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Este artículo proporciona una visión general de las 7 formas de sellado dinámico más utilizadas en el diseño mecánico, incluyendo el sello de empaquetadura, el sello mecánico, el sello de gas seco, el sello de laberinto, el sello de aceite, el sello de potencia y el sello espiral.
La cuestión de la estanquidad en los equipos móviles es un problema constante durante el funcionamiento de los mismos. Hoy hemos organizado específicamente los distintos tipos de formas de estanquidad que se utilizan habitualmente en los equipos móviles, incluyendo su ámbito de uso y sus características, para profundizar en la comprensión de todos los problemas de estanquidad.
Según sus características estructurales, la junta de estanqueidad puede dividirse en:
Tipo: embalaje
El problema de la estanquidad de los equipos móviles está siempre presente durante su funcionamiento. Para ayudar a comprender mejor el problema de la estanquidad, hemos organizado los distintos tipos de juntas que se utilizan habitualmente en los equipos móviles, así como su ámbito de uso y sus características.
La empaquetadura suele estar hecha de hilos blandos entretejidos y luego se introduce en una cavidad sellada a través de una tira de sección cuadrada. La presión la crea el prensaestopas, que comprime la empaquetadura y la obliga a presionarse contra la superficie de sellado (la superficie exterior del eje y la cavidad de sellado), lo que produce una fuerza radial con efecto de sellado.
La elección del material de la empaquetadura influye en su eficacia de sellado. En general, los materiales utilizados para la empaquetadura están limitados por la temperatura, la presión y el pH del medio de trabajo, así como por la rugosidad superficialla excentricidad y la velocidad lineal del equipo mecánico en el que trabaja la empaquetadura. Estos factores también afectarán al selección de materiales del embalaje.
La empaquetadura de grafito es una solución muy eficaz para la estanquidad a alta temperatura y alta presión. Es conocida por su resistencia a la corrosión, sus excelentes prestaciones de estanquidad y su funcionamiento estable y fiable.
| Rango de PH del medio aplicable | 0-14 utilizado normalmente para piezas de estanquidad dinámicas |
|---|---|
| Temperatura de la empaquetadura de grafito | -100 ℃ -850 ℃ |
| Presión de la empaquetadura de grafito | 0-30,0MPa |
La empaquetadura de aramida es un tipo de fibra orgánica de alta resistencia. A continuación, la empaquetadura trenzada se impregna con látex PTFE y lubricante.
| Rango de PH del medio aplicable | 2-13 Adecuado para piezas de estanquidad dinámica que contienen partículas sólidas |
|---|---|
| Temperatura de la empaquetadura de grafito | 260 ℃ |
| Presión de la empaquetadura de grafito | 10,0MPa |
Las empaquetaduras de PTFE se fabrican a partir de resina de dispersión de PTFE puro como materia prima. Primero se produce la película de materia prima y después se retuerce, trenza y teje para obtener el material de empaquetadura. Se utiliza ampliamente en válvulas y bombas de industrias con altos requisitos de limpieza, como la alimentaria, la farmacéutica, la papelera y la de fibras químicas, y puede manejar con eficacia medios corrosivos fuertes.
Existen dos tipos de juntas de estanquidad duras: de bucle abierto y de bucle partido.
El anillo de bucle de apertura es un anillo de estanqueidad metálico autotensable que se utiliza en máquinas de pistón como anillos de pistón y en máquinas rotativas como anillos de expansión. El anillo partido es una junta dinámica cilíndrica de contacto superficial que puede utilizarse como junta dinámica rotativa para turbinas de vapor y máquinas aeronáuticas, así como junta alternativa para máquinas de vapor, motores de combustión interna y compresores de pistón (estanquidad entre el vástago del pistón y el cilindro).
Estructura del prensaestopas principal
Clasificación de los anillos de empaquetadura
El cierre mecánico suele constar de dos componentes: el componente giratorio (parte amarilla) y el componente estacionario (parte naranja).
Los componentes se mueven entre sí, y la superficie del anillo estacionario actúa como superficie de sellado primaria de la junta.
Los cierres mecánicos también se denominan cierres frontales.
Según las normas nacionales pertinentes, se definen como dispositivos que constan de al menos un par de caras extremas perpendiculares al eje de rotación. Estas caras extremas se mantienen en contacto y se mueven una respecto a la otra con la cooperación de la presión del fluido, la fuerza elástica o magnética del mecanismo de compensación y una junta auxiliar, evitando así la fuga de fluido.
Los componentes básicos que forman un cierre mecánico son:
El cierre de gas seco es un nuevo tipo de cierre de extremo de eje que utiliza la tecnología de cierre ranurado para el sellado de gas y entra en la categoría de cierres sin contacto.
Las características clave incluyen:
Al tratarse de un sistema de estanqueidad que no requiere mantenimiento ni refrigeración ni aceite lubricante para las superficies de sellado de los extremos, el sello de gas seco está sustituyendo rápidamente al sello de anillo flotante y al sello laberíntico como sello primario del eje para compresores centrífugos de alta velocidad en la industria petroquímica.
Aplicaciones:
La junta Dry Gas Seal es ideal para su uso en compresores centrífugos y otras máquinas de fluidos de alta velocidad en las que es aceptable una pequeña cantidad de fuga de gas de proceso a la atmósfera, como compresores de aire y compresores de nitrógeno.
La junta laberíntica es una serie de dientes de estanquidad anulares dispuestos en secuencia a lo largo del eje giratorio. Estos dientes crean una serie de huecos de interceptación y cavidades de expansión entre ellos.
La junta laberíntica presenta una serie de dientes de sellado anulares dispuestos en un patrón circular a lo largo del eje giratorio. Estos dientes crean una serie de huecos y cavidades que funcionan como juntas.
Las juntas laberínticas son la forma más sencilla de estanquidad entre las etapas y los extremos del eje de los compresores centrífugos.
En función de sus características estructurales, las juntas laberínticas pueden clasificarse en cuatro tipos: lisas, en zigzag, escalonadas y en nido de abeja.
La junta laberíntica lisa se presenta en dos estructuras: integral y de panel. Tiene un diseño sencillo y es fácil de fabricar, pero su rendimiento de sellado es limitado.
El Sello del Laberinto en Zigzag también tiene dos estructuras: integral y panel.
Este tipo de junta laberíntica se caracteriza por su disposición alterna de dientes de estanquidad altos y bajos, con una altura de resalte diferente. La superficie coincidente del eje es una ranura especial cóncavo-convexa.
La disposición de los dientes altos y bajos con las ranuras cóncavas y convexas transforma el espacio de sellado liso en una forma de zigzag, lo que aumenta la resistencia al flujo y mejora la eficacia del sellado.
Sin embargo, sólo puede utilizarse en cilindros o tabiques con una superficie de división horizontal y debe construirse como un tipo de división horizontal.
La junta laberíntica escalonada tiene una estructura similar a la de la junta laberíntica lisa, pero su rendimiento de sellado es similar al de la junta laberíntica en zigzag. Se utiliza normalmente en la cubierta del impulsor y en la placa de equilibrio.
Los dientes de la junta laberíntica en forma de panal están soldados entre sí para formar una compleja cámara de expansión en forma de panal.
Este tipo de junta laberíntica ofrece un rendimiento de estanquidad superior al de otras formas de estanquidad y es ideal para aplicaciones con diferencias de presión significativas, como la junta de la placa de equilibrio de un compresor centrífugo.
La junta laberíntica de nido de abeja tiene un proceso de fabricación complejo, pero cuenta con una lámina de estanquidad de alta resistencia y una excelente capacidad de sellado.
El retén de aceite es un retén de labio autoapretante que se caracteriza por su diseño sencillo, tamaño reducido, bajo coste, fácil mantenimiento y bajo par de resistencia.
Este tipo de junta se utiliza para evitar la fuga de un medio y la intrusión de polvo externo u otras sustancias nocivas. También tiene una compensación limitada del desgaste, pero no es adecuada para aplicaciones de alta presión.
Por ello, se utiliza habitualmente en aplicaciones de baja presión en bombas químicas.
Cuando está en funcionamiento, la presión generada por el impulsor auxiliar de la bomba química equilibra el líquido a alta presión a la salida del impulsor principal, consiguiendo un sellado. Sin embargo, cuando la bomba se detiene, el impulsor auxiliar deja de funcionar, por lo que debe equiparse con una junta de estacionamiento para hacer frente a las posibles fugas que puedan producirse durante el tiempo de inactividad.
El impulsor auxiliar tiene una estructura de sellado sencilla, que proporciona un sellado fiable y una larga vida útil. Gracias a su capacidad para evitar fugas de fluido, se suele utilizar en bombas químicas que transportan medios con impurezas.
Las juntas en espiral son un tipo de juntas dinámicas.
Se mecaniza una ranura en espiral en un eje giratorio o en un eje que contenga un manguito, y se rellena un medio de sellado entre el eje y el manguito.
La rotación del eje hace que la ranura en espiral tenga un efecto de bomba, impidiendo así la fuga del líquido de sellado.
Su rendimiento de estanquidad depende del ángulo de la espiral, el paso, la anchura del diente, la altura del diente, la longitud del diente y la separación entre el eje y el manguito.
Al no haber fricción entre las juntas, tiene una larga vida útil. Sin embargo, debido a las limitaciones del espacio estructural, la longitud de la espiral suele ser corta, lo que limita su capacidad de sellado.
Cuando la bomba funciona a velocidades reducidas, su eficacia de sellado disminuye considerablemente.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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