Você já se perguntou como os selos mecânicos são cruciais para evitar vazamentos e garantir o bom funcionamento do maquinário? Nesta postagem do blog, vamos nos aprofundar no mundo dos selos mecânicos, explorando seus componentes, princípios de funcionamento e dicas de manutenção. Como engenheiro mecânico experiente, compartilharei informações valiosas para ajudá-lo a entender e apreciar esses heróis desconhecidos do mundo industrial. Prepare-se para descobrir os segredos por trás desses dispositivos essenciais!
O vazamento continua sendo um problema predominante nos sistemas mecânicos, decorrente principalmente de duas causas fundamentais. Primeiro, os processos de fabricação introduzem inerentemente imperfeições na superfície e desvios dimensionais nos componentes mecânicos, resultando em folgas inevitáveis nas interfaces das peças. Em segundo lugar, os diferenciais de pressão entre as regiões vedadas conduzem o meio de trabalho através dessas folgas.
Mitigar ou eliminar essas folgas é fundamental para a prevenção eficaz de vazamentos. Os mecanismos de vedação servem para preencher as lacunas entre as superfícies de contato, isolando ou obstruindo assim os possíveis caminhos de vazamento. Esses mecanismos funcionam aumentando a resistência dentro dos canais de vazamento ou incorporando dispositivos de microconversão de energia. Esses dispositivos geram pressão localizada para neutralizar ou neutralizar totalmente o diferencial de pressão que causa o vazamento, garantindo assim a integridade do sistema.
As soluções avançadas de vedação empregam várias estratégias para aumentar a eficácia:
Os componentes básicos de um selo mecânico incluem:
1) anel estacionário
2) anel giratório
3) glândula
4) colarinho
5) mola
6) anel de localização
7) luva do eixo
8) O-ring para o anel giratório
9) O-ring para o anel estacionário
A vedação mecânica é uma tecnologia essencial em sistemas de contenção de fluidos, projetada para evitar vazamentos em equipamentos rotativos. Ela consiste em pelo menos um par de faces de extremidade projetadas com precisão e posicionadas perpendicularmente ao eixo de rotação. Essas faces são mantidas em contato íntimo e passam por um movimento deslizante relativo sob a influência combinada da pressão do fluido e da elasticidade de um mecanismo de compensação (ou força magnética).
O núcleo de um selo mecânico é a interface de vedação, na qual duas faces altamente polidas - uma estacionária e outra rotativa - criam uma lacuna microscópica que permite a formação controlada de película de fluido e minimiza o vazamento. Essa ação de vedação dinâmica é obtida por meio de um equilíbrio delicado de carga hidráulica, força da mola e propriedades do material.
Os componentes auxiliares de vedação, como anéis O-ring ou gaxetas, complementam a função de vedação primária, evitando vazamentos ao longo das juntas estáticas. Uma variante especializada, conhecida como selo mecânico de fole, incorpora um fole flexível de metal ou elastomérico como elemento de vedação secundário e mecanismo de mola. Esse projeto oferece vantagens em termos de economia de espaço axial, redução do atrito e maior compatibilidade química em determinadas aplicações.
A eficácia dos selos mecânicos depende de vários fatores, incluindo:
Os selos mecânicos avançados podem incorporar recursos adicionais, como capacidade bidirecional, mecanismos de autoalinhamento ou sistemas de resfriamento integrados para melhorar o desempenho e a confiabilidade em uma ampla gama de aplicações industriais.
Os selos mecânicos são componentes essenciais em equipamentos rotativos, projetados para evitar vazamentos e manter a integridade do sistema. Eles consistem em quatro elementos principais:
a. Preste muita atenção para evitar desvios na instalação durante o processo de instalação.
(1) A tampa de aperto deve ser instalada após o alinhamento com o acoplamento, e os parafusos devem ser apertados uniformemente para evitar que a face final da tampa se desvie. Verifique cada ponto com um calibrador de plugue, e o erro não deve exceder 0,05 mm.
(2) Verifique a folga de ajuste (ou seja, a concentricidade) entre a tampa de aperto e o diâmetro externo do eixo ou da luva do eixo, e ela deve ser uniforme em todos os lados. Verifique cada ponto com um calibrador de plugue, e o desvio permitido não deve exceder 0,01 mm.
b. A quantidade de compressão da mola deve ser realizada de acordo com os requisitos especificados, e não são permitidos fenômenos de superdimensionamento ou subdimensionamento. O erro deve estar dentro de 2,00 mm. O superdimensionamento aumentará a taxa de pressão da face da extremidade e acelerará o desgaste da face da extremidade. O subdimensionamento causará uma taxa de pressão insuficiente e não conseguirá obter um efeito de vedação.
c. Após a instalação do anel móvel, certifique-se de que ele possa se mover de forma flexível no eixo. O anel móvel deve ser pressionado em direção à mola e deve se recuperar automaticamente.
a. Durante a desmontagem da vedação mecânica, ela deve ser manuseada com cuidado, e martelos e cinzéis planos são estritamente proibidos para evitar danos aos componentes da vedação. Dois ganchos de arame de aço podem ser usados para inserir na abertura da sede da transmissão na direção positivo-negativo para retirar o dispositivo de vedação. Em caso de dificuldades de desmontagem causadas por sujeira, limpe-a antes da desmontagem.
b. Se a vedação mecânica for usada em ambas as extremidades da bomba, cuide de ambas as extremidades durante o processo de montagem e desmontagem para evitar que uma delas seja negligenciada.
c. No caso de vedação mecânica em operação, se a tampa de aperto se soltar, fazendo com que a vedação se mova, as peças do anel móvel e estacionário deverão ser substituídas em vez de serem apertadas e continuarem sendo usadas.
(1) Realizar uma inspeção abrangente da vedação mecânica, dos dispositivos acessórios e da instalação da tubulação para garantir que estejam completos e atendam aos requisitos técnicos.
(2) Antes de iniciar a vedação mecânica, realize um teste de pressão estática para verificar se há algum fenômeno de vazamento. Se houver um vazamento significativo, descubra a causa e elimine-a. Se ainda for ineficaz, desmonte-o, inspecione-o e reinstale-o. Geralmente, a pressão de teste de pressão estática é de 2 a 3 kg/cm².
(3) Gire o acoplamento na direção da bomba e verifique se ele está livre e nivelado. Se o acoplamento estiver preso ou não se mover, verifique se o tamanho do conjunto está incorreto ou se a instalação é razoável.
(1) Antes da partida, mantenha a câmara de vedação cheia de líquido. Para o transporte de mídia solidificada, deve-se usar vapor para aquecer a câmara de vedação e derreter a mídia. Antes da partida, os acoplamentos devem ser girados para evitar a partida repentina e a fratura do anel macio.
(2) Para vedação mecânica usando o sistema de vedação de óleo externo da bomba, o sistema de vedação de óleo deve ser iniciado primeiro. Depois de parar a bomba, pare o sistema de vedação de óleo.
(3) Depois que a bomba de óleo quente parar de funcionar, a água de resfriamento da câmara de vedação de óleo e da vedação da face final não deve ser interrompida imediatamente. Quando a temperatura do óleo no local da vedação da extremidade cair abaixo de 80 graus, a água de resfriamento poderá ser interrompida para evitar danos às peças de vedação.
(1) Se houver um leve vazamento depois que a bomba for ligada, observe-o por um período. Se o vazamento não diminuir depois de funcionar continuamente por 4 horas, pare a bomba para inspeção.
(2) A pressão de operação da bomba deve ser estável, e a flutuação de pressão não deve exceder 1 kg/cm².
(3) Durante a operação, é necessário evitar a cavitação para impedir o atrito seco da extremidade e danos à vedação.
(4) A condição de vedação deve ser verificada regularmente. Durante a operação, se o vazamento exceder o padrão, o óleo pesado não deve exceder cinco gotas por minuto, e o óleo leve não deve exceder 10 gotas por minuto. Se não houver melhora dentro de 2 a 3 dias, pare a bomba e inspecione o dispositivo de vedação.
A estrutura típica geralmente consiste em um anel rotativo, anel estacionário, vedação rotativa, vedação estacionária, mola, assento da mola, parafusos de fixação, pino antirrotação, etc.
Quando o selo mecânico está funcionando, a força axial causada pela pressão do fluido vedado e a força do elemento elástico fazem com que os anéis rotativos e estacionários se encaixem e se movam relativamente.
Devido ao ajuste apertado das duas faces da extremidade de vedação, forma-se um pequeno espaço entre as faces da extremidade de vedação (a interface de vedação). Quando o meio de pressão passa por essa lacuna, forma-se um filme líquido muito fino, gerando resistência, impedindo o vazamento do meio e lubrificando a face da extremidade, obtendo um efeito de vedação de longo prazo.
(1) De acordo com o hospedeiro selado: selos mecânicos para bombas, reatores, compressores, etc;
(2) De acordo com diferentes parâmetros de trabalho, eles são divididos em alta temperatura, temperatura média, baixa temperatura, alta pressão, pressão média, baixa pressão, alta velocidade, serviço pesado, etc;
(3) De acordo com a forma estrutural, eles são divididos em selos mecânicos balanceados e não balanceados, de extremidade única e de extremidade dupla.
(1) Preparação
① Verifique se a excentricidade radial, rugosidade da superfícieA tolerância do diâmetro externo e o deslocamento axial do eixo e da luva atendem aos requisitos de precisão;
② Verifique se o modelo e as especificações do selo mecânico atendem aos requisitos. Verifique se as peças estão intactas, se o tamanho do anel de vedação é adequado e se as superfícies dos anéis rotativos e estacionários são lisas e planas. Se houver defeitos, eles devem ser substituídos ou consertados.
③ Limpe as peças do selo mecânico com gasolina limpa e, em seguida, seque-as com um pano, prestando atenção para proteger a superfície de vedação;
Ao instalar o selo mecânico, primeiro encontre o comprimento de trabalho da mola nas instruções e, em seguida, use o paquímetro para medir o comprimento livre da mola e obter a quantidade de compressão. Durante a instalação, o desvio da quantidade de compressão da mola não deve ser superior a 1 mm.
(2) Inspeção e medição
① A mobilidade do anel rotativo exige que haja uma certa folga entre o anel rotativo e o eixo, garantindo que a folga seja de 0,3 a 0,7 mm.
② Se o anel estacionário é excêntrico. Nos selos mecânicos para bombas, o anel estacionário (sede da mola) e o eixo adotam um ajuste deslizante, e a folga é muito pequena. Se a folga for grande, o anel estacionário ficará excêntrico, e a força desigual da mola que atua na superfície de vedação causará vazamentos ou falhas na vedação.
③ Verifique o ajuste entre as superfícies de vedação do anel rotativo e do anel estacionário. Ao fazer a verificação, use um esquadro de 90° para medir o desvio da superfície de vedação em relação à linha central do eixo.
(3) Instalação
Primeiro, monte os componentes no componente rotativo e no componente do anel estacionário e pré-carregue a mola preliminarmente. Em seguida, instale o componente do anel rotativo no eixo e o componente do anel estacionário na tampa de pressão. Primeiro, meça a distância da face da extremidade de vedação do anel rotativo até a face da extremidade da cavidade de vedação e a distância da face de vedação do anel estacionário até a face da extremidade da tampa. A diferença entre os dois é a quantidade de pré-carga da mola do selo mecânico, e o rolamento é montado. A quantidade de compressão é ajustada de acordo com os requisitos técnicos e a quantidade de compressão medida, e a tampa de pressão é apertada.
Durante o processo de instalação, mantenha a limpeza e a integridade do selo e não use ferramentas para bater nos componentes de vedação para evitar danos ao selo. Depois que o selo mecânico for instalado no eixo, empurre o anel rotativo com a mão para senti-lo elástico e macio, depois adicione um pouco de óleo de motor à superfície de vedação e aperte uniformemente a tampa da extremidade sem pressioná-la.
(4) Inspeção e teste de pressão
Após a instalação, o rotativo deve operar de forma flexível e ter um certo grau de flexibilidade. Os selos mecânicos para equipamentos importantes devem passar por testes de pressão estática e dinâmica. Depois de passar no teste, eles podem ser colocados em uso formal.
(1) Precauções antes da partida: Verifique se o equipamento auxiliar e o sistema de resfriamento estão instalados corretamente; limpe a tubulação para evitar que ferrugem e impurezas entrem na cavidade de vedação; gire o acoplamento com a mão para verificar se o eixo opera suavemente. Se ele estiver muito pesado, verifique se as dimensões de acoplamento estão corretas, descubra a causa e elimine a falha.
(2) Operação de teste e operação normal: Primeiro, inicie o sistema de vedação de líquido e o sistema de água de resfriamento para encher a cavidade de vedação com o meio e, em seguida, inicie a vedação principal para a operação de teste. Se um leve vazamento for encontrado no início, mas diminuir gradualmente depois de 1 a 3 horas, esse é um processo normal de amaciamento. Se o vazamento não diminuir, pare para inspeção; se o selo mecânico superaquecer ou soltar fumaça, isso geralmente se deve à pressão excessiva da mola, e a pressão da mola deve ser reduzida adequadamente. Depois que o teste de funcionamento for qualificado, ele poderá ser colocado em operação normal em condições de trabalho. O processo de aumento de temperatura e pressão deve ser lento e deve-se observar atentamente a ocorrência de fenômenos anormais.
Pare primeiro o motor principal, seguido dos sistemas auxiliares e dos sistemas de água de resfriamento. Se o tempo de parada for longo, esvazie o meio no motor principal.
(1) Preste atenção se os componentes do selo mecânico estão soltos e com vazamentos ou se há geração de calor e sons anormais devido à entrada de impurezas na face da extremidade da vedação; evite atrito seco; no caso de máquinas operadas intermitentemente, preste atenção à cristalização formada pelo meio seco ou à redução da temperatura durante o desligamento. Ao dar a partida, tome medidas como aquecimento ou lavagem para evitar arranhões na face final.
(2) Observe se os dispositivos e instrumentos auxiliares, como lavagem e resfriamento, estão funcionando corretamente;
(3) Preste atenção se há fenômenos anormais durante operação da máquinacomo vibração ou danos ao rolamento, o que afetará o uso do selo mecânico.
(1) Requisitos para o trabalho de desmontagem:
Familiarize-se com os dados, desenhos, tipos e estruturas relevantes dos selos mecânicos antes da desmontagem;
② Faça um bom trabalho de preparação e prepare as instalações e ferramentas necessárias e faça um bom trabalho de proteção de segurança;
③ Desmonte em ordem e marque-o para facilitar a remontagem; observe durante a desmontagem, analise e encontre a causa do vazamento;
Após a desmontagem das peças antigas, elas devem ser armazenadas por um período antes do processamento. Quando não houver dados ou houver dados incompletos, novas peças poderão ser obtidas de acordo com o material e as especificações da peça antiga.
(2) Método de revisão:
① Quando ocorrer desgaste grave ou rachaduras nas superfícies dos anéis rotativos e estacionários, substitua-os por novos. Pequenos arranhões podem ser retificados; verifique o desvio das faces das extremidades dos anéis rotativos e estacionários em relação à linha central do eixo. Se for superior a 0,05 mm, deverá ser ajustado ou reparado;
② Quando os anéis de vedação auxiliares e as molas estiverem danificados, substitua-os por novos; ao selecionar as molas, escolha aquelas que sejam paralelas à face da extremidade e perpendiculares à linha central, com altura livre e deformação consistentes;
③ Ajuste o deslocamento axial para a faixa especificada;
④ Verifique se o eixo ou a luva está desgastado. Se houver desgaste, faça o reparo oportuno por meio de soldagem, tratamento térmico e usinagem.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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