Las bombas centrífugas se sellan básicamente mediante cierres mecánicos, mientras que las bombas magnéticas se sellan mediante manguitos de aislamiento de cierre estático. Hay muchos tipos de sellos mecánicos para bombas centrífugas, y los modelos varían, pero hay cinco puntos principales de fuga: el sello entre el manguito y el eje; el sello entre el anillo dinámico y el manguito; el sello entre los anillos dinámico y estático; el sello entre el anillo estático y el asiento del anillo estático; el sello entre la tapa del extremo de sellado y el cuerpo de la bomba. Es muy problemático que la junta de la bomba falle y tenga fugas. Tanto si se trata de una bomba centrífuga como de una magnética, la fuga de líquido es un factor importante que causa accidentes en la producción. A continuación se presenta un análisis y una solución al problema de las fugas causadas por el fallo de la junta.
1. Fuga durante la prueba
Después de la prueba estática del cierre mecánico de la bomba, la fuerza centrífuga generada por la rotación a alta velocidad durante el funcionamiento suprimirá la fuga del medio. Por lo tanto, después de excluir el fallo de los sellos del eje y de la tapa del extremo, la fuga del cierre mecánico durante la prueba de funcionamiento está causada básicamente por el daño de los pares de fricción del anillo dinámico y estático.
Los principales factores que provocan el fallo de la junta del par de fricción son:
(1) Durante el funcionamiento, debido a fenómenos anormales como el vacío y la cavitación, se produce una gran fuerza axial que provoca la separación de la superficie de contacto de los anillos dinámico y estático;
(2) Al instalar la junta mecánica de estanqueidad, la cantidad de compresión es demasiado grande, lo que provoca un grave desgaste y arañazos en la superficie final del par de fricción;
(3) La junta del anillo dinámico está demasiado apretada, y el muelle no puede ajustar la cantidad de flotación axial del anillo dinámico;
(4) La junta del anillo estático está demasiado floja. Cuando el anillo dinámico flota axialmente, el anillo estático se separa del asiento del anillo estático;
(5) Hay sustancias granulares en el medio de trabajo, que entran en el par de fricción durante el funcionamiento. Detecte las caras de los extremos de la junta anular dinámica y estática;
(6) La selección del diseño es incorrecta, la presión de la cara del extremo del sello es demasiado baja o el material de sellado tiene una gran contracción en frío. El fenómeno anterior se produce a menudo durante la operación de prueba. A veces puede eliminarse ajustando adecuadamente el asiento del anillo estático, pero la mayoría de ellos necesitan ser desmontados y sustituidos.
2. Fugas durante la prueba estática de instalación
Una vez instalado y depurado el cierre mecánico, suele ser necesario realizar una prueba estática para observar las fugas. Si la fuga es pequeña, se trata principalmente de un problema con el anillo dinámico o el sello de anillo estático; si la fuga es grande, indica que hay un problema entre los pares de fricción del anillo dinámico y estático. Sobre la base de la observación preliminar de la fuga y el juicio de la ubicación de la fuga, gire manualmente la rueda para observar. Si no hay ningún cambio obvio en la fuga, hay un problema con los sellos de anillo estáticos y dinámicos; si hay un cambio significativo en la fuga durante el giro, se puede determinar que hay un problema con los pares de fricción de anillo dinámicos y estáticos; si el medio de fuga se pulveriza a lo largo de la dirección axial, la mayoría de las veces hay problemas con el sello de anillo dinámico, y si el medio de fuga se pulveriza alrededor o se fuga por el orificio de refrigeración de agua, la mayoría de las veces es el sello de anillo estático el que falla. Además, también pueden existir canales de fuga al mismo tiempo, pero generalmente hay una distinción entre primario y secundario. Siempre que observe con atención y esté familiarizado con la estructura, podrá emitir un juicio correcto.
3. Fallo causado por la pérdida de película lubricante en ambas caras del extremo de sellado.
(1) Debido a la existencia de la carga de sellado de la cara frontal, la bomba se pone en marcha cuando no hay líquido en la cámara de sellado, lo que provoca fricción en seco;
(2) El medio es inferior a la presión de vapor saturado, lo que hace que la película líquida de la cara frontal se destelle y pierda lubricación;
(3) Si el medio es un producto volátil, cuando se producen incrustaciones o bloqueos en el sistema de refrigeración del cierre mecánico, la presión de vapor saturada del medio aumenta debido a la fricción de la cara frontal y al calor generado por el elemento giratorio que agita el líquido, lo que también provoca que la presión del medio sea inferior a su presión de vapor saturada.
4. Avería del cierre mecánico causada por la corrosión
(1) Picaduras y penetración uniforme de la superficie de sellado.
(2) Debido a la soldadura del anillo de carburo de tungsteno y el asiento de acero inoxidable, el asiento de acero inoxidable es propenso a la corrosión intergranular durante el uso;
(3) Los fuelles metálicos soldados, muelles, etc. son propensos a la rotura bajo la acción combinada de la tensión y la corrosión media.
5. Fallo de la junta debido al desgaste de la cara del extremo de la junta
(1) El grado de equilibrio β del cierre mecánico también afecta al desgaste del cierre. En general, el grado de equilibrio β=75% es adecuado. Cuando β<75%, aunque se reduce el desgaste, aumentan las fugas y la posibilidad de que se abra la superficie del cierre. Para cierres mecánicos de alta carga (alto valor PV), debido al gran calor de fricción de la cara del extremo, β es generalmente de 65% a 70%. Para medios de hidrocarburos de bajo punto de ebullición, dado que la temperatura es más sensible a la gasificación del medio, para reducir la influencia del calor de fricción, β es preferiblemente de 80% a 85%.
(2) La escasa resistencia al desgaste, el gran coeficiente de fricción y la excesiva presión de la superficie final (incluida la presión del muelle) del par de fricción acortarán la vida útil del cierre mecánico. Para los materiales comúnmente utilizados, el orden de resistencia al desgaste es: carburo de silicio-grafito de carbono, carburo cementado-grafito de carbono, grafito de cerámica-carbono, grafito de cerámica-carbono pulverizado, grafito de cerámica-carbono de nitruro de silicio, grafito de acero-carbono de alta velocidad, y grafito de carburo-carbono cementado revestido.
(3) Para los medios que contienen partículas sólidas, la entrada de partículas sólidas en la superficie de sellado es la principal causa de fallo del sello. Las partículas sólidas que penetran en la cara del extremo del par de fricción actúan como abrasivos, provocando un grave desgaste y el fallo del cierre. La separación razonable entre la superficie de sellado, el equilibrio del cierre mecánico y el parpadeo de la película de líquido en la cara del extremo del cierre son las principales causas de la apertura de la cara del extremo y la entrada de partículas sólidas.
6. Fugas de cierres mecánicos causadas por errores de instalación, funcionamiento o del propio equipo.
(1) Fugas en cierres mecánicos causadas por una mala instalación. Se manifiesta principalmente en los siguientes aspectos:
1) La superficie de contacto de los anillos dinámicos y estáticos es irregular, y se golpean o dañan durante la instalación;
2) Las juntas anulares dinámicas y estáticas son de tamaño incorrecto, están dañadas o no están bien apretadas;
3) Hay objetos extraños en la superficie de los anillos dinámicos y estáticos;
4) Las juntas en V de los anillos dinámicos y estáticos se instalan en sentido contrario, o se invierten los bordes durante la instalación;
5) Hay fugas en el manguito, la junta no está instalada o la fuerza de prensado es insuficiente;
6) La fuerza del muelle es desigual, el muelle simple no es vertical y las longitudes de los muelles múltiples son diferentes;
7) La cara extrema de la cavidad de la junta no está lo suficientemente vertical con respecto al eje;
8) Hay puntos de corrosión en la parte activa de la junta en el manguito.
(2) Las principales causas de fugas en los cierres mecánicos durante el funcionamiento del equipo son:
1) El movimiento axial del impulsor de la bomba supera la norma, el eje vibra periódicamente, el funcionamiento del proceso es inestable y la presión en la cámara de sellado cambia con frecuencia, lo que provocará fugas periódicas del sello;
2) El par de fricción está dañado o deformado y no puede entrar, provocando fugas;
3) Selección inadecuada de los materiales de las juntas de estanquidad, hinchazón y pérdida de elasticidad;
4) El muelle grande no está en la dirección correcta;
5) La vibración del equipo es demasiado grande durante el funcionamiento;
6) Se forman incrustaciones entre los anillos dinámico y estático y el manguito del eje, lo que hace que el muelle pierda su elasticidad y no pueda compensar el desgaste de la superficie de estanquidad;
7) La junta de estanqueidad está agrietada, etc.
(3) La bomba tiene fugas cuando se vuelve a poner en marcha después de haber estado parada durante un periodo de tiempo. Esto se debe principalmente a la solidificación y cristalización del medio cerca del par de fricción, a la presencia de incrustaciones en el par de fricción y a la corrosión y bloqueo del muelle, lo que provoca la pérdida de elasticidad.
7. Fallo del cierre mecánico por efecto de las altas temperaturas
1. El agrietamiento térmico es un fenómeno de fallo común de las bombas de aceite de alta temperatura, como las bombas de residuos de aceite, las bombas de aceite de reciclaje y las bombas de fondo de torre atmosférica y de vacío. Aparecerán grietas radiales en la superficie del anillo debido a la fricción en seco, la interrupción repentina del agua de refrigeración, la entrada de impurezas en la superficie de sellado y la aspiración.
2. La carbonización del grafito es una de las principales razones del fallo de la junta cuando se utilizan anillos de carbono-grafito. Durante el uso, si el anillo de grafito supera la temperatura permitida (generalmente -105 ~ 250 ° C), la resina precipitará en su superficie, y la resina cercana a la superficie de fricción se carbonizará. Cuando hay aglutinante, se espumará y ablandará, aumentando la fuga de la superficie de sellado y causando el fallo del sello;
3. Las juntas auxiliares (como el caucho fluorado, el EPDM y el caucho integral) envejecen, se agrietan, se endurecen y pierden elasticidad rápidamente tras superar la temperatura permitida. El grafito flexible que se utiliza actualmente tiene una buena resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, pero su elasticidad es escasa. Además, se agrieta con facilidad y se daña fácilmente durante la instalación.