Istoria garniturii mecanice

Sigilii mecanice timpurii (anii 1900-1940)

Modele timpurii de etanșare, materiale (oțel, bronz) și aplicații

Sigiliile mecanice timpurii erau realizate în principal din materiale precum oțel și bronz. Aceste materiale au fost alese pentru durabilitatea și rezistența la uzură. Garniturile au fost concepute pentru a se potrivi în cutiile de umplere ale pompelor și a altor echipamente rotative, oferind un mijloc mai eficient de prevenire a scurgerilor de fluid decât ambalajele moale tradiționale.

Invenția primului sigiliu mecanic de către George Cook în 1905 („Cook Seal”)

Istoria etanșărilor mecanice a început în 1905, când George Cook a inventat prima etanșare mecanică, cunoscută sub numele de „Cook Seal”. Acest design inovator a constat dintr-un inel staționar și unul rotativ, cu un inel având o canelură umplută cu un material de ambalare moale. Sigiliul Cook a reprezentat un pas remarcabil înainte în tehnologia de etanșare, oferind o alternativă mai eficientă și mai fiabilă la ambalarea tradițională a cutiei de umplutură.

Dezvoltarea „Ryan Seal” de către JM Ryan de la Crane Packing Company în 1929

În 1929, JM Ryan de la Crane Packing Company a introdus „Ryan Seal”, care prezenta o față de etanșare staționară cu arc, realizată din grafit de carbon și o față de etanșare rotativă din bronz. Acest design a îmbunătățit Cook Seal oferind performanțe de etanșare mai bune și o durată de viață mai lungă. Ryan Seal a câștigat rapid popularitate în diverse aplicații industriale, în special în pompele centrifuge.

Progrese la mijlocul secolului al XX-lea (anii 1950-1970)

Introducerea de noi materiale pentru fața de etanșare, cum ar fi carbon-grafit, carbură de tungsten, ceramică

În anii 1950 și 1960, producătorii de etanșări mecanice au început să experimenteze cu noi materiale pentru suprafața etanșării pentru a îmbunătăți performanța și durabilitatea. Grafitul de carbon a devenit o alegere populară pentru fețele de etanșare staționare datorită rezistenței sale excelente la uzură și proprietăților de auto-lubrifiere. Carbura de tungsten și ceramica, cum ar fi carbura de siliciu, au fost, de asemenea, introduse ca materiale pentru suprafața de etanșare, oferind duritate și rezistență chimică superioară în comparație cu bronzul și oțelul tradițional.

Dezvoltarea factorului presiune-viteză (PV) de către Herbert Hummer de la Durametallic

În anii 1960, Herbert Hummer de la Durametallic Corporation a dezvoltat factorul presiune-viteză (PV), un parametru critic de proiectare care leagă presiunea de etanșare și viteza de alunecare a fețelor de etanșare. Factorul PV a permis producătorilor de etanșări să optimizeze designul etanșării pentru aplicații specifice, luând în considerare factori precum proprietățile fluidului, temperatura și presiunea. Această dezvoltare a condus la crearea de etanșări mecanice mai eficiente și mai fiabile.

Apariția etanșărilor cu cartuș standard și a aranjamentelor de etanșare (simple, duble, tandem)

Introducerea etanșărilor cu cartuș standard în anii 1960 a revoluționat industria etanșării mecanice. Garniturile cu cartuș erau unități pre-asamblate care includeau toate componentele necesare, cum ar fi fețele de etanșare, elementele secundare de etanșare și arcuri, într-un singur pachet gata de instalat. Acest design a simplificat instalarea și întreținerea garniturii, reducând timpul de nefuncționare și costurile asociate cu înlocuirea garniturii.

În această perioadă, au fost dezvoltate, de asemenea, diferite aranjamente de etanșare pentru a satisface diferite cerințe de aplicare. Sigiliile simple, constând dintr-o pereche de fețe de etanșare, au devenit aranjamentul cel mai comun pentru aplicații de uz general. Etanșările duble, cu două perechi de fețe de etanșare cu un fluid de barieră între ele, au fost introduse pentru aplicații mai solicitante care necesită niveluri mai ridicate de siguranță și fiabilitate. Etanșările tandem, cu două perechi de fețe de etanșare dispuse în serie, au fost dezvoltate pentru aplicații în care era necesară o etanșare de rezervă în cazul defectării etanșării primare.

Fondarea unor mari companii de focă precum John Crane, Flowserve, Burgmann

La mijlocul secolului al XX-lea au apărut câțiva producători majori de etanșări mecanice care vor continua să modeleze industria. John Crane, fondată în 1917, a devenit un furnizor de top la nivel mondial de etanșări mecanice și sisteme de etanșare. Flowserve Corporation, formată prin fuziunea BW/IP și Durco International în 1997, își are rădăcinile în Byron Jackson Company, un producător proeminent de pompe și etanșări fondat în 1872. Burgmann Industries, înființată în 1884, a devenit un jucător important. pe piața europeană a etanșării mecanice.

Aceste companii au jucat un rol semnificativ în avansarea tehnologiei de etanșare mecanică prin investiții continue în cercetare și dezvoltare, introducând design-uri, materiale și procese de producție inovatoare care stabilesc noi standarde pentru performanța și fiabilitatea etanșării.

Epoca modernă a etanșărilor mecanice (anii 1980-prezent)

Îmbunătățiri ale designului sigiliilor și ale materialelor determinate de reglementări mai stricte și de cerințele industriei

În anii 1980 și 1990, preocupările crescânde de mediu și reglementările mai stricte cu privire la emisiile și scurgerile de la echipamentele industriale au condus la progrese semnificative în proiectarea și materialele etanșării mecanice. Amendamentele Statelor Unite ale Aerului Curat din 1990, de exemplu, au impus reducerea emisiilor de compuși organici volatili (COV) de la pompe și alte echipamente, împingând producătorii de sigilii să dezvolte soluții de etanșare mai eficiente și mai ecologice.

Cerințele industriei pentru o fiabilitate mai mare, o durată de viață mai lungă și o performanță îmbunătățită în condiții dificile au stimulat, de asemenea, inovația în designul și materialele garniturii. Producătorii de etanșări s-au concentrat pe dezvoltarea materialelor avansate pentru fața etanșării, pe optimizarea geometriei etanșării și pe încorporarea unor caracteristici precum șanțurile spiralate și topografia feței prelucrate cu laser pentru a îmbunătăți performanța de etanșare și a reduce uzura.

Utilizarea de materiale avansate, cum ar fi carbura de siliciu, acoperiri de diamant, polimeri de înaltă performanță

Utilizarea materialelor avansate a fost un semn distinctiv al dezvoltării etanșării mecanice moderne. Carbura de siliciu, un material ceramic cu duritate excelentă, rezistență la uzură și inerție chimică, a devenit o alegere preferată pentru fețele de etanșare în aplicații solicitante care implică fluide abrazive sau corozive. Straturile de diamant, aplicate folosind tehnici de depunere chimică în vapori (CVD) sau depuneri fizice de vapori (PVD), au fost, de asemenea, utilizate pentru a îmbunătăți rezistența la uzură și durabilitatea fețelor de etanșare.

Polimerii de înaltă performanță, cum ar fi politetrafluoretilena (PTFE), polieter etercetona (PEEK) și poliamidele aromatice (de exemplu, Kevlar), au fost din ce în ce mai utilizați în elementele secundare de etanșare și alte componente de etanșare. Aceste materiale oferă rezistență chimică excelentă, frecare scăzută și stabilitate la temperaturi ridicate, permițând etanșărilor mecanice să funcționeze în mod fiabil într-o gamă largă de medii provocatoare.

Integrarea unor caracteristici precum topografia feței prelucrată cu laser pentru o performanță mai bună

Progresele în tehnologiile de fabricație au permis producătorilor de sigilii să încorporeze caracteristici sofisticate în designul de sigilii mecanice. Prelucrarea cu laser, de exemplu, a permis crearea unei micro-topografii precise pe fețele de etanșare, cum ar fi canelurile spiralate sau gropițele, care pot îmbunătăți lubrifierea, pot reduce frecarea și pot îmbunătăți performanța de etanșare.

Alte caracteristici de design care au devenit mai comune în garniturile mecanice moderne includ:

• Capacități de etanșare bidirecțională, permițând etanșărilor să funcționeze eficient în ambele sensuri de rotație
• Fețe de etanșare cu auto-aliniere, asigurând contact optim și performanță de etanșare chiar și în condiții de nealiniere
• Fețe de etanșare cu presiune echilibrată, reducând forța netă de închidere pe fețele de etanșare și prelungind durata de viață a etanșării
• Elemente de etanșare secundare flexibile din grafit, care oferă compatibilitate chimică îmbunătățită și performanță la temperatură ridicată

Adoptarea etanșărilor cartușului modulare și etanșărilor divizate pentru o instalare și întreținere mai ușoare

Garniturile cu cartuș modulare au devenit din ce în ce mai populare în ultimele decenii datorită ușurinței lor de instalare și întreținere. Aceste etanșări sunt proiectate cu componente interschimbabile, permițând utilizatorilor să înlocuiască rapid piesele uzate sau deteriorate fără a fi nevoie să înlocuiască întregul ansamblu de etanșare. Această abordare modulară reduce timpul de nefuncționare și costurile de întreținere, oferind în același timp o flexibilitate mai mare în configurarea etanșării pentru aplicații specifice.

Garniturile despicate, formate din două jumătăți care pot fi instalate în jurul arborelui fără a necesita demontarea completă a echipamentului, au câștigat, de asemenea, tracțiune în industria de etanșare. Garniturile separate sunt deosebit de avantajoase pentru aplicațiile în care este necesară întreținerea frecventă a etanșării sau în care dezasamblarea echipamentului este dificilă sau necesită timp.