Uszczelnienia mechaniczne


Podwójne wewnętrzne uszczelnienia mechaniczne

Wieloletnie badania różnych typów uszczelnień, ich układów i materiałów powierzchni ślizgowych wykazały, że najtrwalsze jest wewnętrzne podwójne uszczelnienie mechaniczne z węglika krzemu.

Mechanizm sprężynowy 1, mieszek uszczelnienia 2 i wszystkie powierzchnie uszczelniające 3, 4, 5 i 6 znajdują się wewnątrz komory olejowej 7, a więc w środowisku czystym, nie agresywnym, nie ścierającym, a smarującym.
Gniazda pierścieni nieruchomych 3 i 6 mają bezpośredni kontakt z żeliwną komorą olejową, co sprawia, że cała pompa jest odbiornikiem ciepła.
W taki sposób zostały wyeliminowane następujące problemy występujące w rozwiązaniach, w których uszczelnienia mają bezpośredni kontakt z cieczą pompowaną:
  1. Uszkodzenie sprężyny na skutek korozji, erozji lub mechaniczne - brak szczelności.
  2. Brak chłodzenia uszczelnienia dolnego podczas pracy na sucho - zniszczenie uszczelnienia.

Zalety uszczelnień z węglika krzemu

  1. Bardzo duża i równomierna twardość powierzchni sprawia, że ich odporność na zużycie jest znacznie większa , niż innych materiałów
  2. Dobre przewodnictwo cieplne, wysoka wytrzymałość i niska rozszerzalność cieplna sprawiają, że jest to materiał bardzo odporny na szoki termiczne
  3. Nie ulega pęknięciom cieplnym, jak węglik wolframu
  4. Nieograniczona odporność na korozję
  5. Niski współczynnik tarcia

Twardość materiałów


Elementy ochronne

Układ uszczelnień w pompach Tsurumi jest dodatkowo chroniony przed dostaniem się cząstek ścierających do okolicy dolnego uszczelnienia. Są stosowane dwa różne elementy.

1. Typ „V"-Ring

Specjalny „V"-ring ( pierścień typu V) 2 jest zamontowany na nierdzewnej tulei 1. Obraca się on wraz z tą tuleją i wirnikiem 3. Górna warga tego pierścienia ślizga się po płaszczyźnie oprawy uszczelnienia dolnego 4. Jego kształt sprawia, że ruch obrotowy odrzuca twarde cząstki od okolicy dolnego uszczelnienia 5 do strumienia cieczy pompowanej.


2. Typ - pierścień wargowy

To rozwiązanie składa się z jednego lub kilku pierścieni wargowych 6 zamontowanych w komorze pod przestrzenią uszczelnienia dolnego 7.
Ten pierścień jest stacjonarny i jego elastyczna warga współpracuje z obracającą się piastą wirnika 8. Twarde cząstki są odrzucane od okolicy dolnego uszczelnienia podobnie, jak w poprzednim rozwiązaniu. W większych pompach do ścieków pierścień wargowy współpracuje ze specjalną tuleją ochronną wału.

Podnośnik oleju

Aby zwiększyć trwałość swoich pomp zatapialnych Tsurumi rozwiązało problem niezawodnego smarowania uszczelnienia górnego, dzięki wynalezieniu specjalnego podnośnika oleju.
 Rys. 1
Wszystkie uszczelnienia mechaniczne pracują poprawnie dzięki cienkiej warstwie środka smarującego znajdującej się między powierzchniami uszczelniającymi. Jest to tzw. film hydrodynamiczny. Zapewnienie takiego smarowania w uszczelnieniu górnym przez cały czas pracy decyduje o jego trwałości. W pompach zatapialnych olej smarujący uszczelnienia znajduje się w komorze olejowej i wypełnia ok. 80% jej objętości, a 20% zajmuje powietrze. Powietrze jest niezbędne ze względu na cieplną rozszerzalność oleju. Ciepło pochodzi od silnika, oraz od pracy uszczelnień. (Rys. 1)
 Rys. 2
Inne zjawisko występujące w komorze olejowej: ruch obrotowy części ruchomej uszczelnienia wywołuje również wirowanie oleju, a powierzchnia oleju przybiera kształt paraboloidy, z najniższym punktem w osi obrotu. To sprawia, że powierzchnie uszczelniające górnego uszczelnienia przestają być smarowane (Rys. 2). Różni producenci stosują różne sposoby wyeliminowania tego zjawiska. Niektórzy umieszczają w komorze olejowej specjalne odlane wraz z nią żebra (Rys. 3 poz. 1). To jest skuteczne dopóki jest zachowany wysoki poziom oleju.
 Rys. 3


Przed opracowaniem podnośnika oleju Tsurumi stosowało pakietowe uszczelnienia z zewnętrznymi łopatkami zapobiegającymi wirowaniu oleju. (Rys. 3 poz. 2). Jak widać (Rys. 3) w tym rozwiązaniu poprawna praca jest możliwa przy znacznie niższym poziomie oleju, niż w przypadku łopatek odlewanych.
 Rys. 4



Podnośnik oleju (Rys. 4), który rozwiązał te problemy jest standardem we wszystkich pompach.
Dzięki niezawodnemu smarowaniu obu uszczelnień to doskonałe urządzenie znacznie wydłuża ich czas pracy i zmniejsza zużycie energii.







Zasada działania i budowa:
Podnośnik oleju składa się z walcowej obudowy (Rys. 4 poz. 1) przymocowanej bezpośrednio do dolnej części komory olejowej. Obudowa obejmuje obydwa uszczelnienia za wyjątkiem powierzchni czołowych uszczelnienia górnego (Rys. 5 poz. 1). Wewnątrz niej znajdują się dwie nieruchome łopatki podnoszące olej (Rys. 4 poz. 2).

 Rys. 5
W pobliżu łopatek w obudowie są wykonane dwa otwory wlotowe oleju (Rys. 4 poz. 3). Gdy wał zaczyna się obracać, zaczyna się obracać też olej i siła odśrodkowa wywołuje jego ruch do góry wzdłuż łopatek (Rys. 4 poz. 2), gdzie skutecznie smaruje górne uszczelnienie (Rys. 5 poz. 1).
Na miejsce oleju przepływającego po łopatkach do góry, przez otwory wlotowe (Rys. 4 poz. 3) do wnętrza obudowy wpływa nowy olej, który smaruje uszczelnienie dolne (Rys. 5 poz. 2).
Dzięki działaniu podnośnika oleju ciepło przepływa promieniowo przez części uszczelnienia i czas pracy uszczelnień znacznie się wydłuża.

Otwory odciążające uszczelnienia

Wszystkie pompy Tsurumi o wysokości podnoszenia przekraczającej 30m są wyposażone w otwory (okna) odciążające uszczelnienia. Ma to następujące zalety:
  1. Uszczelnienie jest obciążone tylko ciśnieniem wynikającym z głębokości zanurzenia.
  2. Uszczelnienie jest zabezpieczone przed nadmiernym obciążeniem powstającym podczas uderzenia wodnego.
  3. Ponieważ pompowana ciecz przepływa bez kontaktu z uszczelnieniem dolnym, cząstki ścierające nie zagrażają jego pracy.