ця буферна рідина служить як мастилом, так і охолоджуючою рідиною, зменшуючи нагрівання та знос поверхонь ущільнення.
Для підтримки оптимальної роботи тандемних подвійних механічних ущільнень важливо мати відповідні допоміжні системи для контролю навколишнього середовища. Зовнішнє джерело регулює температуру та тиск буферної рідини, а системи моніторингу відстежують роботу ущільнення, щоб превентивно вирішувати будь-які проблеми.
Тандемна конфігурація підвищує експлуатаційну безпеку, забезпечуючи додаткову резервну потужність та зменшуючи ризики, пов'язані з небезпечними або токсичними рідинами. Завдяки надійному резервному функціонуванню у разі виходу з ладу основного ущільнення, подвійні механічні ущільнення ефективно працюють у складних умовах експлуатації, забезпечуючи мінімальний розлив та дотримання суворих екологічних стандартів.
Різниця між одинарними та подвійними механічними ущільненнями
Різниця між одинарними та подвійними механічними ущільненнями є вирішальним фактором у процесі вибору для різних промислових застосувань. Одинарні механічні ущільнення складаються з двох плоских поверхонь, що ковзають одна відносно одної, одна закріплена на корпусі обладнання, а інша - на обертовому валу, з плівкою рідини, що забезпечує змащення. Ці типи ущільнень зазвичай використовуються в тих випадках, коли існує менше побоювань щодо витоку або де можна впоратися з помірним витоком рідини.
І навпаки, подвійні механічні ущільнення складаються з двох пар ущільнень, що працюють разом, забезпечуючи додатковий рівень захисту від протікань. Конструкція включає внутрішній та зовнішній ущільнювальні вузли: внутрішнє ущільнення утримує продукт у насосі або змішувачі, тоді як зовнішнє ущільнення запобігає потраплянню зовнішніх забруднювачів, а також утримує будь-яку рідину, яка може витікати з первинного ущільнення. Подвійні механічні ущільнення є кращими в ситуаціях, коли використовуються небезпечні, токсичні, високотискаючі або стерильні середовища, оскільки вони забезпечують більшу надійність і безпеку, зменшуючи ризик забруднення та впливу навколишнього середовища.
Важливим аспектом, який слід зазначити, є те, що подвійні механічні ущільнення вимагають складнішої допоміжної системи підтримки, включаючи систему буферної або бар'єрної рідини. Така схема допомагає підтримувати перепади тиску на різних ділянках ущільнення та забезпечує охолодження або нагрівання за необхідності залежно від умов процесу.
На завершення
На завершення, вибір між одинарним та подвійним механічним ущільненням є важливим і залежить від кількох факторів, включаючи природу рідини, що ущільнюється, екологічні міркування та вимоги до обслуговування. Одинарні ущільнення зазвичай є економічно ефективними та простішими в обслуговуванні, тоді як подвійні ущільнення забезпечують покращений захист як персоналу, так і навколишнього середовища під час роботи з небезпечними або агресивними середовищами.
Час публікації: 18 січня 2024 р.