E se o vedante crucial da sua bomba falhar inesperadamente? Os vedantes da bomba, embora muitas vezes ignorados, são vitais para evitar fugas e garantir um funcionamento sem problemas. Este artigo analisa os diferentes tipos de vedantes da bomba, os pontos de falha comuns e as soluções práticas para a sua manutenção e resolução de problemas. Ao compreender estes aspectos, ficará a saber como aumentar a fiabilidade e a longevidade dos seus sistemas de bombas.
Lponto de fuga
Existe uma variedade de selos mecânicos para bombas de vários modelos, mas há cinco pontos de fuga comuns:
Fenómeno: Som de fissura ou rebentamento durante o funcionamento
Causas possíveis:
Solução:
Fenómeno: Gotejamento contínuo da vedação
Causas possíveis:
Solução:
Fenómeno: Falha da mola
Causas possíveis:
Solução:
Fenómeno: Som estridente durante o funcionamento
Causa possível:
Solução:
A embalagem de borracha de amianto XS250 (com uma temperatura máxima de operação de 250 ℃) e a embalagem de borracha de amianto XS350 (com uma temperatura máxima de operação de 350 ℃) podem ser usadas com vapor, água e soluções alcalinas.
A embalagem de amianto impregnada de óleo YS250 (com uma temperatura máxima de operação de 250 ℃) e YS350 (com uma temperatura máxima de operação de 350 ℃) tem a caraterística única de ser lubrificada com óleo, resultando em um baixo coeficiente de atrito e alta capacidade de compressão.
Estes empanques são adequados para utilização com vapor, ar, água industrial e produtos petrolíferos pesados.
Faixa de temperatura operacional: -100 ℃ a 250 ℃
Adequado para utilização com: ácidos fracos, álcalis fortes e outros meios corrosivos.
Temperatura máxima de funcionamento: 120℃
Adequado para utilização com: água do rio, água da torneira, água subterrânea, água do mar, etc.
O enchimento de fibra tecida PTFE está disponível em seis graus diferentes.
Durante a utilização, é aceitável uma pequena fuga da embalagem no início.
Após um certo período de tempo, recomenda-se o ajuste do bucim quando o enchimento tiver atingido um estado estável.
É importante não aplicar uma pressão excessiva no início para evitar danificar a embalagem.
A embalagem de vedação tecida em fibra de carbono é um material de ponta com uma resistência e um módulo excepcionais.
Apresenta várias vantagens, incluindo elevada resistência, grande módulo de elasticidade, resistência ao calor, resistência química, excelente condutividade térmica, baixo coeficiente de expansão térmica e propriedades auto-lubrificantes, entre outras.
Quando se inicia a operação, recomenda-se que o bucim seja ligeiramente embalado, permitindo a fuga de uma pequena quantidade de fluido.
Após um certo período de funcionamento, apertar gradualmente a embalagem para a estabilizar.
Se encontrar fugas durante o funcionamento do empanque tecido de PTFE com carbono (FTH-1), pode apertar repetidamente o bucim do empanque.
A embalagem de tecido de fibra fenólica apresenta várias vantagens, incluindo resistência ao calor, resistência à corrosão ácida, capacidade de adsorção, excelente isolamento térmico, baixo coeficiente de atrito, resistência ao desgaste, não toxicidade para os seres humanos e para o ambiente e um preço acessível.
É utilizado principalmente como vedante de embalagem para bombas de êmbolo de alta pressão, bombas de água de alta pressão, bombas de ácido FRP, bombas de metilamoníaco, bombas de movimento alternativo e bombas para campos petrolíferos de poços profundos.
O desempenho da embalagem de tecido de fibra fenólica pode ser visto na tabela seguinte.
É adequado para uma variedade de meios, incluindo ácidos, álcalis, solventes orgânicos, óleo de motor, vapor e água.
A grafite expandida (também conhecida como grafite flexível) é um material com muitas qualidades excepcionais, incluindo propriedades auto-lubrificantes, resistência à corrosão, resistência a temperaturas extremas, resistência à radiação, resistência à abrasão e um baixo coeficiente de atrito. Além disso, tem as vantagens de ser flexível, leve e capaz de manter a sua forma mesmo sob compressão, tornando-a adequada para utilização numa vasta gama de temperaturas.
A grafite expandida pode ser utilizada com meios que tenham um valor de PH entre 0 e 14. Com exceção da água régia, do ácido nítrico concentrado, do ácido sulfúrico concentrado e do dicromato a alta temperatura (entre alguns outros meios oxidantes fortes), pode ser utilizada com a maioria dos outros meios.
Ao instalar o anel de empanque, este deve ser cortado com uma lâmina de barbear antes de ser colocado na caixa de empanque. Deve haver uma quantidade limitada de torção axial, e deve ser colocado no eixo e pressionado na caixa de empanque, com os cortes a serem escalonados a cada 900 ou 1200 graus por volta.
No início do funcionamento, é permitida uma pequena quantidade de fugas, que deve diminuir com o tempo.
Este material tem excelente condutividade térmica, condutividade eléctrica, estabilidade química, resistência ao choque térmico, propriedades auto-lubrificantes e é fácil de processar.
Na indústria das bombas, é utilizado em várias aplicações, como vedantes de extremidade, vedantes de anel ascendente, anéis de vedação mecânicos, vedantes axiais e vedantes de palhetas rotativas em bombas centrífugas, bombas de blindagem, bombas de distribuição de gasóleo, bombas submersíveis, bombas de água limpa, bombas de óleo quente a alta temperatura, bombas secundárias nucleares, bombas de alimentação de caldeiras e bombas de gás.
Borracha natural: É conhecido pela sua excelente resistência à flexão, boa resistência à abrasão, resistência ao frio, isolamento e elevada resistência ao rasgamento. No entanto, tem uma fraca resistência às intempéries, ao envelhecimento, ao óleo e aos solventes. As bombas de borracha natural são adequadas para temperaturas de trabalho inferiores a 78°C e são ideais para o transporte de várias lamas abrasivas, ácidos fracos e soluções alcalinas fracas. No entanto, não são adequadas para o transporte de ácidos fortes, óleos, soluções alifáticas e aromáticas.
Borracha de nitrilo: A borracha nitrílica é a borracha resistente ao óleo mais utilizada, com propriedades superiores, como uma maior resistência à abrasão (30-45% superior à da borracha natural) e uma melhor resistência a altas temperaturas em comparação com a borracha natural e a borracha de estireno-butadieno. No entanto, a sua resistência às intempéries é fraca. As bombas de borracha nitrílica podem suportar temperaturas até 95°C e são resistentes aos óleos animais e vegetais, ao óleo mineral e ao glicol.
Borracha butílica: As peças da bomba revestidas a borracha butílica são adequadas para utilização com lama ácida. A temperatura máxima que pode suportar é de 100°C e é resistente a ácidos e álcalis fortes (como o ácido clorídrico e o hidróxido de sódio). No entanto, concentrações elevadas de ácidos oxidantes (como o ácido sulfúrico concentrado e o ácido nítrico concentrado) provocam a degradação da borracha butílica.
Borracha de flúor: A borracha de flúor é conhecida pela sua excelente resistência ao calor, resistência ao ozono, resistência ao óleo e resistência a várias erosões químicas após a vulcanização. No entanto, é pior no processamento e na colagem do que a borracha de uso geral e é mais cara. As bombas de fluoroelastómero podem ser utilizadas até 170°C em meios normais.
Cerâmica de corindo (composta principalmente por AI2O3):
Apresenta elevada dureza, excelente resistência à abrasão, estabilidade química, elevado isolamento e um elevado ponto de fusão.
Na indústria de bombas, é utilizado principalmente em condições de trabalho especiais, como em bombas de cerâmica e anéis de vedação mecânicos.
As cerâmicas podem suportar quase todos os meios corrosivos, incluindo ácido nítrico concentrado a quente, ácido sulfúrico, ácido clorídrico, água régia, soluções salinas e solventes orgânicos, com exceção do ácido fluorídrico e de algumas outras substâncias que contêm flúor e álcalis quentes ou concentrados.
Cerâmica de nitreto de silício:
Tem uma melhor resistência ao choque térmico em comparação com a cerâmica de alumina, e as suas outras propriedades são semelhantes às da cerâmica de alumina.
Cerâmica de carboneto de silício:
Tem uma excelente resistência química, elevada resistência mecânica, boa resistência à abrasão, resistência a altas temperaturas, auto-lubrificação e um pequeno coeficiente de atrito, o que a torna adequada como material estrutural de alta temperatura, vedante mecânico para bombas e veios magnéticos de bombas, oferecendo vantagens mais significativas do que a cerâmica comum.
Atualmente, o carboneto de silício é um material de fricção ideal, frequentemente combinado com carbono-grafite.
O seu coeficiente de atrito de deslizamento a seco é inferior ao da alumina e do carboneto, e o seu valor PV é superior ao da alumina e do carboneto.
As cerâmicas de carboneto de silício têm uma excelente resistência ao desgaste e podem resistir a quase toda a corrosão química, exceto ao ácido fluorídrico e a alguns outros meios, incluindo ácido nítrico concentrado, ácido sulfúrico, ácido clorídrico e outros líquidos corrosivos fortes.
Os ímanes permanentes de ferrite têm várias vantagens em relação aos ímanes permanentes metálicos, tais como uma força coerciva elevada, bom isolamento, resistência à interferência de campos magnéticos externos e um preço baixo. Estas características tornam os ímanes permanentes de ferrite ideais para utilização como ímanes em rotores internos e externos de bombas magnéticas.
Os ímanes permanentes de cobalto de terras raras são conhecidos pelas suas propriedades magnéticas excepcionais, particularmente a sua força coerciva e produto de energia magnética mais elevados em comparação com outros tipos de ímanes permanentes.
Embora estes ímanes sejam adequados para utilização como ímanes permanentes no solo em bombas magnéticas, não são tão amplamente utilizados devido ao seu elevado custo.
Pintura da bomba:
Serve o propósito de proteção, decoração e marcação. Pode ser classificada em várias categorias com base na sua utilização, tais como tinta anti-ferrugem, tinta de isolamento e tinta ácida, etc. Também pode ser classificada com base no nível de pintura, como primer, acabamento e massa, etc.
Material de almofada de papel para bomba centrífuga:
O material de feltro é utilizado nas bombas como vedante de óleo para evitar a entrada de água e poeiras. Ajuda a vedar o óleo lubrificante no ponto de fricção. Este material pode ainda ser dividido em feltro de lã fina, feltro de lã semi-grossa e feltro de lã grossa.
Folha de borracha vulcanizada industrial (GB5574-85):
Este material inclui vários tipos de folhas de borracha, como a folha de borracha normal, a folha de borracha resistente a ácidos e álcalis, a folha de borracha resistente ao óleo e a folha de borracha resistente ao calor.
O dispositivo de vedação da bomba é classificado principalmente em dois tipos: vedação estática e vedação dinâmica.
A vedação estática inclui normalmente vedações de juntas, vedações de O-ring e vedações de roscas.
A vedação dinâmica inclui principalmente vedantes de embalagem macia, vedantes de óleo, vedantes de labirinto e vedantes em espiral, vedantes dinâmicose selos mecânicos.
Os O-rings de borracha são uma escolha popular para utilização em bombas devido à sua forma simples e ao baixo custo de fabrico. Apesar do tamanho total do O-ring, a sua secção transversal é pequena, normalmente apenas alguns milímetros, o que o torna leve e eficiente em termos de consumo de material. Estas características tornam-no também fácil de instalar e desmontar.
Uma das vantagens mais notáveis dos O-rings é a sua excelente capacidade de vedação e a sua vasta gama de aplicações. O selo estático pode lidar com pressões de trabalho de mais de 100MPa, enquanto o selo dinâmico pode suportar até 30MPa. Além disso, a faixa de temperatura adequada para O-rings é de -60 a 200 ℃, tornando-o adequado para uma variedade de meios.
Como resultado, os O-rings estão a tornar-se cada vez mais populares no design de bombas. São instalados entre a ranhura e a superfície a vedar e são sujeitos a uma certa compressão, o que gera uma força de reação que aplica uma tensão de compressão inicial à superfície lisa e ao fundo da ranhura, proporcionando assim uma vedação.
Quando a pressão do líquido vedado aumenta, o O-ring sofre uma maior deformação, que transfere o aumento da pressão para a superfície de vedação, aumentando o efeito de vedação. É por este motivo que os O-rings são conhecidos pela sua boa capacidade de vedação.
| NÃO. | Nome | NÃO. | Nome | NÃO. | Nome |
| 1 | pega | 8 | proteção em aço inoxidável | 15 | juntas |
| 2 | tampa do tambor | 9 | rolamentos de grafite | 16 | conjunta |
| 3 | proteção de cabos | 10 | rotores | 17 | impulsor |
| 4 | junta de prensagem da linha | 11 | saída de drenagem | 18 | bomba |
| 5 | condensadores | 12 | juntas | 19 | base |
| 6 | barril | 13 | ficha | ||
| 7 | estator (grupo de renovação da bobina) | 14 | coador |
Um método de vedação comummente utilizado para bombas químicas é o método de vedação por junta. A junta é um componente crítico da vedação estática em bombas centrífugas e é amplamente utilizada. A seleção da junta baseia-se principalmente em factores como o meio transportado, a temperatura, a pressão e a corrosividade da bomba química.
Mecanismo de vedação da junta:
A fuga refere-se ao fluxo de um meio do interior para o exterior de um espaço confinado ou do exterior para o interior do espaço confinado. Isto ocorre através da interface do espaço interno e externo, ou seja, a superfície de vedação com fugas.
A causa da fuga é a presença de uma lacuna na superfície de contacto, provocada pelas diferenças de pressão e de concentração em ambos os lados da superfície. A forma incorrecta da superfície de vedação e a precisão da maquinagem podem resultar em folgas que conduzem a fugas.
Para reduzir as fugas, é importante maximizar o acoplamento da superfície de contacto, reduzindo a área da secção transversal do canal de fuga e aumentando a resistência à fuga para que seja superior à força motriz.
Quando a tensão aumenta ao ponto de causar uma deformação plástica significativa na superfície, o espaço na superfície de vedação pode ser preenchido, bloqueando o canal de fuga.
É utilizada uma junta para tirar partido da capacidade do material para sofrer deformação plástica sob carga de compressão, o que ajuda a preencher pequenas irregularidades na superfície de vedação da flange para obter uma vedação.
Seleção de juntas:
As vedações e juntas de bombas químicas desempenham um papel fundamental para garantir a segurança da bomba. A presença de materiais corrosivos, voláteis e potencialmente explosivos no meio de extração da bomba exige que o desempenho de vedação do corpo da bomba seja significativamente superior em comparação com outros tipos de bombas.
A vedação por juntas é um método comummente utilizado em bombas químicas. A junta é um componente chave da vedação estática da bomba centrífuga e é amplamente utilizada.
A seleção da junta baseia-se principalmente em factores como o meio de transporte da bomba química, a temperatura, a pressão e a corrosividade.
Para bombas químicas com meios de transporte de baixa temperatura e baixa pressão, não metálico são geralmente utilizadas juntas de vedação. Quando o meio tem uma pressão média e uma temperatura elevada, não metálico e juntas compostas de metal são escolhidas.
As juntas não metálicas, feitas de materiais como o papel, a borracha e o politetrafluoroetileno (PTFE), são muito utilizadas nas bombas. Para temperaturas que não excedam 120°C e pressões inferiores a 1,0 MPa, são normalmente utilizadas juntas de papel verde ou de papel de matriz. Para meios de transmissão de óleo com temperaturas entre -30°C e 110°C, é normalmente selecionado o NBR com boa resistência ao envelhecimento. A borracha fluorada é uma escolha adequada para meios de bombagem químicos com temperaturas entre -50°C e 200°C devido à sua resistência ao óleo e ao calor, bem como à sua elevada resistência mecânica.
Nas bombas químicas, devido à natureza corrosiva do meio, o PTFE é frequentemente utilizado como material de vedação. Como as bombas para produtos químicos estão a tornar-se cada vez mais difundidas e são utilizadas para transportar uma variedade crescente de meios, é importante consultar a informação relevante ou realizar experiências para fazer a junta correcta seleção de materiais.
O vedante de óleo para bombas químicas é um vedante labial de auto-aperto que se caracteriza pela sua estrutura simples, tamanho compacto, baixo custo, facilidade de manutenção, binário de baixa resistência e capacidade de impedir a entrada de fugas médias, poeiras e outras substâncias nocivas. Além disso, tem um certo nível de compensação do desgaste.
No entanto, não foi concebido para aplicações de alta pressão e é normalmente utilizado em bombas químicas de baixa pressão.
As bombas químicas funcionam utilizando o princípio centrífugo para transferir materiais líquidos. Estas bombas, fabricadas com materiais especializados, são ideais para a transferência de líquidos corrosivos de contentores como garrafas, barris, tanques ou piscinas.
Devido aos perigos inerentes ao meio que está a ser transferido, como a corrosão, a volatilidade e as explosões, os requisitos de vedação para bombas químicas são significativamente mais elevados em comparação com outros tipos de bombas.
Para garantir uma vedação adequada, o vedante de óleo da bomba de produtos químicos deve ser instalado no veio com uma precisão de fabrico de H8-H9 e um rugosidade da superfície de 1,6-0,8 μm, com um tratamento de endurecimento da superfície aplicado.
É importante garantir que o meio de vedação está isento de partículas sólidas e impurezas, uma vez que estas podem causar um desgaste rápido do vedante de óleo e do veio, tornando o vedante ineficaz.
Ao selecionar este método de vedação, é importante ter em conta o desempenho e os requisitos dos materiais que são transferidos pela bomba química para evitar fugas e potenciais acidentes.
Os principais factores que causam a fuga de óleo do vedante de óleo:
As fugas de óleo são frequentemente causadas por uma má vedação do vedante de óleo. Se o diâmetro do vedante for demasiado pequeno, pode não entrar em contacto com o veio, provocando fugas.
Os principais factores que causam a má vedação do vedante de óleo da cambota do motor diesel S195 são os seguintes
É importante ter em conta estes factores para garantir uma vedação adequada e evitar fugas de óleo.
Mede a fuga de óleo devido a um vedante solto do vedante de óleo:
(1) Familiarize-se com os princípios básicos da identificação de produtos falsificados e de qualidade inferior e escolha vedantes de óleo padrão e de alta qualidade.
(2) Durante a instalação, se o diâmetro do veio tiver uma superfície exterior pouco rugosa ou se existirem pontos de ferrugem, rebarbas ou outros defeitos, utilize um pano de areia fina ou uma pedra de óleo para o polir e alisar. Aplique óleo de motor limpo ou massa lubrificante na posição correspondente do lábio do vedante de óleo ou no diâmetro do veio.
Cubra o anel exterior do vedante de óleo com vedante e envolva a ranhura da chaveta no eixo com papel duro para evitar riscar o lábio do vedante de óleo. Utilize ferramentas especiais para rodar o vedante de óleo para dentro e não utilize força para evitar deformações ou danos na mola.
Se houver lábio flangeamentoSe a mola interna cair ou o vedante de óleo se inclinar, retire-o e volte a instalá-lo. Se o diâmetro do veio não estiver desgastado e a força da mola do vedante de óleo for suficiente, não aperte a mola interior sem autorização.
(3) Os vedantes de óleo utilizados nas máquinas enfrentam frequentemente más condições de trabalho, grandes oscilações de temperatura, poeiras e vibrações frequentes. Quando as condições de força das peças da máquina mudam com frequência, é importante verificar, manter e repará-las regularmente.
(4) Se o diâmetro do veio e o desgaste da chumaceira forem graves, repare ou substitua a borracha ou a mola do vedante de óleo o mais rapidamente possível.
(5) Remover todas as peças que estejam a aquecer anormalmente e evitar o excesso de velocidade e a sobrecarga mecânica para evitar o aumento da temperatura dos lábios, o envelhecimento da borracha e o desgaste precoce dos lábios.
(6) Verificar regularmente o nível do óleo e, se houver demasiadas impurezas ou resíduos metálicos no óleo, substituí-lo cuidadosamente. Escolha uma marca e uma qualidade de óleo que satisfaça os requisitos sazonais.
Considere adicionar Maitrey Super Sealant & Lubricant ao óleo do motor, pois é um excelente aditivo para caixas de velocidades que forma uma película de material inerte nos componentes. Isto pode abrandar a fuga do vedante de óleo, prolongar a vida útil da engrenagem do vedante de óleo e reduzir o ruído da caixa de velocidades. Este lubrificante super vedante não polui nem deteriora o óleo.
Existem duas formas comuns de vedantes de rosca em bombas para produtos químicos: vedante de junta de parafuso e vedante de junta de parafuso. rosca de parafuso mais vedante de enchimento. Ambas as formas são utilizadas em ligações de vedação de roscas de pequeno diâmetro.
A junta actua como elemento de vedação numa bomba de diafragma eléctrica de parafuso com junta de vedação, enquanto a rosca apenas fornece força de pressão.
A rugosidade da superfície de vedação e a precisão da sua posição geométrica relativa com o furo roscado também têm um grande impacto no efeito de vedação, para além do desempenho da junta.
Ao apertar a rosca, a junta é sujeita a força de compressão e binário, o que pode provocar a sua deformação ou danificação. Por conseguinte, as juntas de vedação só são adequadas para bombas químicas com baixa pressão. Se a junta for feita de metal, pode suportar pressões superiores a 30MPa.
Outra forma de vedação de roscas em bombas químicas é a utilização de um obturador. Para manter o custo de fabrico do obturador de rosca baixo, a rosca de parafuso só por si não é suficiente para vedar, e a folga da rosca é frequentemente preenchida com um enchimento, como fita crua ou vedante.
A capacidade de carga do parafuso de obturação depende da precisão do seu fabrico e do material da rosca, não sendo afetada pela forma correspondente do parafuso de obturação e do furo roscado.
Quer seja utilizado "cone a cone" ou "coluna a cone" para o orifício roscado e o tampão, o efeito de vedação é o mesmo, mas as áreas de utilização são diferentes.
Quando a conceção é sólida, o processamento é de topo, a montagem é de alta qualidade e a velocidade de rotação é elevada, o efeito de vedação do labirinto é muito eficaz.
No entanto, em aplicações reais, as fugas em bombas químicas são comuns, razão pela qual os vedantes de labirinto não são amplamente utilizados em bombas químicas.
As razões para tal incluem:
O meio transportado pela bomba de produtos químicos representa um risco de corrosão, volatilização e explosão, razão pela qual o desempenho de vedação da bomba deve ser significativamente maior em comparação com outros tipos de bombas.
No entanto, a utilização de vedantes de labirinto aumenta a probabilidade de fugas de material nas bombas para produtos químicos.
Como resultado, as vedações de labirinto não são geralmente utilizadas em bombas químicas.
A vedação do empanque de uma bomba química envolve a inserção de um empanque compressível e resiliente na caixa de empanque. A força de compressão axial exercida pelo empanque é então transformada em força de vedação radial, proporcionando um efeito de vedação.
Este método de selagem é designado por selagem de embalagem, sendo o material de embalagem designado por embalagem de selagem.
O vedante de embalagem é uma escolha popular na conceção de bombas químicas devido à sua estrutura simples, facilidade de substituição, baixo custo e versatilidade na adaptação a diferentes velocidades, pressões e meios.
Princípio da vedação da embalagem:
Na indústria de maquinaria, as juntas de empanque são utilizadas principalmente como vedantes dinâmicos e encontram-se normalmente em bombas centrífugas, compressores, bombas de vácuo e misturadores como vedantes de eixo. O empanque é colocado na câmara de empanque e comprimido axialmente pelo parafuso do bucim. Quando existe um movimento relativo entre o eixo e o empanque, é gerada uma força radial e o empanque entra em contacto com o eixo devido à plasticidade do material de enchimento. Isto também faz com que o lubrificante dentro do empanque seja espremido, formando uma película de óleo entre as superfícies de contacto.
No entanto, devido ao estado de contacto não uniforme, algumas partes do empanque entram em contacto com o veio, enquanto outras não. Este estado de lubrificação limite é designado por "efeito de rolamento". As partes com e sem contacto criam um labirinto irregular, que impede a fuga do fluxo de líquido, conhecido como "efeito labirinto".
Uma boa vedação é conseguida através da manutenção do "efeito rolamento" e do "efeito labirinto". Uma lubrificação deficiente ou uma pressão excessiva podem provocar a rutura da película de óleo, levando a uma fricção seca entre o empanque e o veio, resultando eventualmente em danos e desgaste do veio.
Para evitar isto, o grau de compactação da embalagem deve ser frequentemente ajustado para assegurar uma lubrificação e compressão adequadas. Ao longo do tempo, o lubrificante dentro da embalagem pode perder-se, pelo que algum lubrificante deve ser espremido para compensar o relaxamento da força de compressão causada pela alteração do volume da embalagem. No entanto, a extrusão frequente do material de enchimento pode eventualmente fazer com que o impregnante seque, pelo que o material de enchimento deve ser substituído regularmente.
Finalmente, para manter a película de líquido e remover o calor de fricção, deve ser permitida uma pequena quantidade de fuga no empanque.
Os problemas de vedação da embalagem na utilização de bombas químicas:
A bomba para produtos químicos está normalmente equipada com um vedante de eixo, que apresenta vantagens como resistência ao desgaste, resistência ao calor, boa flexibilidade e elevada resistência.
No entanto, a utilização de embalagens também tem alguns inconvenientes:
A superfície rugosa do empanque conduz a um coeficiente de atrito elevado e a uma maior probabilidade de fugas. Além disso, o lubrificante utilizado durante muito tempo pode esgotar-se.
Inicialmente, a vedação do veio do equipamento recentemente reparado tem um bom desempenho, mas após um curto período de funcionamento, as fugas começam a ocorrer com maior frequência. A necessidade de ajustar o bucim e de substituir o empanque torna-se mais frequente, e a manga do veio pode ficar desgastada com uma forma semelhante a um vaso após apenas um ciclo de funcionamento. Em casos graves, a manga do veio pode mesmo partir-se e o anel de vedação da água pode não conseguir desempenhar o seu papel de vedação devido ao apodrecimento do empanque insubstituível.
A fricção constante entre o empanque rotativo e o veio ou a manga de veio provoca um desgaste que obriga à substituição regular ou irregular da manga.
Para garantir a dissipação atempada do calor de fricção entre o empanque e o veio ou a manga do veio, é necessário manter uma certa quantidade de fuga, que pode ser difícil de controlar.
Além disso, a fricção entre o empanque e o eixo ou a manga do eixo reduz a eficácia da vedação do empanque, o que afecta a potência do motor e aumenta o consumo de energia.
Desempenho e causas de falha da vedação da embalagem:
De acordo com o princípio da vedação da embalagem, existem três fontes de fuga na cavidade de vedação:
As principais falhas e as suas causas são as seguintes:
Vista parcial do vedante dinâmico tipo K com água de arrefecimento
| 1. Impulsor | 7. Caixa de selagem | 13. Fuso | 19. Arruela de pressão |
|---|---|---|---|
| 2. Bomba | 8. Bocal de água de arrefecimento | 14. Bloquear a peça ácida | 20. Almofada da porca de bloqueio L |
| 3. Cobertura traseira | 9. Anel de vedação da água | 15. Anel superior | 21. Porca de bloqueio |
| 4. Parafuso de ligação transversal | 10. Anel K | 16. Junta da manga do veio | 22. Porca de bloqueio |
| 5. Junta da caixa de selagem | 11. Anel de vedação | 17. manga de eixo | |
| 6. Bloco de juntas da caixa de selagem | 12. Tampa da caixa de selagem | 18. Almofada do impulsor |
Quando a bomba química está em funcionamento, a pressão gerada pelo impulsor auxiliar equilibra o líquido de alta pressão na saída da bomba, assegurando uma vedação adequada.
Durante a paragem, o impulsor auxiliar deixa de funcionar, pelo que deve estar equipado com um dispositivo de vedação de paragem para evitar fugas de produtos químicos.
O impulsor auxiliar tem uma estrutura de vedação simples e fiável, com uma longa vida útil, garantindo que não há fugas durante o funcionamento da bomba.
Por conseguinte, é frequentemente utilizado em bombas que transportam meios impuros na indústria química.
Existem vários tipos de vedantes, incluindo vedantes centrífugos, vedantes em espiral e vedantes de fluido magnético. A vedação em espiral é particularmente prometedora.
O vedante totalmente fechado pode ser do tipo diafragma ou do tipo blindagem, entre outros.
1) Vedante de potência centrífuga
O Princípio das Vedações Centrífugas de Potência:
Um vedante dinâmico centrífugo funciona expulsando o meio líquido numa direção radial através da força centrífuga, impedindo assim que o líquido entre na fenda de fuga para obter um efeito de vedação. Este tipo de vedante só é adequado para meios líquidos e não para meios gasosos.
Por conseguinte, se for necessária estanquidade ao ar na aplicação de uma vedação centrífuga, deve ser utilizada uma combinação de vedações centrífugas e outros tipos de vedação.
O vedante centrífugo mais utilizado é o vedante de óleo, que é amplamente utilizado em vários dispositivos de transmissão para vedar óleo lubrificante ou outros líquidos. Quanto maior for a velocidade do cárter de óleo, melhor será o desempenho da vedação. Por outro lado, se a velocidade for demasiado baixa ou se não houver rotação, o vedante da funda de óleo torna-se ineficaz.
Para além disso, o vedante do slinger de óleo não é limitado pela alta temperatura, o que o torna uma opção adequada para aplicações de alta temperatura e alta velocidade, como uma bomba de óleo de transferência de calor. No entanto, não pode ser utilizado em aplicações de alta pressão e é normalmente utilizado em situações com uma diferença de pressão zero ou quase zero.
O slinger centrífugo de óleo tem as vantagens de uma estrutura simples, baixo custo, consumo de energia sem fricção, sem desgaste e baixa manutenção, tornando-o uma opção amplamente utilizada.
A estrutura das vedações centrífugas:
Um vedante centrífugo é um dispositivo de vedação sem cárter de óleo. Num eixo liso, a aderência do meio líquido facilita a sua fuga ao longo da superfície do eixo. No entanto, se houver uma ou duas ranhuras de anel no eixo, torna-se difícil para o líquido atravessar a interface afiada na ranhura do anel. Com a ajuda da força centrífuga do eixo rotativo, é fácil sacudir o líquido e garantir a vedação.
A funda de óleo centrífuga está integrada no eixo, que bloqueia o líquido que tenta vazar e lança o líquido para a circunferência da tampa de vedação sob a ação da força centrífuga. O líquido flui então para o orifício de retorno de óleo abaixo para retorno do óleo.
Existe uma ranhura anelar na junção entre a tampa de vedação e o separador de óleo, permitindo que o líquido na parede da tampa de vedação escorra pela ranhura anelar em vez de entrar no espaço entre a tampa de vedação e o veio.
Ao projetar um dispositivo centrífugo de vedação da funda de óleo, é importante reduzir ao máximo a folga radial e a folga axial entre a funda de óleo e a tampa de vedação, de modo a reduzir a folga radial entre a tampa de vedação e o eixo. A ranhura do anel da tampa de vedação deve ser suficientemente grande, o espaço de lançamento do óleo entre a tampa de vedação e a funda de óleo deve ser suficientemente grande e o canal de retorno do óleo deve ser tão suave quanto possível.
O vedante do impulsor do filtro de óleo é equivalente a várias peças dispostas num ou em ambos os lados do cárter de óleo, que suporta o efeito de sopro produzido pela rotação do impulsor. Este efeito lança as fugas de óleo lubrificante para o orifício de retorno juntamente com o fluxo radial, reduzindo assim o desvio do óleo lubrificante ao longo do eixo.
O tamanho das pás do impulsor não deve ser excessivo e não deve haver demasiadas pás. Isto porque um forte fluxo de ar combinado com uma mistura de óleo lubrificante pode provocar a formação de espuma, o que prejudica o retorno do óleo e aumenta o consumo de energia.
Os vedantes das pás traseiras e os vedantes auxiliares do impulsor são frequentemente utilizados como vedantes do veio em bombas centrífugas.
Para estabilizar o fluxo e aumentar a capacidade de vedação, é frequentemente colocado um conjunto de palhetas-guia fixas na câmara de vedação do impulsor auxiliar. Isto ajuda a reduzir a pressão sobre a superfície lisa do impulsor auxiliar.
Uma das vantagens das vedações centrífugas de potência é que não têm contacto direto por fricção e podem acomodar uma grande folga de vedação. Isto torna-as adequadas para vedar meios que contenham impurezas sólidas e têm um desgaste reduzido, uma vida útil longa e uma conceção fiável com zero fugas.
No entanto, têm uma capacidade limitada para lidar com diferenças de pressão e consomem uma quantidade significativa de energia, por vezes até um terço da potência útil da bomba.
Além disso, sendo um vedante dinâmico, a capacidade de vedação perde-se assim que a bomba pára e, por isso, tem de ser complementada por um vedante de estacionamento.
2) Vedação dinâmica em espiral
O princípio de funcionamento de um vedante dinâmico de parafuso é semelhante ao de uma bomba de parafuso. Se for cortada uma rosca no eixo (ou se a ranhura do parafuso estiver gravada no invólucro ou em ambos), a rotação do eixo será no sentido dos ponteiros do relógio.
O atrito entre o meio líquido e o invólucro produz uma força anti-horária, e a componente desta força de atrito F ao longo da rosca direita é para a direita, fazendo com que o líquido seja empurrado para a direita, tal como uma porca se move ao longo de um parafuso.
À medida que o volume diminui, a cabeça de pressão aumenta, equilibrando a pressão de vedação estabelecida com a pressão do fluido a ser vedado, evitando assim fugas.
Ao conceber um dispositivo de vedação de parafuso, é importante prestar atenção à direção da deslocação do óleo do parafuso. Se houver um erro nesta direção, o vedante não funcionará corretamente e poderão ocorrer fugas.
Note-se que o vedante de rosca é um tipo de vedante dinâmico e que a sua função de vedação pode perder-se quando o dispositivo está em repouso ou a funcionar a baixas velocidades. Nesses casos, pode ser necessário um vedante de paragem, o que aumenta a complexidade do dispositivo e requer um espaço axial adequado.
8. Selo mecânico
O vedante mecânico, também designado por vedante de extremidade, é atualmente o tipo de vedante mais utilizado na indústria de bombas químicas devido às suas baixas fugas e longa vida útil. É considerado o principal modo de vedação do eixo para este tipo de equipamento em todo o mundo.
De acordo com as normas nacionais relevantes, um vedante mecânico é definido como um dispositivo que impede a fuga de fluido através de, pelo menos, um par de extremidades perpendiculares ao eixo rotativo, baseando-se na pressão do fluido e na força elástica (ou magnética) do mecanismo de compensação, em coordenação com vedantes auxiliares.
Os selos mecânicos de PTFE resistentes à corrosão, amplamente utilizados, são eficazes na prevenção de fugas de fluido.
É importante notar que qualquer forma de vedação deve impedir que a bomba centrífuga química fique em marcha lenta, uma vez que a marcha lenta pode provocar a falha da vedação.
Princípio da vedação mecânica:
Os vedantes mecânicos, também designados por vedantes de extremidade, são dispositivos de vedação do eixo utilizados em máquinas rotativas para evitar fugas de fluido. Funcionam através da utilização de um par de faces de extremidade perpendiculares ao eixo rotativo, juntamente com a pressão do líquido e a força elástica de um mecanismo de compensação, para criar uma vedação estanque.
Os selos mecânicos são normalmente utilizados em bombas, caldeiras, compressores e outros equipamentos de eixo rotativo semelhantes. São constituídos por um anel móvel, um anel estático, um elemento de pressão e um elemento de vedação.
O anel móvel gira com o eixo da bomba e encaixa-se estreitamente no anel estático para formar uma superfície de vedação, que impede a fuga do fluido. A pressão do líquido na câmara de vedação pressiona a face final do anel móvel contra a face final do anel estático, criando uma fina película de líquido e uma pressão específica adequada para obter uma vedação.
O elemento de compressão gera pressão, mantendo as extremidades da bomba juntas quando a bomba não está a funcionar e evitando fugas e a entrada de impurezas. O elemento de vedação inclui um elemento elástico para amortecer as vibrações e os impactos da bomba, bem como as folgas entre o anel móvel e o eixo e entre o anel estático e o bucim.
Os selos mecânicos estão integrados noutras partes da bomba durante o funcionamento. O desempenho da vedação mecânica depende dos seus próprios componentes, do dispositivo de vedação auxiliar e dos requisitos técnicos de instalação. Para garantir o funcionamento correto da junta de estanquidade rotativa, é importante cumprir primeiro estes requisitos.
Os problemas existentes na utilização do selo mecânico na bomba química são os seguintes:
Os selos mecânicos em equipamentos rotativos podem falhar devido a várias razões, incluindo o desgaste das faces do selo, fissuras quentesAs molas podem ficar com uma aparência de "molas de borracha", deformações e danos. Com o tempo, as molas podem também ficar relaxadas, fracturadas e corroídas.
Além disso, os anéis de vedação auxiliares podem apresentar fissuras, torções, deformações e fracturas.
Desempenho e causas de falha do selo mecânico:
O vedante de rosca é um tipo de vedante dinâmico criado através da maquinagem de uma ranhura em espiral no eixo rotativo ou na manga que rodeia o eixo. Um meio de vedação é colocado entre o eixo e a manga para evitar a fuga de fluido.
À medida que o eixo roda, a ranhura em espiral cria um efeito de transporte semelhante ao de uma bomba, o que ajuda a manter o fluido de vedação. A capacidade de vedação do vedante de parafuso é influenciada por factores como o ângulo do parafuso, o passo, a largura do dente, a altura do dente, o comprimento de ação do dente e a folga entre o eixo e a manga.
Uma das vantagens do vedante de parafuso é a sua longa vida útil, uma vez que não há fricção entre os vedantes. No entanto, a capacidade de vedação é limitada devido ao curto comprimento do parafuso, que é frequentemente restringido por limitações de espaço estrutural. Além disso, quando a bomba é operada a uma velocidade reduzida, o efeito de vedação do vedante de parafuso é bastante reduzido.
O Dry Gas Seal, também conhecido como "Dry Running Gas Seal", é um novo tipo de tecnologia de vedação da extremidade do eixo que utiliza a tecnologia de vedação com ranhuras para a vedação de gás e é considerado uma vedação sem contacto.
Princípio da vedação a gás seco:
Quando um anel móvel com uma ranhura hidrodinâmica (variando de 2,5 a 10 micrómetros) é posicionado na borda externa da face final, a ranhura hidrodinâmica cria um fluxo que bombeia gás isolado a alta pressão do diâmetro externo (também conhecido como o lado a montante) para a superfície de vedação.
A pressão da película de gás aumenta progressivamente do diâmetro exterior para o diâmetro da ranhura e diminui gradualmente do diâmetro da ranhura para o diâmetro interior.
Como resultado do aumento da pressão na máscara final, a força de abertura é mais forte do que a força de fecho aplicada ao anel de vedação.
É criada uma fina camada de ar (1-3 milímetros) entre as superfícies de fricção, permitindo que o vedante funcione num estado sem contacto.
Esta película de gás formada bloqueia eficazmente a fuga do meio de vedação de pressão relativamente baixa, conseguindo uma fuga ou escape zero do meio de vedação.
A bomba química é frequentemente utilizada para o transporte de substâncias voláteis corrosivas ou tóxicas, o que faz com que o seu desempenho de vedação seja um fator crucial para determinar a qualidade da bomba.
Ao selecionar uma bomba para produtos químicos, devem ser consideradas as seguintes normas.
Para vedações estáticas, apenas são normalmente utilizados anéis de vedação e juntas, sendo os O-rings os anéis de vedação mais utilizados.
No caso dos vedantes dinâmicos, os vedantes de embalagem são raramente utilizados e são principalmente substituídos por vedantes mecânicos, que podem ser divididos em tipos de face única, face dupla, equilibrados e sem equilíbrio.
O tipo equilibrado é mais adequado para vedar meios de alta pressão, tipicamente definidos como pressões superiores a 1,0 MPa.
Os selos mecânicos de dupla face são utilizados principalmente para meios com alta temperatura, tendência para cristalizar, alta viscosidade e presença de partículas ou volatilização tóxica.
Deve ser introduzido um líquido de isolamento na cavidade de vedação, com uma pressão que é geralmente 0,07 a 0,1 MPa superior à pressão do meio.
Para a vedação estática de bombas químicas, são normalmente utilizados materiais de borracha fluorada. Em casos especiais, podem ser utilizados materiais PTFE.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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