Compatibilitatea fluidelor în selecția etanșării mecanice

Este esențial să luați în considerare modul în care fluidul interacționează cu materialele de etanșare atunci când alegeți etanșările mecanice, deoarece acest lucru afectează performanța și durata de viață.

Evaluarea factorilor precum vâscozitatea, compoziția chimică, regimurile de lubrifiere și problemele de contaminare vă va ghida în luarea unor decizii informate care sporesc fiabilitatea sistemului.

Proprietățile fluidului

Viscozitate

Vâscozitatea măsoară rezistența fluidului la curgere și are un impact semnificativ asupra performanței și longevității etanșării. Evaluarea compatibilității fluidelor necesită luarea în considerare atât a vâscozității dinamice, cât și a vâscozității cinematice.

Fluidele cu vâscozitate ridicată prezintă provocări pentru etanșările mecanice prin creșterea generării de căldură din cauza forfecarea fluidului. Acest lucru poate duce la deformarea feței etanșării sau la uzura excesivă. Mecanismele adecvate de disipare a căldurii și materialele de etanșare mai dure pot gestiona aceste probleme. Dimpotrivă, fluidele cu vâscozitate scăzută ar putea să nu asigure o lubrifiere adecvată între fețele de etanșare, ceea ce duce la frecare și rate de uzură mai mari.

Vâscozitatea afectează și capacitatea etanșării de a menține o peliculă stabilă de fluid între fețele etanșării. Ajustarea topografiei feței de etanșare sau a raportului de echilibrare poate fi necesară pentru a optimiza performanța pentru anumite intervale de vâscozitate.

Puritate

Fluidele foarte pure, cum ar fi cele utilizate în industria farmaceutică sau a semiconductoarelor, necesită etanșări specializate. Aceste sigilii trebuie să-și mențină integritatea fără a contamina procesul. În schimb, fluidele cu niveluri mai mari de impurități necesită etanșări robuste, cu sisteme îmbunătățite de filtrare sau spălare pentru a preveni deteriorarea.

Evaluarea prezenței particulelor abrazive, a contaminanților chimici și a solidelor dizolvate în fluid. Aceste impurități pot afecta materialele feței de etanșare, etanșările secundare și metalurgia componentelor etanșării. De exemplu, particulele abrazive pot cauza uzura excesivă a fețelor de etanșare, în timp ce anumiți contaminanți chimici pot degrada componentele elastomerice.

Volatilitate

La manipularea fluidelor volatile, tendința acestora de a se vaporiza la temperaturi și presiuni normale de funcționare trebuie evaluată cu atenție.

Fluidele foarte volatile sunt predispuse la fulgerare, unde lichidul se transformă în vapori pe fețele de etanșare, provocând potențial funcționare uscată și uzură crescută.

Pentru fluide mai puțin volatile, selecția etanșării poate fi mai flexibilă. Cu toate acestea, fierberea localizată pe fețele de etanșare, indusă de căldura de frecare, nu trebuie trecută cu vederea. Acest lucru poate duce în continuare la instabilitatea etanșării și la reducerea duratei de viață.

Toxicitate

Pentru fluide foarte toxice, etanșări mecanice duble sau pompele închise ermetic pot minimiza riscurile de scurgere. Asigurați-vă că materialele de etanșare sunt rezistente chimic la fluidul toxic pentru a preveni degradarea și potențialele încălcări.

Regimul de lubrifiere

La selectarea unui etanșare mecanică, va trebui să luați în considerare regimul de lubrifiere care va avea loc între fețele de etanșare. Acest regim poate fi clasificat în trei tipuri principale: film de limită, mixt și complet fluid.

Hotar

Hotar lubrifiere în garniturile mecanice apare atunci când grosimea peliculei fluide scade, provocând contactul asperităților de pe suprafețele opuse. Această condiție apare de obicei în timpul pornirii, opririi sau operațiunilor cu viteză redusă. În cazul lubrifierii la limită, sarcina este susținută în principal de asperitățile suprafeței, mai degrabă decât de filmul fluid.

În lubrifierea limită, dependența de pelicula de fluid pentru disiparea căldurii este insuficientă. Îndepărtarea adecvată a căldurii trebuie asigurată prin mijloace suplimentare, cum ar fi sistemele de spălare sau de răcire. Utilizarea lubrifianților sau aditivilor de limită specializați care formează pelicule de protecție pe suprafețele de etanșare poate reduce semnificativ uzura și poate prelungi durata de viață a etanșării.

Amestecat

În lubrifierea mixtă coexistă atât lubrifierea la limită, cât și cea hidrodinamică. Această stare de tranziție vede sarcina susținută parțial de presiunea fluidului și parțial de contactul asperității.

Ungerea mixtă are loc de obicei în timpul pornirii, opririi sau schimbărilor bruște ale condițiilor de funcționare. Este marcată de contactul intermitent între fețele de etanșare, rezultând o uzură crescută în comparație cu lubrifierea completă a filmului fluid.

Proporția filmului de fluid față de lubrifierea limită poate varia foarte mult în regimurile mixte. Proiectați-vă etanșarea pentru a face față acestor fluctuații, asigurând tranziții ușoare între stările de lubrifiere fără a compromite performanța sau durata de viață.

Film fluid complet

Ungerea completă a filmului fluid reprezintă cel mai înalt nivel de performanță a etanșării mecanice, atins atunci când fețele de etanșare sunt complet separate de un strat subțire de fluid. Această separare are loc datorită presiunii hidrodinamice generate de fluid fiind suficientă pentru a contracara forța de închidere. În acest regim, uzura este aproape eliminată, iar frecarea este redusă la minimum, sporind longevitatea și fiabilitatea etanșării.

Contaminare

Particule abrazive

Trei preocupări majore apar atunci când aveți de-a face cu particule abrazive în aplicațiile de etanșare mecanică.

În primul rând, aceste particule pot cauza uzura excesivă a fețelor de etanșare, ceea ce duce la defectarea prematură a etanșării. În al doilea rând, se pot acumula între fețele de etanșare, prevenind etanșarea corespunzătoare și provocând scurgeri. În al treilea rând, particulele abrazive pot deteriora elementele secundare de etanșare, cum ar fi inelele O sau garniturile.

Solide

Particulele de contaminanți solizi pot varia de la microscopice la vizibile și pot proveni din surse externe sau se pot forma în cadrul sistemului însuși.

Cristalizare

Cristalizarea are loc atunci când solidele dizolvate în fluid precipită din soluție, formând cristale solide care se acumulează pe fețele de etanșare și pe alte componente.

Cristalizarea poate cauza o uzură crescută a fețelor de etanșare, ducând la defectarea prematură a etanșării. Cristalele se pot acumula, de asemenea, în spații mici, limitând mișcarea și potențial provocând blocarea sigiliului. În cazuri extreme, cristalizarea se poate bloca complet etanșare porturi sau alte pasaje critice.

Compatibilitate chimică

Reacții între fluid și materiale de etanșare

Interacțiunile potențiale dintre fluidul de proces și componentele etanșării trebuie analizate cu atenție, deoarece acestea pot duce la degradare, coroziune sau chiar defecțiune completă a etanșării.

Evaluarea compoziției chimice, a temperaturii și a concentrației fluidului. De exemplu, fluoroelastomerii precum Viton® prezintă rezistență la multe uleiuri și solvenți, dar se pot degrada atunci când sunt expuși la anumite cetone sau amine.

Componentele metalice sunt, de asemenea, susceptibile la atacuri chimice. În timp ce oțelurile inoxidabile sunt cunoscute pentru rezistența la coroziune, ele pot fi vulnerabile la anumite substanțe chimice sau concentrații. Aliajele de titan și Hastelloy® oferă o rezistență sporită pentru fluide mai agresive.

Efecte asupra liantului, materialelor de umplutură

Lianții, de obicei polimeri sau rășini, asigură coeziune structurală pentru compozit, în timp ce materialele de umplutură îmbunătățesc proprietăți precum rezistența și conductivitatea termică.

Anumite fluide pot afecta negativ liantul, determinându-l să se înmoaie, să se umfle sau să se dizolve. Astfel de interacțiuni duc la degradarea etanșării, integritatea structurală compromisă și potențiala defecțiune a etanșării.

Materialele de umplutură, cum ar fi particulele de carbon, grafit sau ceramică, sunt, de asemenea, susceptibile la interacțiunile fluidelor. Unele fluide pot provoca scurgerea materialelor de umplutură, diminuând eficacitatea sigiliului. În alte scenarii, fluidele ar putea reacționa cu umplutura, modificându-i proprietățile sau provocând expansiune.

Ghid de selecție a materialului pentru suprafața de etanșare

Fluide cu vâscozitate scăzută

Atunci când selectați materiale pentru fața de etanșare pentru fluide cu vâscozitate scăzută, va trebui să luați în considerare combinațiile de suprafață moale și dură pentru condiții de ungere limită și mixtă. Veți descoperi că materialele moi, cum ar fi carbonul, se potrivesc adesea bine cu suprafețe mai dure, cum ar fi carbura de siliciu sau carbura de tungsten. Această combinație poate oferi o mai bună conformabilitate și rezistență la uzură în aplicații dificile cu vâscozitate scăzută, unde lubrifierea completă a filmului fluid nu poate fi întotdeauna menținută.

Fluide cu vâscozitate ridicată

Atunci când selectați materiale pentru suprafața de etanșare pentru fluide cu vâscozitate ridicată, veți dori să acordați prioritate combinațiilor de suprafață dură vs. Această abordare ajută la minimizarea forțelor de forfecare mari care pot apărea între fețele de etanșare. Alegând materiale precum carbura de siliciu sau carbura de tungsten pentru ambele fețe, veți reduce riscul de uzură excesivă și veți menține integritatea etanșării în medii vâscoase.

Prezența particulelor abrazive dure

Când vă confruntați cu fluide cu particule abrazive dure, va trebui să acordați prioritate materialelor de etanșare cu duritate mai mare. Ar trebui să luați în considerare opțiuni precum carbura de tungsten sau carbura de siliciu, care oferă rezistență superioară la uzura abrazivă.

Fluide predispuse la cristalizare

Când aveți de-a face cu fluide predispuse la cristalizare, va trebui să luați în considerare modelele de etanșare specializate. Optați pentru configurații care mențin fluidul de proces la diametrul exterior al garniturii, reducând riscul de formare a cristalelor între fețe. De asemenea, ar trebui să selectați materiale pentru suprafață tare vs tare, cu caracteristici speciale concepute pentru a minimiza acumularea de cristale și pentru a menține integritatea etanșării.

Întrebări frecvente

Cât de des ar trebui inspectate garniturile mecanice pentru probleme de compatibilitate cu fluidele?

Garniturile mecanice trebuie inspectate pentru probleme de compatibilitate cu fluidele cel puțin trimestrial, în timpul întreținerii de rutină și ori de câte ori apar modificări ale fluidului sau ale condițiilor de funcționare.

Se poate schimba compatibilitatea fluidelor în timp din cauza fluctuațiilor de temperatură?

Da, compatibilitatea fluidelor se poate modifica în timp din cauza fluctuațiilor de temperatură. Schimbările de temperatură pot modifica proprietățile fluidului, provocând reacții chimice sau modificări fizice care influențează interacțiunea cu materialele de etanșare.

Există teste specifice de compatibilitate cu fluide pentru diferite tipuri de etanșare?

Da, testele specifice pentru diferite tipuri de etanșare includ imersarea, umflarea volumului și schimbarea durității.