Čo je totesnenie hriadeľa čerpadla?
Tesnenia hriadeľa zabraňujú úniku kvapaliny z rotujúceho alebo vratného hriadeľa. Toto je dôležité pre všetky čerpadlá a v prípade odstredivých čerpadiel bude k dispozícii niekoľko možností tesnenia: upchávky, perové tesnenia a všetky typy mechanických upchávok – jednoduché, dvojité a tandemové vrátane kazetových tesnení. Rotačné objemové čerpadlá, ako sú zubové čerpadlá a lopatkové čerpadlá, sú k dispozícii s usporiadaním upchávky, perového a mechanického upchávky. Piestové čerpadlá predstavujú rôzne problémy s tesnením a zvyčajne sa spoliehajú na perové tesnenia alebo upchávky. Niektoré konštrukcie, ako napríklad čerpadlá s magnetickým pohonom, membránové čerpadlá alebo peristaltické čerpadlá, nevyžadujú hriadeľové tesnenia. Tieto takzvané „bezupchávkové“ čerpadlá obsahujú stacionárne tesnenia, ktoré zabraňujú úniku kvapaliny.
Aké sú hlavné typy tesnení hriadeľa čerpadla?
Balenie
Tesnenie (tiež známe ako tesnenie hriadeľa alebo upchávkové tesnenie) pozostáva z mäkkého materiálu, ktorý je často opletený alebo tvarovaný do krúžkov. Toto sa vtlačí do komory okolo hnacieho hriadeľa nazývanej upchávková skrinka, čím sa vytvorí tesnenie (obrázok 1). Normálne sa kompresia na tesnenie aplikuje axiálne, ale môže sa aplikovať aj radiálne hydraulickým médiom.
Tradične sa tesnenie vyrábalo z kože, lana alebo ľanu, ale dnes zvyčajne pozostáva z inertných materiálov, ako je expandovaný PTFE, lisovaný grafit a granulované elastoméry. Tesnenie je ekonomické a bežne sa používa pre husté, ťažko utesniteľné kvapaliny, ako sú živice, decht alebo lepidlá. Je to však zlá metóda tesnenia pre riedke kvapaliny, najmä pri vyšších tlakoch. Tesnenie zriedka katastroficky zlyháva a počas plánovaných odstávok sa dá rýchlo vymeniť.
Tesnenia upchávky vyžadujú mazanie, aby sa zabránilo hromadeniu tepla vznikajúceho trením. Toto mazanie zvyčajne zabezpečuje samotná čerpaná kvapalina, ktorá má tendenciu mierne presakovať cez upchávkový materiál. To môže byť nepríjemné a v prípade korozívnych, horľavých alebo toxických kvapalín je to často neprijateľné. V týchto prípadoch je možné použiť bezpečné externé mazivo. Upchávka nie je vhodná na utesňovanie čerpadiel používaných na kvapaliny obsahujúce abrazívne častice. Pevné látky sa môžu zabudovať do upchávkového materiálu, čo môže poškodiť hriadeľ čerpadla alebo stenu upchávky.
Tesnenia na pery
Tesnenia s perom, známe aj ako radiálne hriadeľové tesnenia, sú jednoducho kruhové elastomérové prvky, ktoré sú držané na mieste oproti hnaciemu hriadeľu pevným vonkajším puzdrom (obrázok 2). Tesnenie vzniká trecím kontaktom medzi „perom“ a hriadeľom a toto je často vystužené pružinou. Tesnenia s perom sú bežné v celom hydraulickom priemysle a možno ich nájsť na čerpadlách, hydraulických motoroch a ovládačoch. Často poskytujú sekundárne, záložné tesnenie pre iné tesniace systémy, ako sú mechanické tesnenia. Tesnenia s perom sú vo všeobecnosti obmedzené na nízke tlaky a nie sú vhodné ani pre riedke, nemazacie kvapaliny. Viaceré systémy tesnení s perom boli úspešne použité proti rôznym viskóznym, neabrazívnym kvapalinám. Tesnenia s perom nie sú vhodné na použitie s abrazívnymi kvapalinami alebo kvapalinami obsahujúcimi pevné látky, pretože sú náchylné na opotrebovanie a akékoľvek malé poškodenie môže viesť k poruche.
Mechanické upchávky
Mechanické upchávky v podstate pozostávajú z jedného alebo viacerých párov opticky plochých, vysoko leštených plôch, z ktorých jedna je stacionárna v telese a jedna sa otáča, a sú spojené s hnacím hriadeľom (obrázok 3). Plochy vyžadujú mazanie, buď samotnou čerpanou kvapalinou, alebo bariérovou kvapalinou. V skutočnosti sú tesniace plochy v kontakte iba vtedy, keď je čerpadlo v pokoji. Počas používania mazacia kvapalina vytvára tenký hydrodynamický film medzi protiľahlými tesniacimi plochami, čím sa znižuje opotrebenie a napomáha sa odvodu tepla.
Mechanické upchávky dokážu zvládnuť širokú škálu kvapalín, viskozít, tlakov a teplôt. Mechanické upchávky by sa však nemali nechať vyschnúť. Kľúčovou výhodou systémov mechanických upchávok je, že hnací hriadeľ a puzdro nie sú súčasťou tesniaceho mechanizmu (ako je to v prípade tesnenia a prírubových tesnení), a preto nie sú vystavené opotrebovaniu.
Dvojité tesnenia
Dvojité upchávky využívajú dve mechanické upchávky umiestnené chrbtom k sebe (obrázok 4). Priestor vo vnútri dvoch súprav tesniacich plôch môže byť hydraulicky natlakovaný bariérovou kvapalinou, takže film na tesniacich plochách potrebný na mazanie bude bariérovou kvapalinou a nie čerpaným médiom. Bariérová kvapalina musí byť tiež kompatibilná s čerpaným médiom. Dvojité upchávky sú zložitejšie na prevádzku kvôli potrebe natlakovania a zvyčajne sa používajú iba vtedy, keď je potrebné chrániť personál, vonkajšie komponenty a okolité prostredie pred nebezpečnými, toxickými alebo horľavými kvapalinami.
Tandemové tesnenia
Tandemové upchávky sú podobné dvojitým upchávkam, ale dve sady mechanických upchávok smerujú rovnakým smerom, a nie chrbtom k sebe. V čerpanej kvapaline sa otáča iba tesnenie na strane produktu, ale priesaky cez tesniace plochy nakoniec kontaminujú bariérové mazivo. To má následky pre tesnenie na strane atmosféry a okolité prostredie.
kazetové tesnenia
Kazetové tesnenie je vopred zostavený balík komponentov mechanického tesnenia. Kazetová konštrukcia eliminuje problémy s inštaláciou, ako je potreba merania a nastavovania stlačenia pružiny. Tesniace plochy sú tiež chránené pred poškodením počas inštalácie. Kazetové tesnenie môže byť konštrukčne jednoduché, dvojité alebo tandemové, obsiahnuté v upchávke a namontované na objímke.
Tesnenia proti plynu.
Ide o dvojité sedlá v kazetovom tvare s plochami navrhnutými na natlakovanie pomocou inertného plynu ako bariéry, ktorý nahrádza tradičnú mazaciu kvapalinu. Tesniace plochy je možné počas prevádzky oddeliť alebo udržiavať vo voľnom kontakte nastavením tlaku plynu. Malé množstvo plynu môže unikať do produktu a atmosféry.
Zhrnutie
Tesnenia hriadeľa zabraňujú úniku kvapaliny z rotujúceho alebo vratného hriadeľa čerpadla. Často je k dispozícii niekoľko možností tesnenia: tesnenia, perové tesnenia a rôzne typy mechanických tesnení – jednoduché, dvojité a tandemové vrátane kazetových tesnení.
Čas uverejnenia: 18. mája 2023