Ce este inelul de pompare

Ce este inelul de pompare

Inelele de pompare sunt componente ale etanșărilor mecanice care ajută la circulația fluidului între fețele de etanșare. O etanșare mecanică previne scurgerea prin crearea unei etanșări între un arbore rotativ și o carcasă staționară. Inelul de pompare creează o acțiune de pompare care circulă fluidul pe fețele de etanșare, oferind lubrifiere și răcire.

Cum funcționează inelele de pompare

Inelul de pompare are caneluri unghiulare pe suprafața sa care acționează ca niște pompe mici. Pe măsură ce arborele se rotește, aceste caneluri pompează fluidul din exterior spre fețele de etanșare. Fluidul curge apoi pe fețele de etanșare, ungându-le și răcindu-le.

Care este scopul inelului de pompare

Scopul principal al unui inel de pompare este de a crea un flux turbitor în buclă închisă de lichid de barieră între garniturile interioare și exterioare într-un cartuș de etanșare dublă. Această circulație ajută la:

1. Răciți etanșările mecanice prin transferul căldurii departe de fețele de etanșare.
2. Lubrifiați fețele de etanșare pentru a reduce uzura și frecarea.
3. Mențineți o presiune mai mare în camera de etanșare decât fluidul de proces, prevenind contaminarea și prelungind durata de viață a etanșării.
4. Furnizați un mijloc de circulație a fluidului de barieră fără a fi nevoie de un rezervor extern sau un sistem de pompare.

Tipuri de inele de pompare

Există trei tipuri principale de inele de pompare utilizate în etanșările mecanice:

Rotoare cu flux radial folosind palete forate

Rotoarele cu curgere radială cu palete găurite sunt unul dintre cele mai comune tipuri de inele de pompare. Acestea constau dintr-o serie de palete radiale sau găuri perforate în rotor, care creează o diferență de presiune pe măsură ce rotorul se rotește. Această diferență de presiune conduce fluidul de barieră din regiunea de înaltă presiune din apropierea diametrului exterior al rotorului către regiunea de joasă presiune din apropierea diametrului interior, creând o circulație în buclă închisă.

Rotoarele cu curgere radială cu palete găurite sunt relativ simple de fabricat și pot oferi debite bune și caracteristici ale capului de presiune, făcându-le potrivite pentru o gamă largă de aplicații.

Flux radial folosind fante

Inelele de pompare cu debit radial care utilizează fante funcționează pe un principiu similar cu cele cu palete găurite, dar prezintă o serie de fante radiale sau caneluri prelucrate în rotor în loc de găuri. Pe măsură ce rotorul se rotește, fantele creează o diferență de presiune care conduce fluidul de barieră de la diametrul exterior la diametrul interior, creând o circulație în buclă închisă.

Inelele de pompare cu debit radial cu fante pot oferi caracteristici de curgere îmbunătățite în comparație cu modelele cu palete găurite, deoarece fantele oferă o cale de curgere mai continuă și reduc separarea debitului și turbulența. Cu toate acestea, ele pot fi mai complexe de fabricat și pot să nu fie potrivite pentru toate aplicațiile.

Flux axial folosind caneluri spiralate

Inelele de pompare cu debit axial care utilizează caneluri spiralate sunt proiectate pentru a crea o cale de curgere elicoidală pentru fluidul de barieră pe măsură ce rotorul se rotește. Canelurile spiralate sunt prelucrate în fața rotorului și, pe măsură ce rotorul se rotește, fluidul de barieră este împins de-a lungul canelurilor de la diametrul exterior la diametrul interior, creând o circulație în buclă închisă.

Inelele de pompare cu debit axial cu caneluri spiralate pot oferi debite excelente și caracteristici ale capului de presiune, în special la viteze mari de rotație. Ele sunt adesea utilizate în aplicații în care sunt necesare debite mari și căderi mici de presiune, cum ar fi turbomașini și compresoare de mare viteză.

Cu toate acestea, inelele de pompare cu debit axial pot fi mai complexe de proiectat și fabricat decât modelele de curgere radială, iar performanța lor poate fi mai sensibilă la modificările condițiilor de funcționare și a proprietăților fluidului.

Aplicații ale inelelor de pompare

PLAN API 23

API PLAN 23 acoperă cerințele pentru inelele de pompare utilizate la etanșările mecanice pentru pompele centrifuge. Specifică materialele, dimensiunile și toleranțele de fabricație pentru inelele de pompare. Planul este aplicabil inelelor de pompare utilizate în diverse industrii, inclusiv petrol și gaze, produse chimice și generarea de energie.

PLAN API 52

API PLAN 52 oferă linii directoare pentru proiectarea și testarea etanșărilor mecanice utilizate la pompele centrifuge și rotative. Acesta acoperă cerințele pentru inelele de pompare, inclusiv materialele, dimensiunile și procedurile de testare. Planul este utilizat pe scară largă în industria petrolului și gazelor.

PLAN API 53

API PLAN 53 este un standard pentru proiectarea și testarea etanșărilor mecanice utilizate la pompele cu piston. Acesta specifică cerințele pentru inelele de pompare, inclusiv materialele, dimensiunile și metodele de testare. Acest plan este utilizat în mod obișnuit în industria petrolului și gazelor pentru pompele alternative.

Performanța inelului de pompare

Cerințe privind debitul

Una dintre considerentele principale în performanța inelului de pompare este debitul necesar al fluidului de barieră. Debitul trebuie să fie suficient pentru a menține o peliculă stabilă de fluid între fețele de etanșare, pentru a elimina căldura generată de frecare și pentru a preveni pătrunderea fluidelor de proces.

Curbele de performanță a inelului de pompare

Performanța inelului de pompare este de obicei caracterizată prin curbe de performanță care grafică debitul în funcție de înălțimea de presiune generată de inelul de pompare la diferite viteze de rotație.

Curbe ale sistemului de conducte

Curba sistemului de conducte reprezintă căderea de presiune pe conducte, fitinguri și alte componente din bucla de circulație. Intersecția curbei de performanță a inelului de pompare și a curbei sistemului de conducte determină viteza reală de circulație a fluidului de barieră în sistem.

Factori care afectează performanța inelului de pompare

Mai mulți factori pot influența performanța inelelor de pompare în aplicațiile cu etanșare mecanică.

Diametrul și Viteza

Diametrele mai mari și vitezele de rotație mai mari au ca rezultat, în general, capacitatea de debit și înălțimea de presiune crescute.

Autorizări și portare

Distanța dintre inelul de pompare și componentele staționare, precum și dimensiunea și locația orificiilor de intrare și ieșire au un impact semnificativ asupra performanței inelului de pompare. Jocuri mai mici pot crește înălțimea de presiune generată de inelul de pompare, dar pot duce, de asemenea, la pierderi mai mari prin frecare și generare de căldură.

Proprietățile fluidului

Proprietățile fluidului de barieră, cum ar fi vâscozitatea, densitatea și compresibilitatea, joacă un rol crucial în performanța inelului de pompare. Fluidele cu vâscozitate mai mare pot necesita degajări și orificii mai mari pentru a menține debite adecvate, în timp ce fluidele cu vâscozitate mai mică pot permite degajări mai mici și capacități îmbunătățite de generare a presiunii. Compatibilitatea fluidului de barieră cu materialele de etanșare și fluidul de proces trebuie de asemenea luată în considerare pentru a asigura o funcționare fiabilă pe termen lung.