Tenute meccaniche

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Le tenute meccaniche che lavorano in un mezzo liquido generalmente si basano sul film liquido formato dal mezzo liquido tra le superfici di attrito degli anelli mobili e fissi per la lubrificazione. Pertanto, è necessario mantenere il film liquido tra le superfici di attrito per garantire il funzionamento stabile della tenuta meccanica e prolungarne la durata.

A seconda delle diverse condizioni, l'attrito tra gli anelli dinamici e statici della tenuta meccanica sarà il seguente:

(1) attrito a secco:

Non c'è liquido che entra nella superficie di attrito scorrevole, quindi non c'è pellicola liquida, solo polvere, strato di ossido e molecole di gas adsorbite. Quando gli anelli mobili e statici sono in funzione, il risultato è che la superficie di attrito si riscalda e si consuma, provocando perdite.

(2) Lubrificazione perimetrale:

Quando la pressione tra gli anelli mobili e quelli fissi aumenta o la capacità del liquido di formare un film liquido sulla superficie di attrito è scarsa, il liquido verrà spinto fuori dallo spazio. Poiché la superficie non è assolutamente piana, ma irregolare, si verifica un'usura da contatto nel rigonfiamento, mentre le prestazioni di lubrificazione del liquido vengono mantenute nella cavità, con conseguente lubrificazione del contorno. L'usura e il calore della lubrificazione perimetrale sono moderati.

(3) Lubrificazione semiliquida:

C'è del liquido nella fossa della superficie di scorrimento e una sottile pellicola liquida viene mantenuta tra le superfici di contatto, quindi le condizioni di riscaldamento e usura sono buone. Poiché il film liquido tra gli anelli mobili e quelli fissi ha una tensione superficiale alla sua uscita, la fuoriuscita di liquido è limitata.

(4) Lubrificazione liquida completa:

Quando la pressione tra l'anello mobile e quello statico è insufficiente e la distanza aumenta, il film liquido si ispessisce e non c'è contatto solido in questo momento, quindi non c'è fenomeno di attrito. Tuttavia, in questo caso, lo spazio tra l'anello mobile e l'anello statico è grande, quindi non è possibile ottenere l'effetto di tenuta e la perdita è grave. Questo tipo di situazione non è generalmente ammesso nell'applicazione pratica (ad eccezione della tenuta meccanica della membrana controllata).

La maggior parte delle condizioni di lavoro tra gli anelli dinamici e statici della tenuta meccanica sono nella lubrificazione limite e nella lubrificazione semiliquida, e la lubrificazione semiliquida può ottenere il miglior effetto di tenuta nella condizione di coefficiente di attrito minimo, cioè usura e calore soddisfacenti generazione.

Affinché la tenuta meccanica funzioni in buone condizioni di lubrificazione, fattori come le caratteristiche del mezzo, la pressione, la temperatura e la velocità di scorrimento devono essere considerati in modo completo. Tuttavia, la selezione della pressione appropriata tra gli anelli mobili e statici, una struttura di lubrificazione ragionevole e il miglioramento della qualità della superficie di attrito degli anelli mobili e statici sono anche fattori importanti per garantire il lavoro efficace della tenuta.

Diverse strutture per rafforzare la lubrificazione

1. Eccentricità della faccia finale:

In generale le tenute meccaniche, il centro dell'anello mobile, il centro dell'anello stazionario e la linea centrale dell'albero sono tutti in linea retta. Se il centro della faccia terminale di uno degli anelli mobili o dell'anello stazionario è fatto per essere spostato dalla linea centrale dell'albero di una certa distanza, il fluido lubrificante può essere portato continuamente nella superficie di scorrimento quando l'anello ruota per la lubrificazione.

Va sottolineato che la dimensione dell'eccentricità non dovrebbe essere troppo grande, specialmente per l'alta pressione, l'eccentricità causerà una pressione irregolare sulla faccia dell'estremità e un'usura irregolare. Per le tenute ad alta velocità, non è consigliabile utilizzare l'anello mobile come anello eccentrico, altrimenti la macchina vibrerà a causa dell'equilibrio della forza centrifuga.

2. Scanalatura della faccia finale:

È difficile per le macchine ad alta pressione e ad alta velocità mantenere il film liquido tra le superfici di attrito, che viene spesso distrutto dal calore di attrito generato da alta pressione e alta velocità. In questo caso, è molto efficace adottare la scanalatura per rafforzare la lubrificazione. Sia l'anello mobile che l'anello statico possono essere scanalati, che di solito sono realizzati con materiali resistenti all'usura. L'anello mobile e l'anello fisso non devono essere scanalati contemporaneamente, poiché ciò ridurrà l'effetto di lubrificazione. Per evitare il più possibile l'ingresso di sporco o detriti di usura nella superficie di attrito e per sigillare il liquido che scorre nella direzione della forza centrifuga (tipo di deflusso), la scanalatura deve essere aperta sull'anello statico per evitare che lo sporco venga introdotto la superficie di attrito dalla forza centrifuga. Al contrario, quando il liquido scorre contro la forza centrifuga (flusso verso l'interno), la scanalatura dovrebbe essere aperta sull'anello mobile e la forza centrifuga è utile per gettare lo sporco fuori dalla scanalatura.

Le piccole scanalature sulla superficie di attrito sono rettangolari, a forma di cuneo o di altra forma. La scanalatura non dovrebbe essere troppo o troppo profonda, altrimenti le perdite aumenteranno.

3. Lubrificazione a pressione statica:

La cosiddetta lubrificazione idrostatica consiste nell'introdurre direttamente il liquido lubrificante in pressione nella superficie di attrito per la lubrificazione. Il liquido lubrificante introdotto viene fornito da una fonte di liquido separata, come una pompa idraulica. Con questo fluido lubrificante pressurizzato, la pressione del fluido nella macchina è opposta. Questa forma è solitamente chiamata tenuta a pressione idrostatica.

Devono essere prese misure per stabilire la lubrificazione del film di gas per la tenuta meccanica del mezzo gassoso, come l'adozione di una tenuta meccanica a pellicola controllata dalla pressione statica del gas o una lubrificazione solida, ovvero utilizzando materiale autolubrificante come anello di azionamento o anello statico. Finché le condizioni lo consentono, la condizione del mezzo gassoso dovrebbe essere cambiata il più possibile in una condizione del mezzo liquido, il che è conveniente per la lubrificazione e la tenuta.