Vad är enpumpaxeltätning?
Axeltätningar förhindrar att vätska läcker ut från en roterande eller fram- och återgående axel. Detta är viktigt för alla pumpar och för centrifugalpumpar finns flera tätningsalternativ tillgängliga: packningar, läpptätningar och alla typer av mekaniska tätningar – enkla, dubbla och tandemtätningar inklusive patrontätningar. Roterande deplacementpumpar som kugghjulspumpar och vingpumpar finns tillgängliga med packnings-, läpp- och mekaniska tätningsarrangemang. Kolvpumpar medför olika tätningsproblem och förlitar sig vanligtvis på läpptätningar eller packningar. Vissa konstruktioner, såsom magnetdrivna pumpar, membranpumpar eller peristaltiska pumpar, kräver inte axeltätningar. Dessa så kallade "tätningslösa" pumpar inkluderar stationära tätningar för att förhindra vätskeläckage.
Vilka är de viktigaste typerna av pumpaxeltätningar?
Förpackning
Packningen (även känd som axelpackning eller packboxpackning) består av ett mjukt material, som ofta är flätat eller format till ringar. Detta pressas in i en kammare runt drivaxeln som kallas packbox för att skapa en tätning (Figur 1). Normalt appliceras kompression axiellt på packningen men det kan också appliceras radiellt med ett hydrauliskt medium.
Traditionellt tillverkades packningar av läder, rep eller lin, men består numera vanligtvis av inerta material som expanderad PTFE, komprimerad grafit och granulerade elastomerer. Packningar är ekonomiska och används ofta för tjocka, svårförseglade vätskor som hartser, tjära eller lim. Det är dock en dålig tätningsmetod för tunna vätskor, särskilt vid högre tryck. Packningarna misslyckas sällan katastrofalt och kan snabbt bytas ut under schemalagda driftstopp.
Packningstätningar kräver smörjning för att undvika friktionsvärme. Detta kommer vanligtvis från själva pumpvätskan, som tenderar att läcka något genom packningsmaterialet. Detta kan vara kladdigt och är ofta oacceptabelt vid korrosiva, brandfarliga eller giftiga vätskor. I dessa fall kan ett säkert, externt smörjmedel appliceras. Packning är olämplig för tätning av pumpar som används för vätskor som innehåller slipande partiklar. Fasta ämnen kan bäddas in i packningsmaterialet och detta kan sedan skada pumpaxeln eller packboxväggen.
Läpptätningar
Läpptätningar, även kända som radiella axeltätningar, är helt enkelt cirkulära elastomera element som hålls på plats mot drivaxeln av ett styvt yttre hölje (Figur 2). Tätningen uppstår genom friktionskontakten mellan "läppen" och axeln och denna förstärks ofta av en fjäder. Läpptätningar är vanliga inom hydraulindustrin och kan hittas på pumpar, hydraulmotorer och ställdon. De fungerar ofta som en sekundär reservtätning för andra tätningssystem, såsom mekaniska tätningar. Läpptätningar är i allmänhet begränsade till låga tryck och är också dåliga för tunna, icke-smörjande vätskor. Flera läpptätningssystem har framgångsrikt använts mot en mängd olika viskösa, icke-slipande vätskor. Läpptätningar är inte lämpliga för användning med slipande vätskor eller vätskor som innehåller fasta ämnen eftersom de är känsliga för slitage och mindre skador kan leda till fel.
Mekaniska tätningar
Mekaniska tätningar består i huvudsak av ett eller flera par optiskt plana, högglanspolerade ytor, en stationär i huset och en roterande, anslutna till drivaxeln (Figur 3). Ytorna kräver smörjning, antingen av själva den pumpade vätskan eller av en barriärvätska. I själva verket är tätningsytorna endast i kontakt när pumpen står stilla. Under användning bildar smörjvätskan en tunn, hydrodynamisk film mellan de motstående tätningsytorna, vilket minskar slitage och underlättar värmeavledning.
Mekaniska tätningar kan hantera ett brett spektrum av vätskor, viskositeter, tryck och temperaturer. En mekanisk tätning bör dock inte köras torr. En viktig fördel med mekaniska tätningssystem är att drivaxeln och höljet inte är en del av tätningsmekanismen (som är fallet med packnings- och läpptätningar) och därför inte är utsatta för slitage.
Dubbla tätningar
Dubbeltätningar använder två mekaniska tätningar placerade rygg mot rygg (Figur 4). Utrymmet inuti de två uppsättningarna tätningsytor kan hydrauliskt trycksättas med en barriärvätska så att filmen på tätningsytorna som behövs för smörjning blir barriärvätskan och inte det medium som pumpas. Barriärvätskan måste också vara kompatibel med det pumpade mediet. Dubbeltätningar är mer komplexa att använda på grund av behovet av trycksättning och används vanligtvis endast när det är nödvändigt att skydda personal, externa komponenter och omgivande miljö från farliga, giftiga eller brandfarliga vätskor.
Tandemtätningar
Tandemtätningar liknar dubbeltätningar men de två uppsättningarna mekaniska tätningar är riktade i samma riktning snarare än rygg mot rygg. Endast produktsidans tätning roterar i den pumpade vätskan, men läckage över tätningsytorna förorenar så småningom barriärsmörjmedlet. Detta får konsekvenser för den atmosfäriska sidotätningen och den omgivande miljön.
Patrontätningar
En patrontätning är ett förmonterat paket av mekaniska tätningskomponenter. Patronkonstruktionen eliminerar installationsproblem som behovet av att mäta och ställa in fjäderkompressionen. Tätningsytorna skyddas också från skador under installationen. I konstruktionen kan en patrontätning vara en enkel-, dubbel- eller tandemkonfiguration inuti en packbox och byggd på en hylsa.
Gasbarriärtätningar.
Dessa är dubbla säten i patronform med ytor konstruerade för att trycksättas med en inert gas som barriär, vilket ersätter den traditionella smörjvätskan. Tätningsytorna kan separeras eller hållas i lös kontakt under drift genom att justera gastrycket. En liten mängd gas kan läcka ut i produkten och atmosfären.
Sammanfattning
Axeltätningar förhindrar att vätska läcker ut från en pumps roterande eller fram- och återgående axel. Ofta finns flera tätningsalternativ tillgängliga: packningar, läpptätningar och olika typer av mekaniska tätningar – enkla, dubbla och tandemtätningar, inklusive patrontätningar.
Publiceringstid: 18 maj 2023