Vi siete mai chiesti quanto siano fondamentali le tenute meccaniche per prevenire le perdite e garantire il buon funzionamento dei macchinari? In questo post ci immergeremo nel mondo delle tenute meccaniche, esplorandone i componenti, i principi di funzionamento e i consigli per la manutenzione. In qualità di ingegnere meccanico esperto, condividerò con voi preziose intuizioni per aiutarvi a comprendere e apprezzare questi eroi non celebrati del mondo industriale. Preparatevi a scoprire i segreti di questi dispositivi essenziali!
Le perdite rimangono un problema prevalente nei sistemi meccanici e derivano principalmente da due cause fondamentali. In primo luogo, i processi di fabbricazione introducono intrinsecamente imperfezioni superficiali e deviazioni dimensionali nei componenti meccanici, con conseguenti giochi inevitabili alle interfacce dei pezzi. In secondo luogo, i differenziali di pressione tra le regioni sigillate spingono il fluido di lavoro attraverso queste distanze.
La riduzione o l'eliminazione di queste distanze è fondamentale per un'efficace prevenzione delle perdite. I meccanismi di tenuta servono a colmare gli spazi tra le superfici di accoppiamento, isolando o ostruendo così le potenziali vie di fuga. Questi meccanismi funzionano aumentando la resistenza all'interno dei canali di perdita o incorporando dispositivi di micro-conversione energetica. Questi dispositivi generano una pressione localizzata per contrastare o neutralizzare completamente il differenziale di pressione che determina la perdita, garantendo così l'integrità del sistema.
Le soluzioni di sigillatura avanzate utilizzano varie strategie per migliorare l'efficacia:
I componenti di base di una tenuta meccanica comprendono:
1) anello fisso
2) anello rotante
3) ghiandola
4) collare
5) primavera
6) anello di posizionamento
7) manicotto dell'albero
8) O-ring per l'anello rotante
9) O-ring per l'anello fisso
La tenuta meccanica è una tecnologia fondamentale nei sistemi di contenimento dei fluidi, progettata per prevenire le perdite nelle apparecchiature rotanti. Consiste in almeno una coppia di facce terminali progettate con precisione e posizionate perpendicolarmente all'asse di rotazione. Queste facce sono mantenute in intimo contatto e subiscono un movimento di scorrimento relativo sotto l'influenza combinata della pressione del fluido e dell'elasticità del meccanismo di compensazione (o della forza magnetica).
Il cuore di una tenuta meccanica è l'interfaccia di tenuta, dove due facce altamente levigate, una stazionaria e una rotante, creano uno spazio microscopico che consente la formazione di un film di fluido controllato, riducendo al minimo le perdite. Questa azione di tenuta dinamica è ottenuta grazie a un delicato equilibrio tra carico idraulico, forza elastica e proprietà del materiale.
I componenti di tenuta ausiliari, come gli O-ring o le guarnizioni, completano la funzione di tenuta primaria impedendo le perdite lungo i giunti statici. Una variante specializzata, nota come tenuta meccanica a soffietto, incorpora un soffietto flessibile in metallo o elastomero come elemento di tenuta secondario e meccanismo a molla. Questo design offre vantaggi in termini di risparmio di spazio assiale, riduzione dell'attrito e migliore compatibilità chimica in alcune applicazioni.
L'efficacia delle tenute meccaniche dipende da vari fattori, tra cui:
Le tenute meccaniche avanzate possono incorporare caratteristiche aggiuntive come la capacità bidirezionale, i meccanismi di autoallineamento o i sistemi di raffreddamento integrati per migliorare le prestazioni e l'affidabilità in un'ampia gamma di applicazioni industriali.
Le tenute meccaniche sono componenti fondamentali delle apparecchiature rotanti, progettate per prevenire le perdite e mantenere l'integrità del sistema. Sono costituite da quattro elementi principali:
a. Prestare la massima attenzione per evitare deviazioni durante il processo di installazione.
(1) Il coperchio di serraggio deve essere installato dopo l'allineamento con il giunto e i bulloni devono essere serrati in modo uniforme per evitare che la faccia finale del coperchio si sposti. Controllare ogni punto con un tampone e l'errore non deve superare 0,05 mm.
(2) Controllare il gioco di accoppiamento (cioè la concentricità) tra il coperchio di serraggio e il diametro esterno dell'albero o del manicotto dell'albero, che deve essere uniforme su tutti i lati. Controllare ogni punto con un tampone e la deviazione consentita non deve superare 0,01 mm.
b. La quantità di compressione della molla deve essere eseguita secondo i requisiti specificati e non sono ammessi fenomeni di sovradimensionamento o sottodimensionamento. L'errore deve essere contenuto entro 2,00 mm. Il sovradimensionamento aumenta il rapporto di pressione della faccia terminale e ne accelera l'usura. Il sottodimensionamento provoca un rapporto di pressione insufficiente e non consente di ottenere un effetto di tenuta.
c. Dopo l'installazione dell'anello mobile, assicurarsi che possa muoversi in modo flessibile sull'albero. L'anello mobile deve essere premuto verso la molla e deve rimbalzare automaticamente.
a. Durante lo smontaggio della tenuta meccanica, è necessario maneggiarla con cura; martelli e scalpelli piatti sono severamente vietati per evitare di danneggiare i componenti della tenuta. È possibile utilizzare due ganci in filo d'acciaio da inserire nella fessura della sede della trasmissione in direzione positiva-negativa per estrarre il dispositivo di tenuta. In caso di difficoltà di smontaggio causate da incrostazioni, pulire prima dello smontaggio.
b. Se la tenuta meccanica viene utilizzata su entrambe le estremità della pompa, durante il processo di montaggio e smontaggio è necessario prestare attenzione a entrambe le estremità per evitare di trascurare una delle due.
c. Per le tenute meccaniche che sono state in funzione, se il coperchio di serraggio si allenta, causando il movimento della tenuta, è necessario sostituire le parti mobili e fisse dell'anello invece di serrare e continuare a usare.
(1) Eseguire un'ispezione completa della tenuta meccanica, dei dispositivi accessori e dell'installazione della condotta per garantire che siano completi e conformi ai requisiti tecnici.
(2) Prima di avviare la tenuta meccanica, eseguire una prova di pressione statica per verificare l'eventuale presenza di fenomeni di perdita. In caso di perdite significative, individuarne la causa ed eliminarla. Se è ancora inefficace, smontarla, ispezionarla e reinstallarla. In genere, la pressione statica di prova è di 2~3 kg/cmq.
(3) Ruotare il giunto in direzione della pompa e verificare che sia libero e uniforme. Se il giunto è bloccato o non si muove, verificare se le dimensioni del gruppo non sono corrette o se l'installazione è ragionevole.
(1) Prima della messa in funzione, mantenere la camera di tenuta piena di liquido. Per il trasporto di fluidi solidificati, è necessario utilizzare il vapore per riscaldare la camera di tenuta e sciogliere i fluidi. Prima dell'avviamento, i giunti devono essere ruotati per evitare un avviamento improvviso e la rottura dell'anello morbido.
(2) Per la tenuta meccanica che utilizza il sistema di tenuta dell'olio esterno alla pompa, il sistema di tenuta dell'olio deve essere avviato per primo. Dopo aver arrestato la pompa, arrestare il sistema di tenuta dell'olio.
(3) Dopo che la pompa dell'olio caldo ha smesso di funzionare, l'acqua di raffreddamento per la camera di tenuta dell'olio e la tenuta della faccia terminale non deve essere interrotta immediatamente. Quando la temperatura dell'olio nel punto di tenuta della faccia terminale scende al di sotto degli 80 gradi, l'acqua di raffreddamento può essere interrotta per evitare danni alle parti di tenuta.
(1) Se dopo l'avvio della pompa si verificano lievi perdite, osservarle per un certo periodo. Se la perdita non diminuisce dopo un funzionamento continuo di 4 ore, arrestare la pompa per l'ispezione.
(2) La pressione di esercizio della pompa deve essere stabile e la fluttuazione della pressione non deve superare 1 kg/cmq.
(3) Durante il funzionamento, è necessario evitare la cavitazione per prevenire l'attrito a secco della faccia terminale e i danni alla tenuta.
(4) Le condizioni di tenuta devono essere controllate regolarmente. Durante il funzionamento, se la perdita supera lo standard, l'olio pesante non deve superare le cinque gocce al minuto e l'olio leggero non deve superare le 10 gocce al minuto. Se non si riscontrano miglioramenti entro 2-3 giorni, arrestare la pompa e ispezionare il dispositivo di tenuta.
La struttura tipica è generalmente costituita da un anello rotante, un anello stazionario, una tenuta rotante, una tenuta stazionaria, una molla, una sede della molla, bulloni di fissaggio, un perno antirotazione, ecc.
Quando la tenuta meccanica funziona, la forza assiale causata dalla pressione del fluido sigillato e la forza dell'elemento elastico fanno sì che gli anelli rotanti e fissi si adattino e si muovano relativamente.
Grazie all'aderenza delle due facce di tenuta, si forma un piccolo spazio tra le facce di tenuta (l'interfaccia di tenuta). Quando il fluido in pressione passa attraverso questa fessura, si forma un sottilissimo film liquido che genera resistenza, impedisce la fuoriuscita del fluido e lubrifica la faccia terminale, ottenendo un effetto di tenuta a lungo termine.
(1) In base all'ospite sigillato: tenute meccaniche per pompe, reattori, compressori, ecc;
(2) In base ai diversi parametri di lavoro, si suddividono in alta temperatura, media temperatura, bassa temperatura, alta pressione, media pressione, bassa pressione, alta velocità, servizio pesante, ecc;
(3) In base alla forma strutturale, si dividono in tenute meccaniche bilanciate e sbilanciate, single-end e double-end.
(1) Preparazione
① Verificare se l'oscillazione radiale, rugosità della superficieLa tolleranza del diametro esterno e lo spostamento assiale dell'albero e del manicotto soddisfano i requisiti di precisione;
② Controllare se il modello e le specifiche della tenuta meccanica soddisfano i requisiti. Verificare che le parti siano intatte, che le dimensioni dell'anello di tenuta siano adeguate e che le superfici degli anelli rotanti e fissi siano lisce e piatte. In caso di difetti, è necessario sostituirli o ripararli.
③ Pulire le parti della tenuta meccanica con benzina pulita e poi asciugarle, facendo attenzione a proteggere la superficie di tenuta;
Quando si installa la tenuta meccanica, individuare innanzitutto la lunghezza di lavoro della molla in base alle istruzioni, quindi misurare con il calibro la lunghezza libera della molla per ottenere la quantità di compressione. Durante l'installazione, la deviazione della quantità di compressione della molla non deve essere superiore a 1 mm.
(2) Ispezione e misurazione
① La mobilità dell'anello rotante richiede un certo spazio tra l'anello rotante e l'albero, che deve essere compreso tra 0,3 e 0,7 mm.
② Se l'anello stazionario è eccentrico. Nelle tenute meccaniche per pompe, l'anello stazionario (sede della molla) e l'albero adottano un accoppiamento scorrevole e lo spazio è molto ridotto. Se lo spazio è grande, l'anello stazionario sarà eccentrico e la forza della molla non uniforme che agisce sulla superficie di tenuta causerà perdite o guasti alla tenuta.
③ Controllare l'accoppiamento tra l'anello rotante e le superfici di tenuta dell'anello fisso. Durante il controllo, utilizzare una squadra a 90° per misurare la deviazione della superficie di tenuta dall'asse dell'albero.
(3) Installazione
Per prima cosa, assemblare i componenti nel componente rotante e nel componente ad anello fisso e precaricare preliminarmente la molla. Quindi, installare il componente ad anello rotante sull'albero e il componente ad anello fisso nel coperchio di pressione. Misurare innanzitutto la distanza tra la faccia di tenuta dell'anello rotante e la faccia di tenuta della cavità di tenuta e la distanza tra la faccia di tenuta dell'anello fisso e la faccia di tenuta del coperchio. La differenza tra i due valori rappresenta la quantità di precarico della molla della tenuta meccanica e il cuscinetto viene assemblato. La quantità di compressione viene regolata in base ai requisiti tecnici e alla quantità di compressione misurata e il coperchio di pressione viene serrato.
Durante il processo di installazione, mantenere la pulizia e l'integrità della tenuta e non utilizzare strumenti per picchiettare i componenti della tenuta per evitare di danneggiarla. Dopo che la tenuta meccanica è stata installata sull'albero, spingere l'anello rotante con la mano per sentirlo elastico e liscio, quindi aggiungere un po' di olio motore alla superficie di tenuta e serrare uniformemente il coperchio di estremità senza premere.
(4) Ispezione e test di pressione
Dopo l'installazione, il rotante deve funzionare in modo flessibile e avere un certo grado di flessibilità. Le tenute meccaniche per apparecchiature importanti devono essere sottoposte a test di pressione statica e dinamica. Una volta superati i test, possono essere utilizzate ufficialmente.
(1) Precauzioni prima dell'avviamento: Verificare che le apparecchiature ausiliarie e il sistema di raffreddamento siano installati correttamente; pulire la tubazione per evitare che ruggine e impurità entrino nella cavità di tenuta; ruotare manualmente il giunto per verificare che l'albero funzioni senza problemi. Se è molto pesante, verificare se le dimensioni di accoppiamento sono corrette, individuare la causa ed eliminare il guasto.
(2) Funzionamento di prova e funzionamento normale: Innanzitutto, avviare il sistema di tenuta a liquido e il sistema di raffreddamento ad acqua per riempire la cavità di tenuta con il fluido, quindi avviare la tenuta principale per il funzionamento di prova. Se all'inizio si riscontra una leggera perdita che diminuisce gradualmente dopo 1-3 ore, si tratta di un normale processo di rodaggio. Se la perdita non diminuisce, fermarsi per l'ispezione; se la tenuta meccanica si surriscalda o fuma, di solito è dovuta a una pressione eccessiva della molla, che deve essere opportunamente ridotta. Dopo che il funzionamento di prova è stato qualificato, si può passare al funzionamento normale in condizioni di lavoro. Il processo di aumento della temperatura e della pressione deve essere lento e si deve osservare attentamente se si verificano fenomeni anomali.
Arrestare prima il motore principale, poi i sistemi ausiliari e quelli dell'acqua di raffreddamento. Se il tempo di arresto è lungo, svuotare il liquido nel motore principale.
(1) Prestare attenzione se i componenti della tenuta meccanica sono allentati e perdono o se si generano calore e suoni anomali a causa di impurità che entrano nella superficie di tenuta; evitare l'attrito a secco; per i macchinari a funzionamento intermittente, prestare attenzione alla cristallizzazione formata dal mezzo secco o alla riduzione della temperatura durante l'arresto. In fase di avviamento, adottare misure quali il riscaldamento o il lavaggio per evitare che la superficie terminale si graffi.
(2) Osservare se i dispositivi e gli strumenti ausiliari, come il lavaggio e il raffreddamento, funzionano correttamente;
(3) Prestare attenzione all'eventuale presenza di fenomeni anomali durante il funzionamento della macchinacome vibrazioni o danni ai cuscinetti, che influiscono sull'uso della tenuta meccanica.
(1) Requisiti per il lavoro di smontaggio:
① Conoscere i dati, i disegni, i tipi e le strutture delle tenute meccaniche prima di smontarle;
② Fare un buon lavoro di preparazione e preparare le strutture e gli strumenti necessari e fare un buon lavoro di protezione della sicurezza;
③ Smontare in ordine e contrassegnare per facilitare il rimontaggio; osservare durante lo smontaggio, analizzare e trovare la causa della perdita;
④ Dopo aver smontato i vecchi pezzi, questi devono essere conservati per un certo periodo prima di essere lavorati. In assenza di dati o in presenza di dati incompleti, è possibile ottenere nuovi pezzi in base al materiale e alle specifiche del vecchio pezzo.
(2) Metodo di revisione:
Quando si verificano gravi usure o crepe sulle superfici degli anelli rotanti e fissi, sostituirli con altri nuovi. I graffi leggeri possono essere rettificati; controllare la deviazione delle facce finali degli anelli rotanti e fissi dalla linea centrale dell'albero. Se supera 0,05 mm, deve essere regolata o riparata;
Quando gli anelli di tenuta ausiliari e le molle sono danneggiati, sostituirli con altri nuovi; quando si selezionano le molle, sceglierle parallele alla faccia terminale e perpendicolari alla linea centrale, con altezza e deformazione costanti;
③ Regolare lo spostamento assiale nell'intervallo specificato;
④ Controllare se l'albero o il manicotto sono usurati. In caso di usura, riparare tempestivamente la saldatura, il trattamento termico e la lavorazione.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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