Uszczelnienie wału jest ważnym elementem konstrukcji pompy szlamowej. Prawidłowe uszczelnienie pomaga zapobiegać nadmiernym wyciekom, chronić wał pompy i zespół łożysk, zmniejszać wymagania konserwacyjne i poprawiać ogólną niezawodność działania.

W przeciwieństwie do pomp do czystej wody, pompy szlamowe często transportują ciecze ścierne, o dużej zawartości ciał stałych, a czasem żrące. Takie warunki sprawiają, że dobór uszczelnienia wału jest bardziej wymagający. System uszczelniający, który dobrze sprawdza się w przypadku czystej wody, może nie być odpowiedni do silnie ściernych cieczy szlamowych.

W pompach szlamowych stosuje się trzy powszechnie stosowane metody uszczelniania wału: uszczelnienia ekspelerowe, uszczelnienia dławikowe i uszczelnienia mechaniczne . Każda z nich ma swoją własną zasadę działania, zalety, ograniczenia i odpowiednie zastosowania.

Nie ma uniwersalnego, „najlepszego” uszczelnienia wału dla każdej pompy szlamowej. Prawidłowy wybór zależy od charakterystyki szlamu, warunków pracy pompy, wymagań dotyczących szczelności, dostępności wody uszczelniającej, możliwości konserwacji oraz całkowitych kosztów eksploatacji.

1. Czym jest uszczelnienie wału pompy szlamowej?

Uszczelnienie wału jest montowane wokół obracającego się wału lub tulei wału, w miejscu, gdzie wał przechodzi przez obudowę pompy. Jego główną funkcją jest kontrolowanie przepływu szlamu, cieczy lub powietrza przez ten obszar podczas pracy pompy.

Skuteczny system uszczelnienia wału powinien:

• Zminimalizuj niepożądane wycieki szlamu;

• Zapobiegaj przedostawaniu się nadmiernej ilości powietrza do pompy;

• Zabezpiecz wał i tuleję wału;

• Utrzymywanie stabilnej pracy pompy;

• W miarę możliwości ogranicz zużycie wody i energii;

• Umożliwiają praktyczną kontrolę i konserwację.

Trzy główne rodzaje uszczelnień stosowane w pompach szlamowych to uszczelnienia ekspelerowe, uszczelnienia dławikowe i uszczelnienia mechaniczne .

2. Uszczelnienie ekspelera do pomp szlamowych

Uszczelnienie ekspelera wykorzystuje dodatkowy element obrotowy, zwany ekspelerem, do generowania ciśnienia odśrodkowego podczas pracy pompy. Ekspeller jest umieszczony za głównym wirnikiem i obraca się wraz z wałem pompy.

Podczas obrotu pompy, ekspeler wytwarza ciśnienie, które pomaga przeciwdziałać ciśnieniu szlamu w obszarze uszczelnienia wału. Zmniejsza to ilość szlamu docierającego do komory uszczelnienia i może znacznie ograniczyć zapotrzebowanie na zewnętrzną wodę dławnicową.

Jak działa uszczelnienie ekspelera?

Podstawową zasadę działania można uprościć następująco:

Obrót pompy → Obrót wytłaczarki → Ciśnienie odśrodkowe → Zawiesina jest wypychana z obszaru uszczelnienia wału

Ponieważ efekt uszczelnienia jest generowany mechanicznie przez obracający się ekspeller, uszczelnienie ekspellera może działać przy niewielkiej ilości lub bez żadnej ciągłej zewnętrznej wody gruczołowej w odpowiednich zastosowaniach.

Rzeczywista przydatność uszczelnienia ekspelera zależy jednak od takich czynników, jak prędkość pompy, ciśnienie tłoczenia, warunki ssania, charakterystyka szlamu oraz konkretna konstrukcja pompy i uszczelnienia.

Zalety uszczelnień ekspelerowych

Uszczelnienia ekspelerowe są powszechnie stosowane w zastosowaniach z zawiesinami ściernymi, ponieważ zapewniają szereg praktycznych korzyści:

• Zmniejszona zależność od zewnętrznej wody gruczołowej;

• Niższe zużycie wody uszczelniającej w odpowiednich zastosowaniach;

• Dobra odporność na ścierne zawiesiny;

• Brak rutynowych zmian w pakowaniu;

• Nadaje się do wielu zastosowań w górnictwie i przetwórstwie minerałów;

• Może pomóc zmniejszyć rozcieńczenie gnojowicy spowodowane wodą gruczołową.

Ograniczenia uszczelnień ekspelerów

Uszczelnienie ekspelera nie jest bezobsługowe. Ekspeller i inne elementy uszczelniające są narażone na działanie pompowanego medium i mogą z czasem ulec zużyciu.

Efekt uszczelnienia zależy również od obrotów pompy. Po zatrzymaniu pompy ekspeler nie wytwarza już odśrodkowego ciśnienia uszczelniającego. Dlatego należy uwzględnić kompletny układ uszczelniający podczas rozruchu, wyłączania i w warunkach statycznych.

Uszczelnienia ekspelerowe mogą również mieć ograniczenia, gdy pompa pracuje przy wysokim ciśnieniu ssania lub innych warunkach, które zmniejszają dostępną różnicę ciśnień na uszczelnieniu.

Z tego powodu dobór uszczelnienia ekspelera powinien zawsze opierać się na rzeczywistych warunkach pracy pompy, a nie tylko na rodzaju szlamu.

3. Uszczelnienie dławnicowe do pomp szlamowych

A Uszczelnienie dławnicowe , potocznie nazywane uszczelnieniem dławnicowym , wykorzystuje pierścienie ze ściśliwego szczeliwa zamontowane wokół wału lub tulei wału. Dławik ściska szczeliwo, tworząc kontrolowaną powierzchnię uszczelniającą.

Uszczelnienia dławnicowe są jednym z najczęściej stosowanych układów uszczelniających w pompach szlamowych ze względu na prostą konstrukcję, łatwość konserwacji i dobrą odporność na media ścierne.

Jak działa uszczelnienie gruczołu?

Pierścienie uszczelniające są montowane wewnątrz komory dławnicowej wokół tulei wału. Dławik wywiera kontrolowany nacisk na uszczelnienie.

Podstawowa zasada jest taka:

Kompresja uszczelnienia → Kontrolowany kontakt wokół wału → Zmniejszony wyciek

W wielu zastosowaniach pomp szlamowych, do dławnicy wprowadzana jest czysta woda dławicowa. Prawidłowo kontrolowane ciśnienie wody uszczelniającej zapobiega przedostawaniu się szlamu do dławnicy oraz chroni uszczelnienie i tuleję wału.

Zalety uszczelnień dławnicowych

Uszczelnienia dławnicowe są szczególnie atrakcyjne w sytuacjach, w których liczy się prostota i łatwość konserwacji w terenie.

Główne zalety obejmują:

• Prosta i solidna konstrukcja;

• Łatwa kontrola i regulacja;

• Relatywnie niski koszt początkowy;

• Dobra odporność na ścierne zawiesiny;

• Uszczelnienie można wymienić bez konieczności wymiany całego zespołu uszczelnienia mechanicznego;

• Nadaje się do szerokiej gamy zastosowań konwencjonalnych pomp szlamowych;

• Postępujące zużycie sprawia, że ​​stan uszczelnień można stosunkowo łatwo monitorować.

Ważną cechą uszczelnień dławnicowych jest to, że zazwyczaj można spodziewać się niewielkiego, kontrolowanego wycieku. Operatorzy mogą monitorować wyciek i regulować docisk dławnicy w miarę zużycia uszczelnienia.

Ograniczenia uszczelnień dławnicowych

Uszczelnienia dławnicowe mają również pewne wady.

Mogą wymagać ciągłego przepływu wody przez dławik, co może zwiększyć zużycie wody. Nadmierne ciśnienie wody przez dławik lub nieprawidłowe ustawienie uszczelnienia może również przyspieszyć zużycie uszczelnienia i tulei wału.

Jeśli dławik jest zbyt mocno dokręcony, tarcie i wytwarzanie ciepła mogą wzrosnąć. Jeśli jest zbyt luźny, może wystąpić nadmierny wyciek.

Dlatego też wydajność uszczelnienia dławnicowego zależy nie tylko od jakości uszczelnienia, ale także od prawidłowej instalacji, regulacji i kontroli przepływu wody przez dławnicę.

4. Uszczelnienie mechaniczne do pomp szlamowych

A Uszczelnienie mechaniczne wykorzystuje obracającą się i nieruchomą powierzchnię uszczelniającą, aby utworzyć kontrolowany interfejs uszczelniający wokół wału pompy.

W porównaniu z uszczelnieniem dławnicowym uszczelnienie mechaniczne może zapewnić znacznie mniejszy widoczny wyciek, jeśli zostanie prawidłowo dobrane, zainstalowane i obsługiwane.

Uszczelnienia mechaniczne są powszechnie brane pod uwagę w przypadku, gdy szczególnie ważne są kontrola wycieków, szczelność procesu lub wymagania środowiskowe.

Jak działa uszczelnienie mechaniczne?

Podstawowa zasada uszczelniania jest następująca:

Obrotowa powierzchnia uszczelniająca + Nieruchoma powierzchnia uszczelniająca → Kontrolowany interfejs uszczelniający → Niskie przecieki

Powierzchnie uszczelniające pracują w ścisłym kontakcie z bardzo cienką warstwą płynu między nimi. Odpowiednie materiały powierzchni uszczelniających, smarowanie, chłodzenie i warunki pracy są niezbędne dla niezawodnego działania.

Zalety uszczelnień mechanicznych

Uszczelnienia mechaniczne mogą zapewnić szereg korzyści:

• Bardzo niski poziom wycieków przy prawidłowej konstrukcji i obsłudze;

• Lepsze zabezpieczenie pompowanego medium;

• Brak rutynowych zmian w pakowaniu;

• Zmniejszony widoczny wyciek wokół wału;

• Nadaje się do zastosowań, w których konieczne jest zminimalizowanie ryzyka zanieczyszczenia lub utraty produktu;

• Można je stosować w zastosowaniach wymagających ciągłej pracy przy zastosowaniu odpowiednich systemów wspomagających uszczelnienie.

W przypadku żrących lub agresywnych chemicznie szlamów można dobrać odpowiednią kombinację materiałów uszczelnień i elastomerów, zależnie od właściwości płynu.

Ograniczenia uszczelnień mechanicznych

Uszczelnienia mechaniczne są bardziej wrażliwe na warunki pracy niż konwencjonalne uszczelnienia pakunkowe.

Cząsteczki ścierne mogą uszkodzić powierzchnie uszczelnienia, jeśli uszczelnienie nie jest odpowiednio zaprojektowane lub zabezpieczone. Szlam o dużej zawartości części stałych może zatem stanowić poważne wyzwanie.

W zależności od zastosowania uszczelnienie mechaniczne może wymagać odpowiedniego układu płukania, chłodzenia, buforowania lub bariery w celu ochrony powierzchni uszczelnienia i utrzymania odpowiednich warunków pracy.

Uszczelnienia mechaniczne zwykle wiążą się z wyższymi początkowymi kosztami zakupu i instalacji oraz wymagają dokładniejszej instalacji i konserwacji.

Dlatego też, wyboru uszczelnienia mechanicznego nie należy dokonywać tylko dlatego, że jest to bardziej zaawansowana technologia uszczelniania. Musi ono być dopasowane do rodzaju zawiesiny, ciśnienia, temperatury, prędkości i warunków podparcia uszczelnienia.

5. Uszczelnienie ekspelerowe, uszczelnienie dławnicowe i uszczelnienie mechaniczne

Poniższe porównanie stanowi ogólny przewodnik po zastosowaniach pomp szlamowych:

Niniejsza tabela stanowi ogólny przewodnik doboru. Rzeczywista wydajność uszczelnienia zależy od konstrukcji pompy, właściwości szlamu, parametrów roboczych i układu uszczelnień.

6. Jak wybrać odpowiednią uszczelkę do pompy szlamowej

Dobór uszczelnienia należy rozpocząć od uwzględnienia rzeczywistych warunków pracy, a nie od wyboru samego typu uszczelnienia.

Krok 1: Ocena właściwości zawiesiny

Najpierw należy wziąć pod uwagę właściwości pompowanego medium:

• Koncentracja ciał stałych;

• Wielkość cząstek;

• Twardość cząstek;

• Ścieralność;

• Żrący;

• Temperatura;

• Lepkość.

W przypadku silnie ściernych szlamów zawierających cząstki stałe, uszczelnienia ekspelerowe i dławnicowe są często praktycznym wyborem ze względu na ich odporność na cząstki ścierne.

W przypadku mediów żrących, toksycznych, cennych lub wrażliwych na środowisko, uszczelnienie mechaniczne może być preferowanym rozwiązaniem, gdy wymagane są bardzo niskie przecieki i lepsza szczelność.

Jednak warunki ścierne i korozyjne mogą również występować jednocześnie. W takich przypadkach należy starannie dobrać materiały uszczelniające i cały system uszczelniający.

Krok 2: Sprawdź warunki pracy pompy

Przy wyborze uszczelki należy również wziąć pod uwagę:

• Przepływ;

• Głowica pompy;

• Prędkość pompy;

• Ciśnienie wylotowe;

• Ciśnienie ssania;

• Temperatura pracy;

• Praca ciągła lub przerywana.

Wysokie ciśnienie, wysoka temperatura i duża prędkość same w sobie nie determinują automatycznie rodzaju uszczelnienia.

Na przykład, pompa szlamowa o dużej prędkości może nadal wymagać uszczelnienia ekspelerowego lub dławikowego, jeśli szlam jest silnie ścierny. Z kolei zastosowanie o stosunkowo niskim ciśnieniu może wymagać uszczelnienia mechanicznego ze względu na surowe wymogi dotyczące kontroli szczelności.

Właściwym podejściem jest ocena całego obszaru operacyjnego.

Krok 3: Określ wymagania dotyczące szczelności

Tolerancja przecieków jest jednym z najważniejszych czynników wyboru.

Jeżeli dopuszczalny jest niewielki, kontrolowany wyciek, uszczelnienie dławnicowe może okazać się praktycznym i ekonomicznym rozwiązaniem.

Jeśli priorytetem jest zmniejszenie zużycia wody przez gruczoł i warunki pompy są odpowiednie, korzystne może okazać się zastosowanie uszczelnienia ekspelerowego .

Jeśli w danym zastosowaniu wymagany jest bardzo niski widoczny wyciek lub ścisłe zabezpieczenie pompowanego medium, bardziej odpowiednie może okazać się uszczelnienie mechaniczne .

Krok 4: Rozważ dostępność wody uszczelniającej

Wymagania dotyczące wody uszczelniającej mogą mieć znaczący wpływ na koszty operacyjne.

Uszczelnienia dławnicowe zazwyczaj wymagają czystej wody uszczelniającej. Ciśnienie i przepływ wody muszą być odpowiednio kontrolowane. Nadmierne ciśnienie może zwiększyć zużycie wody i zużycie uszczelnienia, a zbyt niskie ciśnienie może spowodować przedostanie się szlamu do dławnicy.

Uszczelnienie ekspelera może w odpowiednich warunkach pracy ograniczyć lub całkowicie wyeliminować ciągły kontakt wody z zewnętrznym gruczołem.

Uszczelnienia mechaniczne mogą również wymagać specjalnego układu płukania, chłodzenia, buforowania lub bariery, w zależności od konstrukcji uszczelnienia i zastosowania.

Dlatego przy wyborze należy wziąć pod uwagę dostępną jakość wody, ciśnienie, przepływ i koszty eksploatacji.

Krok 5: Rozważ możliwości konserwacji

Na wybór najlepszego rozwiązania wpływają również warunki utrzymania obiektu.

Wybierz uszczelkę dławnicową, gdy:

• Ważne jest proste utrzymanie pola;

• Regulację pakowania mogą wykonywać operatorzy;

• Zapasowe opakowanie jest łatwo dostępne;

• Dopuszczalny jest pewien stopień kontrolowanego wycieku;

• Początkowy koszt uszczelnienia musi zostać zminimalizowany.

Należy rozważyć zastosowanie uszczelnienia ekspelerowego, gdy:

• Szlam jest ścierny;

• Ważne jest ograniczenie spożycia wody morskiej;

• Warunki pracy pompy są odpowiednie do uszczelnienia ekspelera;

• Wymagane jest solidne rozwiązanie do pompowania szlamu.

Wybierz uszczelnienie mechaniczne, gdy:

• Wymagany jest bardzo niski stopień przecieku;

• Ważna jest kontrola środowiska i zanieczyszczeń;

• Medium pompowane jest toksyczne, wartościowe lub niebezpieczne;

• Dostępny jest profesjonalny personel konserwacyjny;

• Aplikacja może zapewnić wymagane warunki płukania, chłodzenia, buforowania lub bariery.

7. Czy uszczelki ekspellerowe można stosować bez wody uszczelniającej?

W wielu zastosowaniach pomp szlamowych uszczelnienie ekspelera może działać bez ciągłego dopływu wody do zewnętrznego dławika, ponieważ obracający się ekspeler wytwarza ciśnienie odśrodkowe podczas pracy pompy.

Nie oznacza to jednak, że każda pompa szlamowa z uszczelnieniem ekspelerowym może pracować całkowicie bez wody w każdych warunkach.

Przydatność pracy bez użycia wody lub z ograniczoną ilością wody zależy od takich czynników, jak:

• Prędkość pompy;

• Ciśnienie tłoczenia pompy;

• Warunki ssania;

• Charakterystyka gnojowicy;

• Projekt ekspelera;

• Konfiguracja pompy;

• Warunki uruchamiania i wyłączania.

Z tego powodu przy wyborze rodzaju uszczelnienia ekspelera należy kierować się zakresem roboczym zalecanym przez producenta.

8. Czy uszczelnienia mechaniczne można stosować w przypadku silnie ściernych szlamów?

Tak, ale uszczelnienie mechaniczne musi być specjalnie zaprojektowane i podparte dla danego zastosowania.

Silnie ścierny szlam może spowodować szybkie uszkodzenie powierzchni uszczelnienia mechanicznego, jeśli cząstki ścierne dostaną się do powierzchni uszczelniającej. Dlatego uszczelnienie wymaga odpowiednich materiałów i warunków pracy.

W zależności od zastosowania specjalistyczne uszczelnienie mechaniczne może wykorzystywać:

• Odporne na ścieranie powierzchnie uszczelniające;

• Odpowiednie materiały elastomerowe;

• Płukanie zewnętrzne;

• Płyn buforowy;

• Płyn barierowy;

• Inne systemy wspomagające uszczelnienia.

Ważne jest, aby nie traktować uszczelnienia mechanicznego jako standardowego podzespołu, który można zamontować w dowolnej pompie szlamowej bez oceny warunków procesu.

W przypadku silnie ściernych szlamów uszczelnienie ekspelerowe lub dławikowe może pozostać bardziej praktycznym rozwiązaniem, jeżeli pozwalają na to wymagania dotyczące szczelności.

9. Uszczelnienie wytłaczarkowe, uszczelnienie dławnicowe czy uszczelnienie mechaniczne: które jest lepsze?

Nie ma uniwersalnej odpowiedzi.

Trzy metody uszczelniania rozwiązują różne problemy.

Uszczelnienia ekspelerowe opierają się na wykorzystaniu siły odśrodkowej do kontrolowania szlamu w pobliżu uszczelnienia wału i mogą zmniejszyć zależność od zewnętrznej wody dławikowej.

Uszczelnienia dławnicowe charakteryzują się prostotą, wytrzymałością, łatwością konserwacji i tolerancją na ścierne szlamy.

Uszczelnienia mechaniczne mają priorytet w zakresie małych przecieków i szczelności, wymagają jednak dokładniejszego doboru materiałów, warunków pracy i systemów wspomagających uszczelnienie.

Praktyczne podejście do selekcji można zatem podsumować następująco:

Szlam ścierny + oszczędność wody → Rozważ zastosowanie uszczelnienia ekspelera.

Ścierny szlam + prosta konserwacja → Rozważ zastosowanie uszczelnienia dławnicowego.

Ścisła kontrola przecieków + odpowiednie warunki podparcia uszczelnienia → Rozważ zastosowanie uszczelnienia mechanicznego.

Są to raczej ogólne wytyczne niż uniwersalne zasady. Ostateczny wybór należy potwierdzić w oparciu o rzeczywiste warunki pracy pompy i procesu.

10. W jaki sposób właściwy dobór uszczelnień poprawia niezawodność pompy szlamowej

Uszczelnienie wału ma bezpośredni wpływ na niezawodność pompy szlamowej.

Niewłaściwe uszczelnienie może prowadzić do:

• Nadmierny wyciek;

• Zwiększone spożycie wody morskiej;

• Zużycie wału lub tulei wału;

• Przedwczesne uszkodzenie uszczelnienia;

• Nieplanowana konserwacja;

• Zanieczyszczenie lub rozcieńczenie gnojowicy;

• Wzrost kosztów operacyjnych.

Właściwy dobór uszczelnienia pozwala zachować równowagę między wydajnością uszczelnienia, wymaganiami konserwacyjnymi, zużyciem wody, żywotnością podzespołów i całkowitym kosztem posiadania.

Należy również pamiętać, że na wydajność uszczelnienia wpływa nie tylko sam element uszczelniający. Na żywotność uszczelnienia wpływają: prędkość pompy, stan tulei wału, ciśnienie w komorze uszczelnienia, stężenie szlamu, dokładność montażu oraz procedury obsługi.

Wniosek

Trzy główne metody uszczelniania wału stosowane w pompach szlamowych — uszczelnienia ekspelerowe, uszczelnienia dławnicowe i uszczelnienia mechaniczne — mają swoje mocne strony i ograniczenia.

Uszczelnienie ekspelerowe może być skutecznym wyborem w przypadku zastosowań z ściernymi szlamami, w których ważne jest ograniczenie zużycia zewnętrznej wody uszczelniającej, a warunki pracy pompy są odpowiednie.

A Uszczelnienie dławikowe pozostaje solidnym i praktycznym rozwiązaniem w wielu konwencjonalnych zastosowaniach związanych z szlamem, szczególnie tam, gdzie priorytetem jest łatwa konserwacja, prosta konstrukcja i dobra odporność na cząstki ścierne.

A Uszczelnienie mechaniczne nadaje się do zastosowań, w których kluczowe znaczenie ma bardzo niski poziom przecieków i hermetyczność procesu, pod warunkiem że właściwości szlamu, materiały uszczelnień, system płukania lub bariery i warunki pracy są odpowiednio dobrane.

Najlepsze uszczelnienie wału pompy szlamowej niekoniecznie musi być najnowocześniejsze ani najtańsze. Najlepszym wyborem jest takie, które odpowiada charakterystyce szlamu, ciśnieniu, prędkości, temperaturze, wymaganiom szczelności, warunkom wody uszczelniającej i możliwościom konserwacji konkretnego zastosowania.

Aby zapewnić niezawodną pracę pompy szlamowej, uszczelnienia należy dobierać w kontekście całego układu pompy, a nie jako ich oddzielny element.