Сбалансированное и несбалансированное механическое уплотнение: в чем разница

Что такое баланс механического уплотнения?

Баланс механического уплотнения относится к распределению гидравлических сил, действующих на поверхности уплотнения. Баланс механического уплотнения определяется соотношением гидравлической силы закрытия к силе открытия. Усилие закрытия создается давлением уплотняемой жидкости, действующей на поверхности уплотнения, тогда как усилие открытия обычно обеспечивается пружинами или сильфонами.

Что такое коэффициент баланса

Коэффициент баланса определяется как отношение площади гидравлического закрытия к площади гидравлического открытия. Область гидравлического закрытия — это часть поверхности уплотнения, на которую действует давление уплотнения, создающее закрывающее усилие. С другой стороны, площадь гидравлического открытия представляет собой часть поверхности уплотнения, подвергающуюся воздействию атмосферного давления, создающего открывающую силу.

Коэффициент баланса можно рассчитать по следующей формуле:

Коэффициент балансировки = (Площадь гидравлического закрытия) / (Площадь гидравлического открытия)

Уплотнение с коэффициентом балансировки больше 1 считается несбалансированным, а уплотнение с коэффициентом балансировки менее 1 считается сбалансированным. Коэффициент баланса, равный 1, указывает на идеально сбалансированное уплотнение, в котором силы закрытия и открытия равны.

Что такое сбалансированное механическое уплотнение

Сбалансированное механическое уплотнение — это тип конструкции уплотнения, в которой гидравлические силы, действующие на поверхности уплотнения, сбалансированы для минимизации торцевой нагрузки и выделения тепла. В этой конструкции сила закрытия, создаваемая давлением уплотнения, действующим на заднюю сторону поверхности уплотнения, компенсируется силой открытия, создаваемой воздействием давления уплотнения на часть поверхности уплотнения.

Сбалансированные уплотнения обычно используются в приложениях, связанных с высоким давлением, высокими скоростями или жидкостями с низкой вязкостью. Они доступны в различных конфигурациях, таких как одинарные уплотнения, двойные уплотнения и тандемные уплотнения, чтобы удовлетворить различные требования применения.

Преимущества сбалансированного механического уплотнения

1. Снижение тепловыделения благодаря уменьшению нагрузки на поверхность уплотнения.
2. Увеличенный срок службы уплотнений за счет уменьшения износа
3. Способность выдерживать более высокие давления и скорости вала.
4. Улучшена производительность в ресурсоемких приложениях.
5. Повышенный допуск на перекос и перемещение вала.
6. Улучшенный контроль утечек и соблюдение экологических требований

Недостатки сбалансированного механического уплотнения

1. Более сложная конструкция по сравнению с несбалансированными уплотнениями.
2. Более высокая первоначальная стоимость из-за дополнительных компонентов и точности изготовления.
3. Повышенная чувствительность к изменению условий эксплуатации.
4. Возможна утечка при неправильном обслуживании или установке.
5. Потребность в более чистых и качественных затворных жидкостях

Что такое несбалансированное механическое уплотнение

Несбалансированное механическое уплотнение — это тип конструкции уплотнения, в котором гидравлические силы, действующие на поверхности уплотнения, не сбалансированы, что приводит к более высокой торцовой нагрузке по сравнению со сбалансированными уплотнениями. В несбалансированном уплотнении полное уплотняющее давление действует на обратную сторону поверхности уплотнения, создавая закрывающую силу, которая не компенсируется открывающей силой.

Несбалансированные уплотнения обычно используются в устройствах с более низкими требованиями к давлению и скорости, таких как водяные насосы, системы отопления, вентиляции и кондиционирования и некоторое химическое оборудование. Они доступны в различных конфигурациях, включая одинарные уплотнения, картриджные уплотнения и сильфонные уплотнения.

Преимущества несбалансированного механического уплотнения

1. Более простая конструкция с меньшим количеством компонентов
2. Более низкая первоначальная стоимость по сравнению со сбалансированными уплотнениями
3. Более простая установка и обслуживание
4. Подходит для применений с низким давлением и некритических услуг.
5. Менее чувствителен к изменениям условий эксплуатации.

Недостатки несбалансированного механического уплотнения

1. Ограниченная способность выдерживать давление из-за высокой нагрузки на поверхность уплотнения
2. Повышенное тепловыделение и износ, что приводит к сокращению срока службы уплотнений.
3. Плохая производительность в высокоскоростных и высокотемпературных приложениях.
4. Более высокие скорости утечек по сравнению со сбалансированными уплотнениями.
5. Неспособность справиться со значительным перекосом или перемещением вала.

Когда использовать сбалансированное механическое уплотнение

1. Приложения с высоким давлением, превышающим 150 фунтов на квадратный дюйм (10 бар)
2. Высокотемпературное применение выше 400°F (200°C)
3. Работа с вязкими, коррозионными или абразивными жидкостями.
4. Процессы, требующие минимальных утечек и строгого экологического контроля.
5. Приложения со значительным смещением или перемещением вала.
6. Высокоскоростное вращающееся оборудование, такое как центробежные компрессоры и турбины.

Когда использовать несбалансированное механическое уплотнение

1. Приложения с низким давлением ниже 150 фунтов на квадратный дюйм (10 бар)
2. Применение при умеренных температурах до 400°F (200°C)
3. Обращение с некритическими, чистыми или смазочными жидкостями.
4. Процессы с менее строгими требованиями к утечкам и охране окружающей среды.
5. Применения с минимальным смещением или перемещением вала.
6. Насосы, миксеры и мешалки общего назначения

Разница между сбалансированным и несбалансированным торцовым уплотнением

Фактор	Сбалансированное механическое уплотнение	Несбалансированное механическое уплотнение
Выработка тепла	Ниже	Выше
Коэффициент баланса уплотнения	Менее 1,0	Равно 1,0
Срок службы механического уплотнения	дольше	короче
Давление в сальниковой коробке	Ниже	Выше
Вибрация и несоосность	Лучшая толерантность	Ограниченная толерантность
Обращение с жидкостью	Более широкий ассортимент жидкостей	Ограничено чистыми смазочными жидкостями
Нагрузка на торцевую поверхность уплотнения	Ниже	Выше