O vazamento é uma das falhas comuns em equipamentos mecânicos. Os motivos para causar vazamentos são principalmente dois: em primeiro lugar, são causados por usinagem, e a superfície dos produtos mecânicos deve apresentar defeitos ou desvios de forma e tamanho, o que inevitavelmente resulta em folgas nas juntas das peças mecânicas; em segundo lugar, há uma diferença de pressão entre os lados de vedação e o meio de trabalho vazará pelas folgas.
Reduzir ou eliminar folgas é a principal forma de evitar vazamentos. A função da vedação é vedar as folgas entre as superfícies de contato, isolar ou cortar o canal de vazamento, aumentar a resistência no canal de vazamento ou adicionar pequenos dispositivos de conversão de energia no canal para aplicar pressão ao material vazado, o que pode compensar parcialmente ou equilibrar completamente a diferença de pressão que causa o vazamento, de modo a evitar vazamentos.
Os componentes básicos de um selo mecânico incluem:
1) anel estacionário
2) anel giratório
3) glândula
4) colarinho
5) primavera
6) anel de localização
7) luva do eixo
8) O-ring para anel giratório
9) O-ring para anel estacionário
O conceito básico de vedação mecânica
Vedação mecânica refere-se a um dispositivo que evita vazamento de fluido, que é composto por pelo menos um par de faces finais perpendiculares ao eixo de rotação e mantidas em contato próximo e deslizamento relativo sob a ação da pressão do fluido e da elasticidade do mecanismo de compensação (ou força magnética) , bem como vedação assistida. A vedação auxiliar do anel de compensação é chamada de vedação mecânica de fole.
Componentes de Selagem Mecânica
Os principais componentes da vedação mecânica incluem as quatro partes a seguir:
- Principais peças de vedação: o anel móvel e o anel estacionário.
- Peças auxiliares de vedação: o anel de vedação.
- Peças de prensagem: a mola e o empurrador.
- Peças da transmissão: o assento motriz e a chave ou parafuso de fixação.
Questões a serem observadas durante a operação de selagem mecânica
- Notas sobre instalação
a. Preste muita atenção para evitar desvios de 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 medidor e o erro não deve exceder 0,05 mm.
(2) Verifique a folga de ajuste (ou seja, 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 medidor 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, não sendo permitidos fenômenos de sobredimensionamento ou subdimensionamento. O erro deve estar dentro de 2,00 mm. O tamanho excessivo aumentará a taxa de pressão da face final e acelerará o desgaste da face final. O tamanho inferior causará uma relação de pressão insuficiente e não poderá obter um efeito de vedação.
c. Após a instalação do anel móvel, certifique-se de que ele possa se mover com flexibilidade no eixo. O anel móvel deve ser pressionado contra a mola e deve ricochetear automaticamente.
- Notas sobre desmontagem
a. Durante a desmontagem da vedação mecânica, ela deve ser manuseada com cuidado, sendo estritamente proibidos martelos e cinzéis planos para evitar danos aos componentes da vedação. Dois ganchos de fio de aço podem ser usados para inserir na folga da sede da transmissão na direção positiva-negativa para retirar o dispositivo de vedação. Em caso de dificuldades de desmontagem causadas por incrustações, limpe-o antes da desmontagem.
b. Se a vedação mecânica for usada em ambas as extremidades da bomba, tome cuidado com ambas as extremidades durante o processo de montagem e desmontagem para evitar negligenciar qualquer uma das extremidades.
c. Para vedação mecânica que esteve em operação, se a tampa de aperto estiver afrouxada, fazendo com que a vedação se mova, as peças móveis e estacionárias do anel deverão ser substituídas em vez de apertar e continuar usando.
Questões relativas à operação normal e manutenção da vedação mecânica
- Trabalho de preparação e precauções antes do arranque
(1) Realizar uma inspeção abrangente da vedação mecânica, dispositivos acessórios e 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 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 ~ 3 kg/cm².
(3) Gire o acoplamento na direção da bomba e verifique se 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.
- Instalação e desligamento
(1) Antes da partida, mantenha a câmara de vedação cheia de líquido. Para transportar meios solidificados, deve-se usar vapor para aquecer a câmara de vedação para derreter os meios. Antes da partida, os acoplamentos devem ser girados para evitar partida repentina e fratura suave do anel.
(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 de vedação da extremidade cai abaixo de 80 graus, a água de resfriamento pode ser interrompida para evitar danos às peças de vedação.
- Operação
(1) Se houver um leve vazamento após a partida da bomba, observe-o por um período. Se o vazamento não diminuir após 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 evitar atrito seco na face final e danos à vedação.
(4) A condição de vedação deve ser verificada regularmente. Durante a operação, se o vazamento ultrapassar o padrão, o óleo pesado não deve ultrapassar cinco gotas por minuto e o óleo leve não deve ultrapassar 10 gotas por minuto. Se não houver melhora em 2 a 3 dias, pare a bomba e inspecione o dispositivo de vedação.
Estrutura e Manutenção do Selo Mecânico
- Estrutura
A estrutura típica geralmente consiste em um anel rotativo, anel estacionário, vedação rotativa, vedação estacionária, mola, sede de mola, parafusos de fixação, pino anti-rotação, etc.
- Princípio
Quando o selo mecânico está funcionando, a força axial causada pela pressão do fluido selado e a força do elemento elástico faz com que os anéis rotativos e estacionários se encaixem e se movam relativamente.
Devido ao ajuste perfeito das duas faces finais de vedação, é formado um pequeno espaço entre as faces finais de vedação (a interface de vedação). Quando o meio de pressão passa por esta folga, forma-se uma película líquida muito fina, gerando resistência, evitando o vazamento do meio e lubrificando a face final, conseguindo um efeito de vedação de longo prazo.
- Classificação
(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, média pressão, baixa pressão, alta velocidade, serviço pesado, etc.;
(3) De acordo com a forma estrutural, são divididos em selos mecânicos balanceados e desbalanceados, single-end e double-end.
- Instalação
(1) Preparação
① Verifique se o desvio radial, a rugosidade da superfície, a 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. Se as peças estão intactas, se o tamanho do anel de vedação é apropriado e se as superfícies dos anéis rotativos e estacionários são lisas e planas. Se houver defeitos, eles deverão ser substituídos ou reparados.
③ Limpe as peças do selo mecânico com gasolina limpa e depois seque-as, prestando atenção na proteção da superfície de vedação;
④ 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 para 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 (assento da mola) e o eixo adotam um ajuste deslizante e a folga é muito pequena. Se a folga for grande, o anel estacionário será excêntrico e a força desigual da mola que atua na superfície de vedação causará vazamentos ou falha na vedação.
③ Verifique o ajuste entre o anel rotativo e as superfícies de vedação do anel estacionário. Ao verificar, use um esquadro de 90° para medir o desvio da superfície de vedação da linha central do eixo.
(3) Instalação
Primeiro, monte os componentes no componente rotativo e no componente do anel estacionário e pré-carregue preliminarmente a mola. 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 final de vedação do anel rotativo até a face final da cavidade de vedação e a distância da face final de vedação do anel estacionário até a face final da tampa final. 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 integridade da vedação e não use ferramentas para bater nos componentes da vedação para evitar danos à vedação. Depois que a vedação mecânica for instalada no eixo, empurre o anel rotativo com a mão para deixá-lo elástico e liso, em seguida, 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.
- Operação
(1) Cuidados antes da partida: Verifique se os equipamentos auxiliares e o sistema de refrigeração estão instalados corretamente; limpe a tubulação para evitar que ferrugem e impurezas entrem na cavidade de vedação; gire o acoplamento manualmente para verificar se o eixo funciona suavemente. Se for muito pesado, verifique se as dimensões correspondentes estão corretas e 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 preencher a cavidade de vedação com o meio e, em seguida, inicie a vedação principal para operação de teste. Se um leve vazamento for encontrado no início, mas diminuir gradualmente após 1-3 horas, este é um processo normal de amaciamento. Se o vazamento não diminuir, pare para inspeção; Se o selo mecânico superaquecer ou fumegar, geralmente é devido à pressão excessiva da mola, e a pressão da mola deve ser reduzida adequadamente. Após a qualificação do teste, ele pode ser colocado em operação normal em condições de trabalho. O processo de aumento de temperatura e pressão deve ser lento e observar atentamente se ocorrem fenômenos anormais.
- Desligar
Desligue primeiro o motor principal, seguido pelos sistemas auxiliares e sistemas de água de resfriamento. Se o tempo de parada for longo, esvazie o meio do motor principal.
- Manutenção
(1) Preste atenção se os próprios componentes do selo mecânico estão soltos e vazando ou se há geração de calor e sons anormais devido à entrada de impurezas na face final da vedação; evitar atrito seco; para máquinas operadas de forma intermitente, preste atenção à cristalização formada pelo meio seco ou à redução da temperatura durante o desligamento. Ao iniciar, tome medidas como aquecimento ou lavagem para evitar arranhões nas extremidades.
(2) Observar se os dispositivos e instrumentos auxiliares, como lavagem e resfriamento, estão funcionando corretamente;
(3) Preste atenção se há fenômenos anormais durante a operação da máquina, como vibração ou danos aos rolamentos, que afetarão o uso do selo mecânico.
- Revisão
(1) Requisitos para trabalhos de desmontagem:
① Esteja familiarizado 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 para fácil remontagem; observe durante a desmontagem e analise e encontre a causa do vazamento;
④ Após desmontar as peças antigas, elas devem ser armazenadas por um período antes do processamento. Quando não há dados ou dados incompletos, novas peças podem ser obtidas de acordo com o material e especificações da peça antiga.
(2) Método de revisão:
① Quando ocorrer desgaste severo ou rachaduras nas superfícies dos anéis rotativos e estacionários, substitua-os por novos. Pequenos arranhões podem ser retificados; verifique o desvio das faces finais dos anéis rotativos e estacionários em relação à linha central do eixo. Se ultrapassar 0,05mm, deverá ser ajustado ou reparado;
② Quando os anéis de vedação auxiliares e as molas estiverem danificados, substitua-os por novos; ao selecionar molas, selecione aquelas que sejam paralelas à face final 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 estão desgastados. Se houver desgaste, repare oportunamente a soldagem, o tratamento térmico e a usinagem.
