Какая смазка используется для механических уплотнений

Механические уплотнения используют смазочные материалы, такие как синтетические масла, консистентные смазки, сухие смазки и барьерные или буферные жидкости для минимизации трения и износа. Выбор правильного смазочного материала зависит от таких факторов, как температура, давление, скорость, совместимость с жидкостью и вязкость.

Когда механическое уплотнение установлено правильно и насос работает, вращающаяся уплотнительная поверхность создает центробежную силу, которая втягивает тонкую пленку жидкости между уплотнительными поверхностями. Эта пленка жидкости смазывает контактные поверхности, минимизируя трение и износ. Жидкость также помогает рассеивать тепло, выделяемое вращающимися поверхностями, предотвращая перегрев и термическое повреждение компонентов уплотнения.

Типы смазок для механических уплотнений

Синтетические масла

Синтетические масла широко используются в качестве смазочных материалов в механических уплотнениях благодаря их превосходной термической и окислительной стабильности, низкой летучести и совместимости с различными эластомерами и уплотнительное лицо Материалы. Они сохраняют вязкость в широком диапазоне температур, обеспечивая надлежащую смазку даже в сложных условиях. Обычные синтетические масла включают полиальфаолефины (ПАО), полиалкиленгликоли (ПАГ) и перфторполиэфиры (ПФПЭ).

Синтетические масла предпочтительны для высокотемпературных применений, таких как насосы питания котлов или реакторы, где минеральные масла могут разрушаться или образовывать отложения на уплотнительных поверхностях. Они также отлично подходят для применений, связанных с агрессивными химикатами или едкими жидкостями, которые могут разрушать обычные смазочные материалы.

Смазка

Смазка — это полутвердая смазка, состоящая из базового масла, загустителя и присадок. Она обеспечивает отличные уплотнительные и смазочные свойства в механических уплотнениях, особенно в условиях низких скоростей, высоких нагрузок или прерывистой работы. Загуститель образует защитную пленку на поверхностях уплотнения, предотвращая прямой контакт и уменьшая износ.

Смазки классифицируются по типу базового масла (минеральное, синтетическое или растительное) и загустителю (мыльный или немыльный). Смазки на основе лития широко используются в общих применениях, в то время как силиконовые, фторированные или полимочевинные смазки используются в высокотемпературных или химически агрессивных средах.

Сухие смазки

Сухие смазки, также известные как твердые смазки, используются в механических уплотнениях, где обычные жидкие или консистентные смазки не подходят. Они наносятся тонким слоем на поверхности уплотнения и обеспечивают смазку за счет своей низкой прочности на сдвиг и высокой грузоподъемности. Обычные сухие смазки включают графит, дисульфид молибдена (MoS2), политетрафторэтилен (ПТФЭ) и гексагональный нитрид бора (hBN).

Сухие смазки идеально подходят для высокотемпературных, вакуумных или радиационных сред, где жидкие смазки испаряются, разлагаются или выделяют газ. Они также отлично подходят для применений, связанных с абразивными частицами или загрязняющими веществами, которые могут засорить или повредить обычные смазанные уплотнения.

Барьерные и буферные жидкости

В некоторых механическая печать конструкции, барьерные или буферные жидкости используются для смазки и охлаждения поверхностей уплотнения, изолируя их от технологической жидкости. Барьерные жидкости используются в двойных или тандемных уплотнениях, где они заполняют пространство между первичным и вторичным уплотнениями, обеспечивая чистую и совместимую среду для поверхностей уплотнения. Буферные жидкости используются в двойных уплотнениях, где они поддерживаются под более высоким давлением, чем технологическая жидкость, чтобы предотвратить утечку.

Барьерные и буферные жидкости выбираются на основе их совместимости с технологической жидкостью, материалами уплотнительной поверхности и эластомерами. Это может быть вода, синтетические масла или специально разработанные жидкости с присадками для улучшения смазки, предотвращения коррозии или сопротивления деградации. В фармацевтической или пищевой промышленности для обеспечения чистоты и безопасности продукта используются пищевые смазочные материалы или жидкости, одобренные FDA.

Факторы, влияющие на выбор смазочного материала

Температура

Диапазон рабочих температур существенно влияет на выбор смазочного материала для механических уплотнений. Высокие температуры могут привести к разрушению смазочных материалов, потере вязкости и защитных свойств. Это ухудшение может привести к повышенному износу уплотнительных поверхностей, сокращению срока службы уплотнения и потенциальной возможности возникновения утечек. И наоборот, низкие температуры могут привести к загустеванию смазочных материалов, что ухудшит их текучесть и надлежащее смазывание уплотнительных поверхностей. Выбор смазочного материала с широким диапазоном температур и хорошей термической стабильностью обеспечивает оптимальную производительность в различных условиях.

Синтетические масла, такие как полиальфаолефины (PAO) и перфторполиэфиры (PFPE), обеспечивают превосходную высокотемпературную стабильность по сравнению с минеральными маслами. Эти синтетические смазочные материалы сохраняют свою вязкость и смазочные свойства даже при повышенных температурах.

Давление

Рабочее давление системы также играет важную роль в выборе смазочного материала. Высокое давление может привести к истончению смазочных материалов, что снизит их несущую способность и приведет к повышенному износу поверхностей уплотнения. В экстремальных случаях высокое давление может даже вызвать испарение смазочных материалов, что приведет к полной потере смазки. Выбор смазочного материала с высоким индексом вязкости и хорошим коэффициентом вязкости под давлением гарантирует, что он сохранит свои смазочные свойства в условиях высокого давления.

Для приложений высокого давления смазочные материалы с присадками, такими как противозадирные (EP) и противоизносные присадки, могут обеспечить дополнительную защиту. Эти присадки образуют защитные пленки на уплотнительных поверхностях, уменьшая износ и предотвращая повреждение поверхности при экстремальных нагрузках.

Скорость

Скорость вращения вала также влияет на выбор смазочного материала. Высокоскоростные приложения генерируют больше тепла из-за повышенного трения, что может привести к разрушению смазочного материала и снижению вязкости. Это может привести к недостаточной смазке, повышенному износу и преждевременному выходу из строя уплотнения.

Смазки с низкой вязкостью, такие как легкие масла или смазки с низкой консистенцией, часто предпочтительны для высокоскоростных применений. Эти смазки имеют меньшее внутреннее трение и могут течь легче, уменьшая тепловыделение и обеспечивая адекватную смазку уплотнительных поверхностей. Синтетические масла, такие как полигликоли и эфиры, обеспечивают превосходную устойчивость к сдвигу и хорошо подходят для высокоскоростных применений.

Совместимость с жидкостями

Совместимость между смазкой и технологической жидкостью является еще одним критическим фактором при выборе смазки. Смазка должна выдерживать воздействие технологической жидкости без разрушения или потери смазочных свойств. Несовместимые смазочные материалы могут деградировать, образуя отложения на поверхностях уплотнения или вызывая набухание эластомерных компонентов, что приводит к утечкам и преждевременному выходу уплотнения из строя.

При выборе смазочного материала учитывайте химический состав технологической жидкости и ее реакционную способность с различными типами смазочных материалов. Например, в приложениях, связанных с агрессивными химикатами или растворителями, могут потребоваться фторированные масла или перфторполиэфирные (ПФПЭ) смазки из-за их превосходной химической стойкости. В пищевой и фармацевтической промышленности смазочные материалы должны быть пищевого класса и соответствовать соответствующим нормам, таким как NSF H1 или FDA.

Вязкость

Вязкость — это критическое свойство, которое определяет способность смазочного материала образовывать стабильную пленку между поверхностями уплотнения и защищать от износа. Оптимальная вязкость зависит от таких факторов, как рабочая температура, давление, скорость и конструкция уплотнения. Смазочный материал со слишком низкой вязкостью может не обеспечивать достаточной толщины пленки, что приводит к повышенному трению и износу. И наоборот, смазочный материал со слишком высокой вязкостью может создавать чрезмерное сопротивление и тепловыделение, ухудшая производительность уплотнения.

Вязкость должна быть достаточно высокой, чтобы поддерживать стабильную смазочную пленку в рабочих условиях, но достаточно низкой, чтобы обеспечить эффективное рассеивание тепла и минимизировать потери на трение. Улучшители индекса вязкости могут быть добавлены к смазочным материалам для поддержания их вязкости в широком диапазоне температур, обеспечивая оптимальную производительность в переменных условиях.