Co je totěsnění hřídele čerpadla?
Hřídelová těsnění zabraňují úniku kapaliny z rotujícího nebo vratného hřídele. To je důležité pro všechna čerpadla a v případě odstředivých čerpadel je k dispozici několik možností těsnění: ucpávky, břitová těsnění a všechny typy mechanických ucpávek – jednoduché, dvojité a tandemové, včetně kazetových těsnění. Rotační objemová čerpadla, jako jsou zubová čerpadla a lamelová čerpadla, jsou k dispozici s uspořádáním ucpávky, břitového těsnění a mechanického těsnění. Pístová čerpadla představují různé problémy s těsněním a obvykle se spoléhají na břitová těsnění nebo ucpávky. Některé konstrukce, jako jsou čerpadla s magnetickým pohonem, membránová čerpadla nebo peristaltická čerpadla, hřídelová těsnění nevyžadují. Tato tzv. „beztěsnicí“ čerpadla obsahují stacionární těsnění, která zabraňují úniku kapaliny.
Jaké jsou hlavní typy těsnění hřídele čerpadla?
Balení
Ucpávka (také známá jako hřídelová ucpávka nebo ucpávka) se skládá z měkkého materiálu, který je často opleten nebo tvarován do kroužků. Ten je vtlačen do komory kolem hnací hřídele, nazývané ucpávka, a vytváří tak těsnění (obrázek 1). Normálně je tlak na ucpávku aplikován axiálně, ale může být také aplikován radiálně hydraulickým médiem.
Tradičně se těsnění vyrábělo z kůže, lana nebo lnu, ale dnes obvykle sestává z inertních materiálů, jako je expandovaný PTFE, lisovaný grafit a granulované elastomery. Utěsnění je ekonomické a běžně se používá pro husté, obtížně utěsňovatelné kapaliny, jako jsou pryskyřice, dehet nebo lepidla. Pro řídké kapaliny je to však špatná metoda těsnění, zejména při vyšších tlacích. Utěsnění zřídka selhává katastroficky a lze jej rychle vyměnit během plánovaných odstávek.
Těsnění ucpávky vyžadují mazání, aby se zabránilo hromadění tepla vznikajícího třením. To je obvykle zajištěno samotnou čerpanou kapalinou, která má tendenci mírně prosakovat přes ucpávkový materiál. To může být nepříjemné a v případě korozivních, hořlavých nebo toxických kapalin je to často nepřijatelné. V těchto případech lze použít bezpečné externí mazivo. Ucpávka není vhodná pro utěsnění čerpadel používaných pro kapaliny obsahující abrazivní částice. Pevné látky se mohou zanést do ucpávkového materiálu, což může poškodit hřídel čerpadla nebo stěnu ucpávky.
těsnění břitů
Těsnicí břity, známé také jako radiální hřídelová těsnění, jsou jednoduše kruhové elastomerové prvky, které jsou drženy na místě proti hnací hřídeli pevným vnějším pouzdrem (obrázek 2). Těsnění vzniká třecím kontaktem mezi „břitem“ a hřídelí a to je často zesíleno pružinou. Těsnicí břity jsou běžná v celém hydraulickém průmyslu a lze je nalézt na čerpadlech, hydraulických motorech a pohonech. Často poskytují sekundární, záložní těsnění pro jiné těsnicí systémy, jako jsou mechanická těsnění. Těsnicí břity jsou obecně omezeny na nízké tlaky a nejsou vhodné ani pro řídké, nemazací kapaliny. Proti různým viskózním, neabrazivním kapalinám bylo úspěšně použito několik systémů s těsněním břitů. Těsnicí břity nejsou vhodné pro použití s abrazivními kapalinami nebo kapalinami obsahujícími pevné látky, protože jsou náchylné k opotřebení a jakékoli nepatrné poškození může vést k poruše.
Mechanické ucpávky
Mechanické ucpávky se v podstatě skládají z jednoho nebo více párů opticky plochých, vysoce leštěných ploch, z nichž jedna je stacionární v pouzdře a druhá rotující, a jsou spojeny s hnací hřídelí (obrázek 3). Plochy vyžadují mazání, buď samotnou čerpanou kapalinou, nebo bariérovou kapalinou. Těsnicí plochy jsou ve skutečnosti v kontaktu pouze tehdy, když je čerpadlo v klidu. Během používání mazací kapalina vytváří tenký hydrodynamický film mezi protilehlými těsnicími plochami, čímž snižuje opotřebení a usnadňuje odvod tepla.
Mechanické ucpávky zvládnou širokou škálu kapalin, viskozit, tlaků a teplot. Mechanické ucpávky by však neměly být provozovány nasucho. Klíčovou výhodou systémů mechanických ucpávek je, že hnací hřídel a těleso nejsou součástí těsnicího mechanismu (jako je to u ucpávky a břitových těsnění), a proto nepodléhají opotřebení.
Dvojité těsnění
Dvojitá těsnění využívají dvě mechanická těsnění umístěná zády k sobě (obrázek 4). Prostor uvnitř dvou sad těsnicích ploch může být hydraulicky natlakován bariérovou kapalinou, takže film na těsnicích plochách nezbytný pro mazání bude bariérovou kapalinou, a nikoli čerpaným médiem. Bariérová kapalina musí být také kompatibilní s čerpaným médiem. Dvojitá těsnění jsou složitější na provoz kvůli nutnosti natlakování a obvykle se používají pouze tehdy, je-li nutné chránit personál, vnější součásti a okolní prostředí před nebezpečnými, toxickými nebo hořlavými kapalinami.
Tandemová těsnění
Tandemová těsnění jsou podobná dvojitým těsněním, ale dvě sady mechanických těsnění směřují stejným směrem, nikoli zády k sobě. V čerpané kapalině se otáčí pouze těsnění na straně produktu, ale průsaky přes těsnicí plochy nakonec kontaminují bariérové mazivo. To má důsledky pro těsnění na straně atmosféry a okolní prostředí.
Kazetová těsnění
Kazetové těsnění je předem smontovaný balíček mechanických ucpávek. Kazetová konstrukce eliminuje problémy s instalací, jako je nutnost měření a nastavení stlačení pružiny. Těsnicí plochy jsou také chráněny před poškozením během instalace. Kazetové těsnění může být konstruováno jako jednoduché, dvojité nebo tandemové, obsažené v ucpávce a namontované na pouzdře.
Těsnění plynové bariéry.
Jedná se o dvojitá sedla patronového typu s těsnicími plochami určenými k natlakování inertním plynem jako bariérou, který nahrazuje tradiční mazací kapalinu. Těsnicí plochy lze během provozu oddělit nebo udržovat ve volném kontaktu úpravou tlaku plynu. Malé množství plynu může unikat do produktu a atmosféry.
Shrnutí
Hřídelová těsnění zabraňují úniku kapaliny z rotujícího nebo vratně se pohybujícího hřídele čerpadla. Často je k dispozici několik možností těsnění: ucpávky, břitová těsnění a různé typy mechanických těsnění – jednoduché, dvojité a tandemové, včetně kazetových těsnění.
Čas zveřejnění: 18. května 2023