Tipuri de garnituri de arbore

Etanșări mecanice

Todd

2024-08-16

Contactarea Seals

Garniturile de contact sunt o alegere populară pentru multe aplicații rotative, oferind etanșare eficientă prin contactul direct între suprafața de etanșare și arborele rotativ. Aceste etanșări sunt proiectate pentru a se adapta la deformarea arborelui, curățarea și dilatarea termică, menținând în același timp o interfață de etanșare constantă. Cele mai comune tipuri de etanșări de contact includ etanșările cu buze radiale, etanșările mecanice și garniturile de compresie.

Garnituri radiale pentru buze

Garniturile radiale cu buze, cunoscute și sub denumirea de garnituri de etanșare de arbore rotative sau garnituri de ulei, sunt cel mai utilizat tip de etanșare de arbore. Acestea au o buză de etanșare flexibilă care menține contactul cu suprafața arborelui, prevenind scurgerea fluidului. Buza de etanșare este realizată în mod obișnuit din materiale elastomerice, cum ar fi NBR, FKM sau PTFE, și poate încorpora un arc pentru jartieră pentru a asigura o presiune de etanșare constantă.

Garniturile radiale cu buze sunt disponibile în diferite modele, inclusiv configurații cu o singură buză, cu două buze și cu mai multe buze, satisfacând diferite cerințe de aplicare. Ele sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații auto, industriale și marine, cum ar fi arborii cotiți ai motoarelor, arborii de transmisie și arborii pompei.

Etanșări mecanice

Etanșările mecanice sunt soluții de etanșare avansate, care constau din două suprafețe de etanșare plane - o suprafață staționară și o suprafață rotativă - care sunt ținute în contact de presiunea arcului și presiunea fluidului. Suprafețele de etanșare sunt de obicei realizate din materiale dure, rezistente la uzură, cum ar fi carbură de siliciu, carbură de tungsten sau ceramică.

Garniturile mecanice oferă performanțe superioare de etanșare în comparație cu garniturile cu buze, făcându-le potrivite pentru aplicații solicitante care implică presiuni, temperaturi și viteze de rotație ridicate. Ele sunt utilizate în mod obișnuit în pompe, compresoare, mixere și alte echipamente rotative în industrii precum petrolul și gazele, procesarea chimică și generarea de energie.

Garnituri de compresie

Garniturile de compresie sunt soluții tradiționale de etanșare care constau din fire împletite sau răsucite de material de împachetare, cum ar fi fibrele de PTFE, grafit sau aramid. Materialul de ambalare este comprimat în cutia de presa, creând o etanșare între arborele rotativ și carcasă.

În timp ce garniturile de compresie au fost înlocuite în mare măsură cu tehnologii de etanșare mai avansate, ele încă își găsesc utilizare în anumite aplicații, în special în echipamente mai vechi sau în situațiile în care se acordă prioritate ușurinței întreținerii și costurilor reduse. Cu toate acestea, garniturile de compresie necesită ajustări și înlocuiri frecvente pentru a menține etanșarea eficientă.

Sigilii fără contact

Garniturile fără contact, după cum sugerează și numele, nu se bazează pe contactul direct dintre componentele de etanșare și arborele rotativ. În schimb, folosesc trasee labirint, dinamica fluidelor sau câmpuri magnetice pentru a crea un efect de etanșare. Etanșările fără contact sunt preferate în aplicațiile în care sunt necesare frecare scăzută, viteze mari de rotație sau uzură minimă. Cele mai comune tipuri de etanșări fără contact includ etanșări labirint, etanșări cu inele plutitoare și etanșări cu fluid magnetic.

Sigilii Labirint

Garniturile labirint constau dintr-o serie de degajări strânse și pasaje complicate care creează o cale sinuoasă pentru fluid, ceea ce face dificilă apariția scurgerilor. Efectul de etanșare este atins printr-o combinație de forță centrifugă, dinamica fluidului și scăderea presiunii pe etanșare.

Garniturile labirint sunt potrivite pentru aplicații de mare viteză și pot face față unei game largi de temperaturi și presiuni. Sunt utilizate în mod obișnuit în turbine cu gaz, compresoare și turbine cu abur, unde designul lor fără contact minimizează frecarea și uzura.

Sigilii cu inele plutitoare

Garniturile inelare plutitoare, cunoscute și sub numele de garnituri de bucșă sau garnituri inelare, constau dintr-un inel plutitor care este situat între arborele rotativ și carcasa staționară. Inelul este de obicei realizat dintr-un material rezistent la uzură, cum ar fi grafitul de carbon sau PTFE, și este proiectat să plutească liber în direcția radială.

Efectul de etanșare este realizat printr-o combinație de forță centrifugă și dinamica fluidului, inelul plutitor acționând ca o barieră la scurgerea fluidului. Garniturile cu inele plutitoare sunt potrivite pentru aplicații de mare viteză și pot găzdui deviația și dezalinierea arborelui.

Etanșări fluide magnetice

Etanșările fluidului magnetic utilizează un ferofluid, care este o suspensie de particule magnetice într-un lichid purtător, pentru a crea un inel O lichid în jurul arborelui. Ferofluidul este ținut pe loc de un magnet permanent, formând o etanșare etanșă care previne scurgerea.

Etanșările fluide magnetice oferă mai multe avantaje, inclusiv frecare scăzută, eficiență ridicată de etanșare și capacitatea de a tolera dezalinierea și deformarea arborelui. Ele sunt utilizate în mod obișnuit în aplicații de vid înalt, cum ar fi echipamentele de fabricare a semiconductoarelor și tehnologia spațială.

Considerații privind selecția sigiliului

Conditii de operare

Presiune: Garnitura trebuie să fie capabilă să suporte presiunea maximă întâlnită în sistem, atât statică, cât și dinamică.
Temperatura: Materialul de etanșare trebuie să fie compatibil cu domeniul de temperatură de funcționare, asigurându-se că își păstrează proprietățile și performanța.
Viteza: Designul etanșării trebuie să fie adecvat pentru viteza de rotație a arborelui, luând în considerare factori precum forța centrifugă și generarea de căldură.
Deformare: Etanșarea trebuie să găzduiască orice deformare sau nealiniere a arborelui fără a compromite eficiența de etanșare.

Proprietățile fluidului

Vâscozitate: Sigiliul trebuie să poată face față vâscozității fluidului, asigurând o lubrifiere adecvată și performanță de etanșare.
Curățenie: Designul etanșării trebuie să țină cont de curățenia fluidului, luând în considerare factori precum contaminarea cu particule și cerințele de filtrare.
Abrazivitate: Dacă fluidul conține particule abrazive, materialul de etanșare trebuie să fie rezistent la uzură pentru a preveni uzura excesivă și scurgerile.
Reactivitate chimică: Materialul de etanșare trebuie să fie compatibil chimic cu fluidul pentru a preveni degradarea și pentru a asigura performanța pe termen lung.

Factori de mediu

Praf: În mediile cu praf, pot fi necesare garnituri cu buze suplimentare de praf sau design labirint pentru a preveni pătrunderea particulelor și uzura prematură.
Umiditate: Garniturile expuse la umezeală sau la apă trebuie să fie proiectate pentru a preveni coroziunea și pentru a menține eficiența etanșării în condiții umede.
Vibrații: În aplicațiile cu niveluri ridicate de vibrații, designul etanșării trebuie să fie suficient de robust pentru a menține contactul și pentru a preveni scurgerile.

Interfață arbore și carcasă

Finisarea suprafeței: Finisajul suprafeței arborelui trebuie să fie potrivit pentru tipul de etanșare, asigurând un contact adecvat și minimizând uzura.
Concentricitate: Carcasa etanșării și arborele trebuie să fie concentrice pentru a preveni uzura neuniformă și scurgerile.
Expansiune termică: Designul etanșării trebuie să găzduiască orice diferență de dilatare termică dintre materialele arborelui și ale carcasei pentru a menține eficiența etanșării.

Rata de scurgere și așteptările de viață

Rata de scurgere: Tipul de etanșare și materialul trebuie selectate pentru a obține rata de scurgere dorită, luând în considerare factori precum proprietățile fluidului și condițiile de funcționare.
Așteptări de viață: Designul și materialul etanșării trebuie alese pentru a asigura durata de viață estimată, luând în considerare factori precum uzura, degradarea și intervalele de întreținere.

Ușurință de instalare și întreținere

Instalare: Designul sigiliului ar trebui să permită o instalare ușoară și precisă, cu unelte specializate minime sau instruire necesare.
Întreținere: Sigiliul trebuie proiectat pentru a facilita inspecția, curățarea și înlocuirea ușoară, minimizând timpul de nefuncționare și costurile de întreținere.

Opțiuni de material de etanșare

Elastomeri

Elastomerii sunt utilizați pe scară largă în etanșările arborelui datorită flexibilității, rezistenței și proprietăților de etanșare. Cei mai frecventi elastomeri utilizați în aplicațiile de etanșare includ:

Cauciuc nitril butadien (NBR): NBR este un elastomer versatil cu o bună rezistență la uleiuri, combustibili și fluide hidraulice, făcându-l potrivit pentru aplicații de etanșare de uz general.
Fluoroelastomer (FKM): FKM oferă o rezistență excelentă la temperaturi ridicate, substanțe chimice și fluide agresive, făcându-l ideal pentru aplicații solicitante în industriile chimice și petroliere.
Monomer de etilen propilen dien (EPDM): EPDM este cunoscut pentru rezistența sa la ozon, intemperii și temperaturi ridicate, făcându-l potrivit pentru aplicații în aer liber și la temperaturi înalte.
Politetrafluoretilenă (PTFE): PTFE este un material foarte rezistent la chimicale și cu frecare scăzută, adesea folosit în combinație cu elastomeri pentru a îmbunătăți performanța de etanșare și pentru a reduce uzura.

Polimeri termorigizi

Polimerii termorigizi sunt o altă clasă de materiale utilizate în etanșările arborelui, oferind rezistență ridicată, rezistență la uzură și stabilitate termică. Polimerii termorigizi obișnuiți includ:

Poliuretan: Garniturile din poliuretan oferă o rezistență excelentă la abraziune, rezistență la rupere și rezistență la uleiuri și solvenți, făcându-le potrivite pentru aplicații industriale solicitante.
Poliacrilat: Garniturile din poliacrilat oferă o rezistență bună la căldură, uleiuri și substanțe chimice și sunt adesea folosite în medii cu temperaturi ridicate și fluide agresive.

Termoplastice

Materialele termoplastice sunt din ce în ce mai utilizate în etanșările arborelui datorită rezistenței lor chimice excelente, frecării scăzute și stabilității la temperaturi ridicate. Cele mai comune materiale termoplastice utilizate în aplicațiile de etanșare includ:

Politetrafluoretilenă (PTFE): PTFE este un material foarte rezistent la substanțe chimice și cu frecare scăzută, adesea folosit în combinație cu elastomeri sau ca material de etanșare solid în aplicații solicitante.
Polieteretercetonă (PEEK): PEEK oferă o rezistență mecanică excelentă, rezistență la uzură și rezistență chimică, făcându-l potrivit pentru medii fluide agresive și cu temperaturi ridicate.
Sulfura de polifenilen (PPS): PPS este cunoscut pentru rezistența ridicată, rigiditatea și rezistența chimică, făcându-l potrivit pentru aplicații solicitante în industria chimică și auto.

Materiale pentru față

În etanșările mecanice, materialele de față sunt esențiale pentru asigurarea etanșării eficiente și a performanței pe termen lung. Cele mai obișnuite materiale de față utilizate în etanșările mecanice includ:

Carbon: Grafitul de carbon este un material de față utilizat pe scară largă datorită lubrifiantului său excelent, rezistenței chimice și compatibilității cu o gamă largă de fluide.
Carbură de siliciu: Carbura de siliciu oferă duritate mare, rezistență la uzură și rezistență chimică, făcându-l potrivit pentru aplicații solicitante cu fluide abrazive sau presiuni ridicate.
Carbură de wolfram: Carbura de tungsten este cunoscută pentru duritatea sa ridicată, rezistența la uzură și compatibilitatea cu o gamă largă de fluide, făcându-l potrivit pentru aplicații de înaltă presiune și viteză mare.
Acoperire cu diamant: Fețele acoperite cu diamant oferă o duritate excepțională, rezistență la uzură și frecare scăzută, făcându-le potrivite pentru cele mai solicitante aplicații cu fluide abrazive sau presiuni ridicate.

Întrebări frecvente

Care sunt diferitele tipuri de etanșări marine ale arborelui?

Garniturile arborelui maritim sunt proiectate pentru a preveni intrarea apei în navă prin arborele elicei. Cele mai comune tipuri de etanșări marine pentru arbore includ:

Garnituri cu buze: Garnituri cu buze radiale cu o buză flexibilă care menține contactul cu suprafața arborelui, împiedicând intrarea apei.
Etanșări mecanice: Etanșări frontale care constau dintr-o față staționară și una rotativă, ținute în contact de presiunea arcului și presiunea fluidului.
Garnituri labirint: Garnituri fără contact care utilizează o serie de spații libere strânse și pasaje complicate pentru a crea o cale sinuoasă pentru fluid, făcând dificilă pătrunderea apei.
Etanșări cu burduf: Etanșări mecanice cu un element de burduf flexibil care acceptă mișcarea și dezalinierea arborelui, menținând în același timp eficiența etanșării.

Care sunt tipurile de garnituri de ulei?

Garniturile de ulei, cunoscute și sub denumirea de garnituri radiale cu buze, sunt proiectate pentru a preveni scurgerile de lichid și pentru a proteja împotriva contaminanților în diverse aplicații. Cele mai comune tipuri de garnituri de ulei includ:

Garnituri cu o singură buză: Etanșări cu o singură buză de etanșare care menține contactul cu suprafața arborelui, prevenind scurgerea fluidului.
Garnituri cu două buze: Garnituri cu două buze de etanșare, oferind performanțe de etanșare îmbunătățite și protecție împotriva contaminanților.
Garnituri casete: Garnituri pre-asamblate care constau dintr-o carcasă metalică, buză de etanșare și arc pentru jartieră, facilitând instalarea și înlocuirea ușoară.
Etanșări axiale: Garnituri care sunt concepute pentru a etanșa împotriva mișcării axiale, utilizate de obicei în aplicații cu arbori sau tije alternative.

Care sunt diferitele tipuri de etanșări rotative?

Garniturile rotative sunt proiectate pentru a preveni scurgerile de fluid și pentru a menține presiunea sistemului în echipamentele rotative. Cele mai comune tipuri de etanșări rotative includ:

Garnituri radiale cu buze: Etanșări cu o buză de etanșare flexibilă care menține contactul cu suprafața rotativă a arborelui, prevenind scurgerea fluidului.
Etanșări mecanice: Etanșări frontale care constau dintr-o față staționară și una rotativă, ținute în contact de presiunea arcului și presiunea fluidului, oferind etanșare eficientă în aplicații solicitante.
Etanșări labirint: Etanșări fără contact care utilizează o serie de spații libere strânse și pasaje complicate pentru a crea o cale sinuoasă pentru fluid, minimizând scurgerile în aplicațiile de mare viteză.
Garnituri cu inel plutitor: Garnituri fără contact care constau dintr-un inel plutitor situat între arborele rotativ și carcasa staționară, care asigură etanșarea prin forța centrifugă și dinamica fluidelor.