В чем разница между герметичным и негерметичным механическим уплотнением?

Механические уплотнения являются критически важными компонентами в машиностроении, используемыми для предотвращения утечек и поддержания целостности системы во вращающемся оборудовании. Хотя все механические уплотнения служат этой основной цели, их можно в целом разделить на два типа в зависимости от конструкции и принципа работы: уплотнения под давлением и уплотнения без давления.

В этой записи блога будут рассмотрены фундаментальные различия между этими двумя типами уплотнений, рассмотрены такие факторы, как совместимость с жидкостями, динамика давления, поведение утечки, сложность и типичные приложения. Понимая различия и преимущества каждого типа, инженеры и специалисты по техническому обслуживанию могут принимать обоснованные решения при выборе и внедрении механические уплотнения в их системах.

Что такое герметичное механическое уплотнение?

Механическое уплотнение под давлением, также известное как уплотнение с внешним давлением, представляет собой тип механического уплотнения, которое использует внешний источник жидкости для поддержания более высокого давления в полости уплотнения, чем технологическая жидкость. Эта внешняя жидкость, обычно чистая, совместимая жидкость или газ, вводится в камеру уплотнения под давлением, немного превышающим давление сальника.

Находящаяся под давлением жидкость создает положительный перепад давления на уплотнительных поверхностях, гарантируя, что чистая барьерная жидкость течет из полости уплотнения в технологическую жидкость. Этот положительный выходящий поток предотвращает попадание технологической жидкости в камеру уплотнения, тем самым защищая уплотнительные поверхности от загрязнения и продлевая срок службы уплотнения.

Механические уплотнения под давлением обычно используются в приложениях, связанных с грязными, абразивными или едкими технологическими жидкостями, а также в средах с высоким давлением или высокой температурой. Внешнее давление помогает поддерживать стабильную пленку жидкости между уплотнительными поверхностями, уменьшая износ и улучшая производительность уплотнения.

Что такое безнапорное механическое уплотнение

Негерметичное механическое уплотнение, также называемое самоподпитываемым уплотнением или обычным механическим уплотнением, работает без внешнего источника давления. В этом типе уплотнения герметизирующее действие достигается за счет комбинации силы пружины и гидравлического давления, создаваемого самой технологической жидкостью.

Уплотнение состоит из неподвижной и вращающейся поверхности, причем неподвижная поверхность обычно подпружинена для поддержания контакта с вращающейся поверхностью. При вращении вала технологическая жидкость поступает в камеру уплотнения и создает гидравлическое давление, которое прижимает уплотнительные поверхности друг к другу, создавая между ними тонкую жидкую пленку. Эта жидкая пленка помогает смазывать поверхности и предотвращать прямой контакт, уменьшая трение и износ.

Негерметичные механические уплотнения, как правило, проще по конструкции и менее дороги по сравнению с герметичными уплотнениями. Они подходят для применений с чистыми, неабразивными технологическими жидкостями и умеренными условиями эксплуатации. Однако, поскольку эффективность уплотнения зависит от давления и свойств технологической жидкости, негерметичные уплотнения могут давать утечку, если давление жидкости падает ниже определенного уровня или если жидкость содержит абразивные частицы, которые могут повредить уплотнительные поверхности.

Основные различия между герметичными и негерметичными механическими уплотнениями

Герметичные и негерметичные механические уплотнения различаются по нескольким ключевым аспектам, включая тип жидкости, соотношение давлений, направление утечки, основное назначение, области применения, систему поддержки уплотнения, а также сложность и стоимость.

Тип жидкости

Механические уплотнения под давлением подходят для работы с широким спектром жидкостей, включая жидкости, газы и многофазные жидкости. Эти уплотнения могут эффективно удерживать жидкости с различными свойствами, такими как высокая вязкость, высокая температура или коррозионная природа.

С другой стороны, негерметичные механические уплотнения в первую очередь предназначены для работы с жидкостями и могут не подходить для работы с газами или многофазными жидкостями.

Давление Отношения

В герметичных механических уплотнениях давление жидкости внутри уплотнительной камеры выше, чем атмосферное давление вокруг уплотнения. Этот перепад давления помогает поддерживать положительное уплотнение и предотвращать утечку.

Напротив, негерметичные механические уплотнения работают при давлении жидкости внутри уплотнительной камеры, равном или ниже атмосферного давления.

Направление утечки

Из-за соотношения давлений, герметичные механические уплотнения предназначены для удержания жидкости внутри уплотнительной камеры, предотвращая утечку в атмосферу. Если происходит какая-либо утечка, она обычно направляется обратно в технологическую жидкость.

Напротив, негерметичные механические уплотнения допускают контролируемую утечку технологической жидкости в атмосферу, которая затем собирается или сливается.

Основная цель

Основная цель механических уплотнений под давлением — обеспечить надежное уплотнительное решение для критических применений, где удержание жидкости имеет первостепенное значение. Эти уплотнения разработаны для минимизации или устранения утечек даже в сложных условиях.

С другой стороны, безнапорные механические уплотнения обеспечивают надежное уплотнение, допуская при этом небольшую контролируемую утечку для смазки и охлаждения уплотнительных поверхностей.

Приложения

Механические уплотнения под давлением широко используются в таких отраслях, как нефтегазовая, нефтехимическая, химическая переработка и энергетика, где встречаются жидкости под высоким давлением и высокой температурой. Эти уплотнения хорошо подходят для применений, связанных с опасными или экологически чувствительными жидкостями.

Негерметичные механические уплотнения обычно используются в устройствах с более низкими требованиями к давлению и температуре, например, в водяных насосах, общепромышленных насосах и смесителях.

Система поддержки уплотнений

Напорные механические уплотнения часто требуют системы поддержки уплотнения для поддержания необходимого давления жидкости и температуры внутри уплотнительной камеры. Эта система может включать такие компоненты, как резервуары для барьерной жидкости, регуляторы давления и теплообменники.

Негерметичные механические уплотнения обычно не требуют обширной системы поддержки уплотнения, поскольку для смазки и охлаждения им необходима сама технологическая жидкость.

Сложность и стоимость

Из-за дополнительных компонентов и конструктивных особенностей, необходимых для герметичных механических уплотнений, они, как правило, более сложны и дороги по сравнению с негерметичными механическими уплотнениями. Система поддержки уплотнения увеличивает общую сложность и стоимость уплотнительного решения.

Негерметичные механические уплотнения имеют более простую конструкцию и меньшее количество компонентов, что делает их более экономичными для применений, где допустимо небольшое количество контролируемой утечки.