Elaborarea Unei Metodologii de Reconditionare a Pompelor Centrifuge

Introducere

În domeniul industrial utilajele dinamice reprezentate de pompe, compresoare și motoare electrice, sunt foarte întâlnite, mai ales în industria chimică, cea farmaceutică sau în prelucrarea petrolului și a gazelor. Astfel, se poate considera că un studiu asupra acestor utilaje este necesar, mai ales dacă vrem să ajungem să studiem, odată cu analiza acestor utilaje, și un domeniu, mai puțin cunoscut, dar foarte important pentru o pompă, și anume domeniul etanșărilor mecanice.

Înainte de apariția etanșărilor mecanice , etanșarea într-o pompă se făcea cu ajutorul șnurului de etanșare, șnur care era confecționat din diferite materiale concepute să reziste la anumite temperaturi și presiuni, acestea folosindu-se și azi, dar în aplicații statice (de ex: cuptoare), nefiind la fel de eficiente dacă sunt utilizate în utilaje dinamice.

Astfel a fost necesar realizarea unor etanșări care să poată să combine, atât mișcarea de rotație a axului unei pompe, cât și capacitatea de a etanșa pompa. În realizarea lor s-a dorit ca frecarea, datorată mișcării de rotație, frecarea dintre cele două fete ale unei etanșări să fie cât mai mică. S-au căutat soluții tehnice de evitare a apariției frecării și diminuarea efectelor care o presupune aceasta, și anume temperaturi și uzuri ridicate. Acest lucru se poate face prin realizarea unor suprafețe de contact cu rugozitatea cât mai mică, astfel încât frecarea să fie minimă, ajungându-se până la rugozități de până la sub 1µm realizate prin lepuire sau polisare.

Un alt aspect important îl reprezintă materialul din care sunt confecționate inele de etanșare, acesta trebuind să fie cât mai dur, pentru că uzurile să fie cât mai mici, și cu o conductibilitate termică foarte bună, pentru disiparea căldurii, și care să reziste șocurilor termice ce apar atunci când etanșarea este răcita de instalația de racire a etanșării. Materialele care ajung să respecte aceste criterii, cum ar fi carbura de siliciu SiC sau carbura de tungsten TE sunt materiale care au duritatea apropiată de cea a diamantului și pentru care singura metodă de confecționare a inelelor, o reprezintă sinterizarea.

Odată cu aceste inele, nu trebuie ignorante nici O-ring urile sau burdufurile care realizează etanșarea secundară într-o etanșare mecanică. Materialele acestora trebuind corespundă unor serii de cerințe privind presiunea, temperatura sau natura fluidului vehiculat, cel mai indicat fiind cauciucul. Odată cu dezvoltarea industriei chimice, s-au descoperit materiale care pot fi utilizate pentru toate aplicațiile din industrie, aici O-ring urile de VITO sau KALEER fiind reprezentative.

Progresul acestor etanșări mecanice, reprezentat prin apariția unor noi și noi tipuri de etanșări, apariția unor noi materiale a O-ringurilor, sau dispunerea într-o anumită configurație a etanșărilor în interiorul pompelor au dus la evidente avantaje pentru inteprinderi, ilustrate prin reducerea costurilor de întreținere și mentenanța a utilajelor dinamice, reducerea montării și reglării unei etanșări mecanice (este cazul etanșărilor cartuș sau etanșărilor modulare), reducerea pierderilor de fluid vehiculat, acest lucru fiind benefic în protecția mediului înconjurător, în ceea ce privește substanțele chimice periculoase, sau în protecția muncii și a evitarea accidentelor, privitor la substanțele puternic explozive.

Locul de desfășurare al lucrării l-a reprezentat firma CONTURO INDUSTRIAL, firma ce se ocupă cu comercializarea și recondiționarea de etanșări mecanice statice și dinamice utilizate în domeniul industrial. Lucrarea a fost realizată sub îndrumarea directorului general, domnul Constantinescu Theodor și sub îndrumarea domnului Farcaș Ion, specialist în etanșări mecanice.

În cadrul desfășurării lucrării s-au avut în vedere următoarele obiective:

realizarea unei recondiționări a unei pompe centrifuge multietajată

prezentarea de date generale și clasificări ale pompelor ale acestora (părți componente, caracteristici tehnice, modul de funcționare, etc.)

prezentarea generală a etanșărilor mecanice, clasificarea și elementele caracteristice acestora

elaborarea unei proceduri de recondiționare a unei pompe centrifuge multietajate, având înglobata și pașii de urmat în recondiționarea unei etanșări mecanice

Studiul bibliografic

Caracteristicile generale ale pompelor

Pompele fac parte din categoria utilajelor dinamice din care mai fac parte compresoarele și motoarele electrice.

Compresoarele sunt mașinile hidraulice care vehiculează fluide compresibile (aer, gaze), în scopul modificării presiunii lor.

Motorul electric (electro-motor) este un dispozitiv electromecanic ce transformă energia electrică în energie mecanică.

Pompele sunt mașini care transformă energia mecanică în energie hidraulică sau pneumatică, făcând parte din categoria generatoarelor hidraulice.

Orice tip de pompă se caracterizează prin următorii parametrii:

Debitul pompei- se notează cu Q și reprezintă cantitatea de lichid care trece prin secțiunea de ieșire în unitatea de timp [mc/h]

Sarcina sau înălțimea de pompare H – reprezintă energia specifică totală primită de lichid la trecerea lui prin pompă [m]

Puterea utilă Pu – este puterea transferată lichidului [kw]

Turația n – rotația de antrenare a pompei [rot/min]

Cele mai utile curbe din punct de vedere al exploatării pompelor sunt:

Curba caracteristică debit/înălțime de pompare (eventual pentru diferite turații sau diameter de rotor)

Curba pierderilor de sarcină a instalației funcție de debit (curba caracteristică a instalației)

Curba randamentului funcție de debit (eventual pentru diferite turații sau diametre de rotor)

Curba puterii în funcție de debit

Curba NPSH necesar funcție de debit

Suprapunerea famiilor de curbe mai sus menționate reprezintă chiar caracteristică universală de funcționare a pompei și poate fi urmărită în figură 1.

Pierderile de sarcină prin frecare, care dau dependent curbei caracteristice a instalației de debit se poate calcula cu formula (ecuația Darcy-Weisbach):

Hf = fx L/DxV2/2g

Unde:

Hf – pierderi de sarcină datorate frecării

L – lungimea conductei

D – diametrul conductei

v – viteza de curgere a fluidului în conducte

g – accelerația gravitațională

f – coeficient de frecare determinat experimental, care pentru curgeri turbulente depinde de rugozitatea conductei la interior și de numărul Reynolds:

R= VxD/u

Unde:

D – diametrul interior al conductei

V – viteza medie

u – vâscozitatea cinematică a fluidului

Fig. 1.1 – Caracteristica universală de funcționare a pompei

Clasificarea pompelor

După numărul de fluide, pompele pot fi:

a) cu un fluid (cel transportat) – primesc energia necesară de la un corp solid (ex: piston)

b) cu două fluide (cel motor și cel transportat) – primesc energia de la fluidul motor

După starea de agregare a fluidului transportat:

a) pompe hidraulice (pentru lichide)

b) pompe pneumatice (pentru gaze)

După numărul de curse active pe rotație:

a) cu simplu efect (fluidul este pompat de o singură față a pistonului, iar cursa activă este într-un singur sens)

b) cu dublu efect (fluidul este pompat de ambele fețe ale pistonului, iar cursele din ambele sensuri sunt active)

După principiul de funcționare și soluția constructivă sunt:

Pompe centrifuge

Pompe de aspirație

Pompe liniare

Pompe dublu aspirante

Pompe multietajate verticale

Pompe multietajate orizontale

Pompe submersibile

Pompe cu autoamorsare

Pompe cu flux axial

Pompe volumetrice:

Pompe cu dublu efect

Pompe de putere

Pompe rotative

Pompe axiale

2.1 Pompe hidraulice

Pompele hidraulice cu piston utilizează principiul transmisiilor hidrostatice. Astfel, la pompele hidraulice pistonul pompei este acționat direct de un motor hidraulic. Motorul este acționat de către fluidul introdus de la suprafață, unde se află generatorul hidraulic.

Pompele hidraulice deplasează un lichid de la presiunea inferioară din aval (ex. un nivel hidraulic inferior), la presiunea superioară din amonte (ex un nivel hidraulic superior).

Diferența de presiune pe care o învinge pompa, exprimată de obicei în m coloană de apă, constituie înălțimea de ridicare a pompei, care este mai mare decât diferența dintre presiunile din amonte și aval, datorită pierderilor din pompă și conductele sale. Volumul de lichid deplasat în unitatea de timp este debitul pompei, exprimat de obicei în mc/s. Puterea necesară pentru pompare este proporțională cu debitul pompei și cu înălțimea de ridicare.

După felul mecanismului mobil pompele hidraulice se clasifică în:

Pompe cu piston (pompă de injecție la motoarele cu ardere internă, pompa cu pistoanele în linie, pompele folosite la pomparea petrolului din zăcămintele cu energia epuizată,pompa folosită în medicină ca înlocuitor al inimii-pompa cord)

Pompe rotative (pompa cu palete, pompa cu roți dințate, pompa cu lanț și roata dințată, pompa cu șurub – pompa lui arhimede, pompa cu rotoare profilate)

Pompe cu membrană – pompa peristaltică

Pompe cu rotor – pompa axială, semiaxială(diagonală), radială(centrifugă), pompa submersivă folosită la foraje.

Pompe cu piston

O pompă cu piston este un agregat pentru transportul lichidelor și gazelor. Un piston care se deplasează într-un cilindru efectuează în primul tact admisia prin supapa de admisie, apoi se elimină volumul admis prin supapa de evacuare.

La transportul lichidelor cu ajutorul pompelor cu piston se pot atinge presiuni foarte mari, iar volumul poate fi definit exact. Acționarea se poate face manual sau automat.

Dezavantajul pompei cu piston este pulsația de transport care apare în conducte și care provoacă oscilații mecanice puternice. De aceea, acolo unde sunt necesare volume mari, se folosesc pompe care lucrează decalat, precum și atenuatori de presiune.

Pompele cu piston prezintă avantajul că pot realiza valori mari ale presiunilor de lucru, peste 200 bari, fapt care compensează neajunsurile debitării neuniforme. Sunt întâlnite la bordul navelor, îndeosebi la instalațiile la care condițiile de funcționare pe aspirație sunt grele( instalația de transfer combustibil și ulei, etc.). Realizează debite specific relative mici, însă au și unele avantaje nete față de alte mașini hidraulice:

Asigură o aspirație uscată

Pot manipula lichide calde și reci

Vâscozitatea de lucru poate fi oricât de mare

Fluidul de lucru poate avea în componența sa chiar și suspensii mecanice

Fig. 2.1 – Pompa cu piston

2.2 Pompe centrifuge

Pompa centrifugă convertește energia cinetică a fluidului imprimată de rotor în energie potențială la refularea pompei .

Lichidul intră în fantele rotorului unde este accelerat continuu până la porțiunea exterioară a acestuia. Atunci când părăsește rotorul, viteza este maximă. El intră în zona de refulare a carcasei, unde secțiunea de curgere se mărește și viteza lichidului scade. Aici are loc conversia energiei cinetice în energie potențială. Aceasta poate fi descrisă cu una din formele ecuației lui Bernoulli:

p+pgh+pv2/2 = ct ( energia statică + energia potentială + energia cinetică = constanta)

Fig. 2.2 – Pompa centrifugă

Pompele centrifuge monoetajate

Au carcasa spirală și rotorul de tip închis, în simplu flux. Arborul se rotește într-un lagăr cu doi rulmenți radial cu role și un rulment radial cu bile, montați în corpul lagăr, care susțin întreg ansamblul. Etanșarea pompei la trecerea arborelui prin corpul de etanșare este realizată cu garnitură de azbest grafitat.

În montajul curent, ștuțul de refulare este îndreptat în sus, dar prin demontarea pompei, carcasa poate fi rotită astfel încât ștuțul de refulare să fie dispus orizontal sau vertical, în funcție de necesitățile instalației. În figura 2.3 este prezentată soluția constructivă pentru o pompă centrifugă orizontală monoetajată cu următoarele componente:

Fig. 2.3 – Pompa centrifugă orizontală monoetajată

Fig. 2.4 – Schema simplificată a pompei centrifuge monoetajată

Principiul de funcționare:

Pompa primește energia mecanică de la motorul eă de rotor în energie potențială la refularea pompei .

Lichidul intră în fantele rotorului unde este accelerat continuu până la porțiunea exterioară a acestuia. Atunci când părăsește rotorul, viteza este maximă. El intră în zona de refulare a carcasei, unde secțiunea de curgere se mărește și viteza lichidului scade. Aici are loc conversia energiei cinetice în energie potențială. Aceasta poate fi descrisă cu una din formele ecuației lui Bernoulli:

p+pgh+pv2/2 = ct ( energia statică + energia potentială + energia cinetică = constanta)

Fig. 2.2 – Pompa centrifugă

Pompele centrifuge monoetajate

Au carcasa spirală și rotorul de tip închis, în simplu flux. Arborul se rotește într-un lagăr cu doi rulmenți radial cu role și un rulment radial cu bile, montați în corpul lagăr, care susțin întreg ansamblul. Etanșarea pompei la trecerea arborelui prin corpul de etanșare este realizată cu garnitură de azbest grafitat.

În montajul curent, ștuțul de refulare este îndreptat în sus, dar prin demontarea pompei, carcasa poate fi rotită astfel încât ștuțul de refulare să fie dispus orizontal sau vertical, în funcție de necesitățile instalației. În figura 2.3 este prezentată soluția constructivă pentru o pompă centrifugă orizontală monoetajată cu următoarele componente:

Fig. 2.3 – Pompa centrifugă orizontală monoetajată

Fig. 2.4 – Schema simplificată a pompei centrifuge monoetajată

Principiul de funcționare:

Pompa primește energia mecanică de la motorul electric de antrenare prin intermediul arborelui 4 și o transmite fluidului de lucru prin intermediul paletelor 2 ale rotorului 1. Rotorul are formă de disc, cu palete curbe dispuse normal pe suprafața sa. Curbura paletelor este de regulă în spatele sensului de rotație, fiind determinată de condițiile cinematice ale deplasării fluidului în rotor.

La pompele centrifuge, intrarea fluidului în pompă se face axial. La intrare, fluidul întâlnește paletele motorului și, prin interacțiunea cu acestea, este dirijat în canalele cuprinse între palete și discurile rotorului. Deplasarea particulelor de fluid antrenate de rotor către periferia acestuia este determinată de acțiunea forțelor centrifuge. La ieșirea din rotor, particulele au viteze mari, deci energie cinetică mare. În carcasa spirală viteza lor scade, iar presiunea venei de fluid crește.

Carcasa spirală are rolul de a prelua energia cinetică fără pierderi la trecerea prin rotor și de a conduce fluidul cu energia cinetică dată către refulare. În plus, ea transformă energia cinetică în energie potențială atunci când refularea pompei este închisă.

Din punctul de vedere al posibilităților de antrenare, în afara motoarelor electrice (de curent alternativ, uneori de curent continuu) se pot întâlni și situații când pompele sunt cuplate la motoare hidraulice, la turbine sau la motoare termice.

Fig. 2.5 – Funcționarea unei pompe centrifuge

Performanțe

Pompele centrifuge se construiesc pentru debite medii (până la 0,5-1 mc/s) și presiuni mici și medii (până la 9 bar), realizează pe aspirație sarcini de până la 7 m coloană de apă și sunt folosite frecvent pentru transferul lichidelor puțin vâscoase.

Domenii de utilizare

Pompele centrifuge monoetajate sunt destinate vehiculării lichidelor murdare cu suspensii abrasive; ca de ex pulpă de bauxită, nisip, noroi de foraj, și alte lichide abrasive, în amestec solid său lichid în proporție de max.30 %, având temperatura lichidului vehiculat de max.105 grade C.

În instalațiile navale cu tubulaturi, pompele centrifuge sunt utilizate la vehicularea apei în instalațiile de balast, de stins incendiu, alimentare cu apă, instalații de transfer marfă ale petrolierelor, în instalațiile cu tubulaturi ale motoarelor. Mașinile centrifugale pot lucra și în sensul conversiei hidro-mecanice, caz în care se numesc turbine. La turbine, fluidul intră în rotor pe direcție radială și iese în sens axial. Intrarea în rotor nu se face direct ca la pompa, ci prin intermediul unui aparat director. Paletele aparatului director se pot roti, rotirea lor producând schimbarea turației. Asemenea pompe sunt des întâlnite în :

industria petrolieră – evacuare zgura și cenușă

industria extractivă – la evacuare și tranzitare-vehiculare noroi de foraj

construcții hidrotehnice-hidro-transport, suspensii abrasive fine

Pompele centrifuge multietajate

Cu astfel de pompe se realizează presiuni de pompare echivalente a 2000 m coloană de lichid (30 de trepte la o turație de 50 rot/s), față de 60 m la pompele monoetajate. În figură 7 se prezintă o secțiune transversal printr-o pompă centrifugă în 4 etaje. Fluidul intră în pompă din stânga sus și trece prin fiecare dintre cele 4 rotoare în serie, trecând de la stânga la dreapta. Apa trece prin volute astfel încât refularea de la primul rotor reprezintă aspirația celui de-al doilea și tot așa mai departe. Etajul unei asemenea pompe este definit ca fiind porțiunea de pompă centrifugă compusă dintr-un rotor și componentele sale asociate. Toate pompele care au mai mult de un ansamblu rotoric sunt denumite multietajate.

Fig. 2.6 – Pompa centrifugă multietajată

Pompe volumetrice

Pompele centrifuge și cele volumetrice au în comun unele caracteristici de bază prevăzute din proiectare. Astfel, ambele necesită un volum adecvat și constant de aspirație pentru a asigura volumele și presiunile de fluid prevăzute de către producători. În plus ambele sunt afectate de variațiile propietăților fizice ale fluidului vehiculat: greutatea specifică, vâscozitatea și de caracteristicile de curgere prin pompă.

Spre deosebire de pompele centrifuge, pompele volumetrice sunt proiectate să înlocuiască un anumit volum de lichid la fiecare ciclu complet de funcționare. Ca urmare, funcționarea acestora nu se modifică în urma schimbărilor din sistemul aval. Cu toate acestea există și excepții. Unele tipuri de pompe volumetrice, cum sunt pompele cu șnec, sunt extrem de sensibile la variațiile din sistemul de presiune. Din acest motiv, sistemul trebuie protejat la suprapresiune.

Pompele volumetrice se întâlnesc într-o mare varietate de configurații. Fiecare soluție constructivă are o funcție specifică și trebuie selectată pe baza eficacității și a fiabilității într-o aplicație specifică. Cele mai importante tipuri de astfel de pompe sunt pompele cu șurub, cu palete și cu lobi.

Pompe cu șnec

Pompele cu șurub sau cu șnec fac parte din grupul pompelor volumetrice. Partea fixa, statorul, și cea mobilă, rotorul, sunt componentele principale. Mișcarea de rotație a axului pompei generează o mișcare oscilatorie a rotorului în interiorul statorului. Forma constructivă elicoidală a celor două componente principale asigură închiderea și deschiderea succesivă a cavităților interioare permițând vehicularea fluidului de lucru.

Datorită formelor geometrice ale rotorului și statorului, zona de contact dintre acestea formează linia de etanșare a pompelor cu șurub asigurând astfel bune capabilități de autoamorsare și de creare a unei presiuni de refulare ridicate indiferent de viteză de rotație a motorului. În același timp, este posibilă schimbarea sensului de rotație a pompei, acest lucru fiind util în cazul implementării acestora în instalații deja existente.

Pompa cu șnec include următoarele elemente principale:

rotorul, care are o formă elicoidală și realizează o mișcare de rotație excentrică prin intermediul axului de cuplare, sistemelor de cuplare și axul motorului.

statorul, care nu se rotește și are aceeași formă ionternă și aceeași dimensiuni ca rotorul. În funcție de fluidul de lucru, materialele de construcție ale statorului ( cauciuc natural, Viton, EPDM, NBR, PTFE) sunt special alese pentru a asigura o rezistență chimică și mecanică de lungă durată.

sistemele de cuplare, care sunt utilizate pentru a se putea genera mișcarea de rotație transmisă de motorul axului de cuplare și rotorului pompei. Protecția sistemului de conectare dintre axul motorului și axul de cuplare, precum și a zonei de conectare dintre axul de cuplare și rotor este realizată cu garnitură specială în interiorul cărora se introduce lichid special de lubrifiere, fapt care asigură o durată de viață mai lungă.

etanșări- pompele cu șurub pot fi echipate cu diferite variante de etanșare, în funcție de condițiile de lucru. Cele mai comune variante de etanșare sunt etanșările moi și etanșările mecanice (simple duble,spate în spate,cu bariera de lichid etc.)

Fig. 2.7 – Pompa cu șnec

Pompele cu șnec sunt create special pentru a vehicula lichide foarte dificile, precum ciment, nămol, ciocolată, polimeri și alte lichide vâscoase cu un grad de fluidizare redus. Cele mai importante caracteristici și avantaje ale acestora sunt:

debit continuu,fără pulsații

excelente capabilități de autoamorsare: înălțime de aspirație cca.8,5m

instalare în orice poziție de lucru

schimbarea sensului de rotație

vehicularea de lichide cu vâscozitate ridicată (maxim 3000000 mPa) și conținut mare de particule (maxim 35%, particule cu dimensiunea maximă de 150 mm)

rotor și stator din diferite materiale

Etanșări mecanice

Etanșările sunt părți componente ale unui ansamblu care îndeplinesc următoarele funcții:

separa spații în care se afla fluide la presiuni diferite;

împiedica pătrunderea în zonele cuplelor de frecare sau a unor organe active ale circuitelor hidraulice, a impurităților (contaminanților solizi, lichizi, gazoși).

împiedica scăpările de lubrifiant.

Etanșările mecanice denumite și presetupe, sunt cele mai utilizate sisteme de etanșare a arborilor în mișcare de rotație cu scopul de a preveni scurgerea fluidului vehiculat. O etanșare mecanică trebuie să conțină patru componente funcționale: o suprafață de etanșare primară, o suprafață de etanșare secundară, un sistem de acționare și unul conducător.

Etanșările mecanice simple sunt utilizate cu preponderenta în aplicații de etanșare în medii lichid/gaz precum etanșarea arborelui pompelor centrifugale și volumetrice, a pompelor auto și a instalațiilor de aer condiționat.

Etanșările mecanice sunt de asemenea folosite și în aplicații de etanșare în medii gaz/gaz precum etanșarea arborelui agitatoarelor și a mixerelor, a suflantelor și a compresoarelor. În aceste situații sunt utilizate etanșări mecanice duble cu injecție de lichid pentru a asigura lubrefierea suprafețelor de etanșare.

Aplicațiile de etanșare în medii lichid/lichid utilizează garnituri de etanșare mecanică tip cartuș având de o parte fluidul procesat și de cealaltă parte bariera de lichid.

Garniturile pentru etanșări mecanice au înlocuit în mare măsură sistemele de etanșare pe bază de șnur de etanșare, deoarece nu necesită întreținere și asigură un grad de etanșare net superior.

3.1 Elementele esențiale ale unei etanșări mecanice

Cele 3 elemente esențiale ale unei etanșări mecanice:

fețele de etanșare : o față ce se rotește odată cu axul și una staționară aflată în capacul pompei

etanșarea secundară: aceasta se referă la elementul de etanșare ( O-ring ) ce se rotește odată cu axul și cel staționar aflat în capacul pompei

părțile metalice: ce transmit cuplul și asigură o forță axială mecanică ce menține fetele în contact ( arcurile )

Fig. 3.1 – Elementele unei etanșări mecanice

3.2 Cerințele esențiale pentru o bună funcționare a unei etanșări mecanice

Cerințele esențiale:

fețele etanșării trebuie să fie plane și lustruite

fețele etanșării trebuie să fie instalate perpendiculare pe ax

forța arcului trebuie să fie suficientă astfel încât să mențină contactul între fețe

Fig. 3.2 – Aria de contact in functie de rugozitate

Fluidul din pompă și aria etanșării

Fluidul vehiculat de pompă va intra în contact cu fețele etanșării și cu celălalte zone ale etanșării, iar presiunea și temperatura fluidului depinde de localizarea să în aceste spații ale etanșării ce va determina starea acestuia: lichid, gazos, solid sau amestec.

Fig. 3.3 – Schema simplificată a etanșării in pompă

Câteva lucruri despre scurgeri și uzura în etanșările mecanice:

scurgerile normale permit lubrifierea, necesară pentru eliminarea uzurii fețelor

ratele normale de scurgere variază între constant (inmăsurabil) sau temporar (prezența unor vapori foarte mici). Scurgerile pot fi constante, progresive sau neregulate.

acestea pot fi lichide, gazoase și /sau solide.

etanșările foarte bune tind să aibă o rată foarte mică de uzură și scurgeri.

marea majoritate a etanșărilor mecanice nu se uzează niciodată și sunt scoase din uz din cu totul alte motive.

defecțiunile unei etanșări mecanice pot să apară din cauza unor motive diverse; unele defecțiuni pot să apară ca interacțiune a tribologiei asupra interfeței.

b ) Forțele efective într-o etanșare mecanică:

forța axială și radială

forțele de închidere și deschidere

forțele hidrostatice și hidrodinamice

3.3 Clasificarea etanșărilor mecanice

3.3.1 Clasificate după aranjament și configurație

Există o mare varietate de tipuri de etanșări mecanice, fiecare tip fiind utilizat pentru diferite mașini, fluide și procese. Selecția celor mai bune tipuri nu este întotdeauna ușoară, alegerea acestora fiind un compromis între factorii tehnici și latura economică.

Etanșări simple

Etanșarea mecanică montată în interior este cel mai intâlnit tip de etanșare. Multe etanșări mecanice sunt concepute astfel încât gazul sau lichidul vehiculat să lubrifieze fețele etanșării. Acestea nu sunt utilizate în cazul gazelor periculoase, a chimicalelor periculoase sau a lichidelor inflamabile.

Etanșări duble

. Fețele de etansare pot fi configurate în mai multe moduri: fața în spate ( în tandem ), fața în fața sau spate în spate.

3.3.2 Clasificate dupa design

Pusher vs. Non-pusher

Etanșarea de tip pusher utilizează o etanșare secundară dinamică ce se mișcă axial cu fața de etanșare . Etanșarea de tip non-pusher este o etanșare secundară statică față de axul de rotație.

Aceste tipuri sunt definite prin tipul de etanșare secundară: o-ring sau pană de teflon versus burduf elastomeric sau metalic. Distincția între aceste două tipuri o reprezintă limita de presiune pentru care sunt utilizate.

Echilibrate și neechilibrate

Etanșarea echilibrată este acel tip de etanșare în care forța axială de contact a feței este redusă și permite etanșarea unor presiuni de până la 3000 psi.

Tipul de etanșare echilibrată sau neechilibrată este dată de coeficientul k ce reprezintă raportul a două arii geometrice: aria de închidere (Ah) și aria de deschidere (Ac).

pentru etanșările echilibrate coef k > 1

pentru etanșările neechilibrate coef k < 1

3.3.3 Clasificate dupa dinamică (staționare/dinamice)

Etanșările staționare cu arc sunt recomandate pentru viteze de rotație mari ale axului, rotații de peste 5000 rot /min.

Etanșările staționare cu arc sunt mai potrivite pentru pompele care au toleranțe foarte mari cum ar fi pompele foarte mari ori pompele foarte vechi.

3.3.4 Clasificate dupa tip

Etanșarea cartuș este preasamblată cu axul și flanșa într-o singură unitate, este ușor de instalat și nu necesită măsurători în timpul instalației. Strângerea arcului este presetată și este mult mai scumpă ca o etanșare clasică.

Etanșarea modulară este împărțită axial.Nu necesită demontarea pompei pentru a o instala ceea ce implica reducerea timpului de instalare. Are scurgeri mai mari decât o etanșare convențională și este mai costisitoare.

b)

Fig. 3.4 – a) etanșarea cartuș și b) etanșarea modulara

3.4 Factorii considerenți într-o etanșare mecanică

presiunea și viteza (PV limit= presiunea x viteza)

temperatura

propietățile și caracteristicile fluidului

turația și sensul de rotație al axului

tipul camerei al etanșării, spațiul axial și radial disponibil

disponibilitatea și dispunerea conductelor în fabrica pentru răcirea etanșării

modul de funcționare a pompei în instalație : continuă, ciclică sau în funcție de scop

presiuni statice și dinamice

teste de verificare

3.5 Presiunile dinamice și limitele de temperatură petru tipurile comune de etanșări

Tabelul 3.1

Combinațiile de material ale inelului fix și a celui mobil în eficiența factorului PV

Sunt valabile în cazul fluidelor transportate ce nu lubrifiază, iar pentru cele lubrifiante această eficiență a factorului se multiplică cu 1,5, factorul PV = presiunea x viteza este un indicator pentru severitatea aplicației

Tabelul 3.2

Etanșări mecanice cu burduf elastomeric

Etanșări mecanice cu O-ring

Etanșări mecanice cu burduf din teflon (pentru medii extrem de corozive)

Etanșări mecanice cu pană din teflon

Studiu de caz – recondiționarea unei pompe centrifuge multietajată tip TBH 300 Travaini utilizată la stațiile de GPL

5. Prezentare generală

5.1 Caracteristici generale de funcționare a pompei

Privind presiunea și temperatura de utilizare – unde este reprezentat un grafic în care se prezintă pentru acest tip de pompe o corelare între presiunea maximă de refulare și temperatura lichidului vehiculat de acestea

Fig. 5.1 – Date generale

Privind debitul și înălțimea de refulare a pompei la 1450 rpm – unde este reprezentat pentru toate tipurile de pompă Travaini TBH, un grafic care reda pe fiecare tip debitul, înălțimea maximă de refulare și puterea motorului

Fig. 5.2 – Date tehnice

Privind dimensiunile generale – care cuprind atât dimensiuni de gabarit, dimensiuni de montaj și dimensiuni ale componentelor pompei

Fig. 5.3 – Dimensiuni generale ale pompei

Fig. 5.4 – Dimensiuni generale ale flanșei

5.2 Componentele principale caracteristice ale unei pompe Travaini seria TBH

Fig. 5.5 – Comp. generale ale unei pompe seriaTBH Fig.5.6 – Comp. particulare TBH 300

– fluidul vehiculat de pompă

– asigură răcirea și spălarea etanșării mecanice

Tabelul 5.1- Elementele caracteristice pompa

5.3 Desenul de ansamblu al pompei TBH 300

Fig. 5.7 – Desen de ansamblu

Tabelul 5.2 – Elementele desen ansamblu pompă

6. Procedura de reconditionare a unei pompe

În încercarea de a stabili pașii necesari în recondiționarea unei pompe, vom construi o procedură general valabilă, care să cuprindă și metodologia recondiționării etanșării mecanice.

În recondiționarea propriu-zisă a pompei vom urmări în paralel și parcurgerea procedurii pas cu pas, reprezentând atât etapă premergătoare, cât și cea care urmează în procedura. Etapă care urmează a fi descrisă este reprezentată printr-o culoare distinctă.

6.1 Indentificarea defectelor și stabilirea cauzelor

Defecte : pompa nu refulează la presiunea necesară pentru care este concepută

Cauze posibile : etanșarea mecanică este uzată ceea ce duce la posibile scurgeri și/sau rotorul prezintă jocuri prea mari determinate de uzura acestuia

Pompa va fi detașată de motorul electric și va fi desprinsă de pe suport prin desfacerea șuruburilor de la tălpile pompei. Se va începe prin numerotarea elementelor exterioare ale pompei ( carcasa de aspirație, statori de aspirație, statori de refulare și carcasa de refulare ) pentru a putea fi mai ușor indentificate la ansamblarea ulterioară.

Fig. 6.1 – Numerotarea elementelor pompei înainte de demontare

6.2 Dezansamblarea pompei

Pompa va fi dezasamblată începând dinspre partea în care axul se montează la cuplajul pentru motorul electric. Aici se va începe prin scoaterea siguranței elastice a capacului de protecție lagăr (1), a capacului de protecție lagăr (2), a siguranței elastice de rulment (3) și apoi se vor desface cele 4 șuruburi (4) pentru a permite scoaterea capacului de închidere pompă (5).

Fig. 6.2 – Demontarea capacului de închidere pompa

Scoaterea capacului de închidere pompă, capac în care se regăsește lagărul de alunecare/ rulmentul (6) și care adăpostește etanșarea mecanică a pompei, se va realiza cu ajutorul unei contraprese (7). După scoaterea capacului se poate observa etanșarea mecanică, constituită din inelul fix (staționar / scaun) (8) montat în capacul de închidere, și inelul mobil (rotativ / față) aflat pe axul pompei (9). Va urma, apoi desfacerea tijelor filetate (10).

Fig. 6.3 – Demontarea etanșării mecanice

După extragerea tiranților de strângere pentru ansamblarea pompei se va desface conducta ce permite răcirea și spălarea etanșării mecanice (11). Se vor dezansambla în ordine carcasa de aspirație, statorii de aspirație (12), penele rotorilor (13), rotorii (14), statorii de refulare (15), axul, carcasa de refulare și în cele din urmă corpul de sprijin lagăr de alunecare.

Fig. 6.4 – Dezansamblarea elementelor pompei

Fig. 6.5 – Elementele pompei așezate în ordinea de dezansamblare

După ce pompa a fost dezansamblata în elemente componente, etapă premergătoare următoarelor operații o constituie curățarea și sablarea fiecărei componente a pompei.

Fig. 6.6 – Componentele pompei sablate și curățite

6.3 Verificarea și recondiționarea axului

Axul pompei va fi verificat, cu ajutorul unui comparator, dacă prezintă abateri importante în ceea ce privește cilindricitatea, și dacă este necesar se vor face rectificările necesare, astfel încât în zona în care se montează etanșarea diametrul axului să fie de Ø22, iar în rest,unde vor fi lagărele de alunecare și rotoarele, diametrul axului să fie de Ø24.

Fig. 6.7 – Verificarea cilindricității axului

6.4 Verificarea și recondiționarea lagărelor

După ce axul a fost prelucrat se va trece la realizarea lagărelor de alunecare a statorilor de refulare, aceștia fiind în număr de 6, cele vechi prezentând uzuri mari și în plus cotele axului au fost modificate. Materialul din care se realizează lagărele de alunecare îl reprezintă bronzul grafitat, lagărele vechi (1) fiind scoase prin depresare, iar cele noi, strunjite (2) vor fi introduce în locaș prin presare. De asemenea și lagărul de sprijin al axului , din corpul lagărului de alunecare, va fi înlocuit cu unul nou (3).

Fig. 6.8 – Demontarea și înlocuirea lagărelor de alunecare

Fig. 6.9 – Ilustrarea tehnică a lagărelor de alunecare

Tabelul 6.1- Elementele de desen

6.5 Verificarea jocurilor și recondiționarea rotorilor și /sau statorilor

În continuare pentru fiecare ansamblu rotoric constituit dintr-un stator de aspirație, un rotor și un stator de refulare, vom calcula jocurile luând în calcul și grosimea garniturii de etanșare, nu înainte de a se verifica bătaia circular frontală a statorilor, a suprafeței care va intra în contanct cu garnitură de etanșare.

Fig. 6.10 – Verificarea și strunjirea statorilor

Fig. 6.11 – Jocurile într-un ansamblu rotoric

Tabelul 6.2- Jocurile recomandate de producător

Vom considera un joc mediu de 0,1 mm, grosimea rotorului neuzat fiind de 10 mm și grosimea garniturii de etanșare fiind de 0,1 mm. În funcție de aceste cote și de grosimea rotorului uzat vom determina diferența de dimensiune care trebuie îndepărtată din stator astfel încât să rezulte jocul optim de funcționare.

Formula după care vom calcula aceste diferențe va fi :

B – A + D – E = F

Unde:

B = 10mm – grosimea statorului neuzat

A = 9,6mm – grosimea statorului uzat

D = 0,2mm – grosimea garniturii de etanșare

E = 0,1mm – jocul optim de funcționare

F = 0,5mm – dimensiunea ce trebuie strunjită de pe fața statorului de aspirare

Statorul de aspirare 3 – rotorul 1 – statorul de refulare 4

10mm – 9,6mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,6 mm

Statorul de aspirare 5 – rotorul 2 – statorul de refulare 6

10mm – 9,85mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,35 mm

Statorul de aspirare 7 – rotorul 3 – statorul de refulare 8

10mm – 9,85mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,35 mm

Statorul de aspirare 9 – rotorul 4 – statorul de refulare 10

10mm – 9,7mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,5mm

Statorul de aspirare 11 – rotorul 5 – statorul de refulare 12

10mm – 9,85mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,35 mm

Statorul de aspirare 13 – rotorul 6 – carcasa de refulare

10mm – 9,85mm + 0,1mm – 0,1 mm = 0,35 mm

6.6 Asamblarea și reglarea pompei

După ce toate aceste statoare au fost strunjite astfel încât să rezulte un joc optim de 0,1 mm, se va trece la ansamblarea pompei, pașii fiind inverși pașilor efectuați la dezansamblarea pompei, având grijă a se monta și garnitură de etanșare (1) între statori.

Fig. 6.12 – Montarea garniturii de etanșare

În montarea succesivă a statorilor trebuie avută în vedere și poziția relativă a acestora unele față de celălalte, acestea montânduse în funcție de poziția canelurilor aflate pe exteriorul lor, determinând, astfel, o anumită poziție a profilelor interioare a statorilor, astfel încât fluidul vehiculat să poată fi transportat sub formă elicoidală, dinspre carcasa de aspirație spre carcasa de refulare, realizând în același timp, și presiunea necesară la ieșirea din pompă.

Fig. 6.13 – Procedura de montare corectă a statorilor

6.7 Recondiționarea etanșării mecanice

Etanșarea mecanică conținută în pompa de tip TBH este o etanșare tip E 41 și datorită posibilității ca aceasta să prezinte scăpări de fluid, adică să nu etanșeze corespunzător, o vom recondiționa aducând aceasta etanșare la parametrii optimi de funcționare.

Fig. 6.14 – Etanșarea mecanică uzată

În figură următoare sunt redate cotele referitoare la locașul din pompa, în care etanșarea vine montată, atât unitatea de etanșare cât și inelul fix prezintă cotele funcționale optime pentru că pompa să funcționeze în parametrii optimi și că etanșarea să nu prezinte scăpări de fluid.

Fig. 6.15 – Date tehnice de montaj a etanșării mecanice

6.7.1 Caracteristici generale ale etanșării tip E 41

Fig. 6.16 – Alegerea tipului de inel fix

6.7.2 Date generale despre O-ringuri

După indentificarea tipului de etanșare (tip E 41) și a tipului de inel staționar (T9), precum și a materialelor din care sunt realizate inelul rotativ (SiC) și inelul staționar (grafit), se va trece la scoaterea O-ringurilor, atât inelul rotativ cât și cel staționar prezentând O-ring .

Fig. 6.17 – Scoaterea O-ringurilor

După scoaterea acestora se va trece la verificarea tipului de cauciuc din care sunt realizate aceste O-ringuri, acest lucru verificându-se empiric cu ajutorul unui “creion” special conceput pentru determinarea tipului de cauciuc.

Fig. 6.18 – Instrument special pentru determinarea tipului de cauciuc

Acesta are prevăzuta o greutate, care se ridică până la cursa maximă și se lasă să cadă peste O-ringul de testat. Imediat această greutate va sări la o anumită înălțime, în funcție de elasticitatea cauciucului, înălțime marcată cu anumiți indicatori specifici tipului de cauciuc, și anume : V – Viton, K – Kalrez, N – NBR și EP – EPDM.

.

Fig. 6.19 – Determinarea tipului de cauciuc

Caracteristici EPDM : este un cauciuc sintetic, un elastomer cunoscut ca fiind prin prescurtare EPDM (etilen-propilen-dien-terpolimer) rezistent la temperaturi de maxim 130°C. Cauciucul rămâne flexibil și la temperaturi foarte joase, de până la -50°C.Are o elongație de peste 300% ceea ce-i permite să absoarbă mișcările suportului precum și variațiile de temperatură. Se folosește în aplicații pentru hidroxizi, solvent, alcool apa, aburi, cetone, uleiuri siliconice, bună rezistență la ozon.

Caracteristici NBR : cauciuc nitrilic, folosit în special la produsele petroliere, că benzină, fluide hidraulice pe bază de petrol,hidrocarburi, gamă de temperatura fiind de la -30°C la +120°C.

Caracteristici VITON: este un copolimer din haxafluoropropilena și vinilideenfluorid cu 66% fluor, grad de compresie foarte scăzut, flolosit cu success la solvenți clorosodici, lubricanti sintetici, motorină, uleiuri din petrol, majoritatea hidrocarburilor, cu o protecție excelentă împotriva chimicalelor și combustibililor agresivi. Este un fluoroelastomer ce prezintă o rezistență foarte bună la temperaturi de la -20°C până la 200°C.

Caracteristici KALREZ : rezista la gedradarea unor varietăți largi de fluide și chimicale, fiind unul dintre cele mai bune cauciucuri comerciale. Oferă o excelentă rezistenta la peste 1800 de substanțe chimice printre care: uleiuri, combustibili, lubrifianți, acizi, baze, hidrocarburi. Prezintă o foarte scăzută permeabilitate ceea ce le fac să fie recomandate pentru etanșarea unor fluide explozive (gen oxigen). Prezintă stabilitate termică de până la 316°C, apropiată de cea a PTFE-ului (teflon), reușind să etanșeze chiar și sub presiuni foarte mari de până la 400 bar.

Caracteristici TEFLON : sub denumirea tehnică de politetrafluoretilena, este un material inert din punct de vedere chimic. PTFE poate fi considerat a fi neafectat atât fizic cât și chimic de toți solvenții și substanțele chimice folosite de obicei în industrie. De fapt PTFE este atacat de un mic număr de substanțe chimice rar folosite, cum ar fi melele alcaline în stare topită, fluorul și unii compuși halogenați, la temperaturi ridicate și presiune mare. PTFE este de asemenea rezistent la îmbătrânire, la acțiunea apei și este transparent față de radiațiile ultraviolete. Practic nu s-a găsit nici o substanță care să dizolve PTFE la o temperatură sub 300 °C. Poate fi utilizat în medii puternic corozive, la temperaturi cuprinse între – 240 °C și + 260 °C. un excelent izolator electric practic constant între -100 și+ 300 °C . Suprafața PTFE este atât de alunecoasă încât practic nici o substanță nuadera la ea, coeficientul de frecare fiind cel mai scăzut (referitor la solide), ce se mai poate compara cu cel dintre gheață umedă pe gheață umedă ( aprox. 0,02 ). Este un material cu o prelucrabilitate foarte bună, având rezistenta la rupere: 16 – 25 MPa și o densitate: 2,2 – 2,4 kg/dm3.

Stabilirea tipului de cauciuc se poate face și prin consultarea unui catalog specializat, care în funcție de fluidul vehiculat (hidrocarburi, acizi, baze, ape, alcool, gaze, etc.), se specifică tipul cauciucului care se recomandă a fi utilizat.

În cazul nostru materialul recomandat pentru a vehicula GPL (gaz petrolier lichefiat) este reprezentat de cauciucul NBR, rezistent la produse petroliere.

Cauciucul prezintă trei considerente: incomresibilitatea ( proprietatea materialului de a nu prezenta modificări de volum sub presiune hidrostatică), vascoelasticitatea (propietatea materialului care suferă modificări în funcție de timp și temperature) și termomecanica (materialul prezintă tensiuni termice datorită schimbărilor de temperatură). Calitatea cauciucului este dată de perfecționarea acestor trei considerente.

Degradarea O – ringurilor este pusă pe seama tipului de cauciuc, dar și a cauzelor care duc la degradarea lor:

Fig. 6.20 – Tipuri de defecte ale O-ringurilor

În cazul nostru, O-ringurile prezintă o aplatizare, o modificare a secțiunii transversale a acestora, acest lucru având mai multe posibile cauze: a unei compresii excesive la montaj a etanșării, a temperaturii excesive sau alegerea necorespunzătoare a tipului de cauciuc, necesitând înlocuirea acestora.

Fig. 6.21 – O-ringul degradat al pompei

După ce am determinat tipul de cauciuc necesar și am stabilit cauzele defectării, vom trece la a determina dimensiunile O-ringurilor. Acest lucru în vom face atât pentru inelul mobil cât și pentru inelul staționar.

Dimensiunile de care vom avea nevoie vor fi diamentrele interioare și exterioare pe care aceste O-ringuri lucrează, stabilindu-se astfel și grosimea acestuia, ținând cont și de strângerea de 0,2-0,3 mm pe raza pe care trebuie să o realizeze O-ringul, etanșarea nefiind dată, însă, de această strângere, ci de acțiunea forțelor hidrodinamice.

Grosimea O-ringului reprezentată de tor poate fi regăsita sub standardizare americană cu următoarele dimensiuni:1,78; 2,5; 2,62; 3; 3,53; 4; 4,3; 5; 5,33; 5,7; 6; 6,99, dar pot fi și sub standardizare metrică, de la 1mm la 7 mm din 0,5 mm în 0,5 mm.

Pentru inelul mobil O-ringul se regăsește într-un canal de Ø15,5 mm, iar acesta etanșează pe axul pompei de Ø22 mm. Din aceste date rezultă că am avea nevoie de un O-ring ce are diametrul interior de Ø15,5 mm și un tor necesar de peste 6,5 mm pe diametru, pentru a putea etanșă. Astfel vom alege un O-ring cu diametrul interior de Ø 15,5 și un tor de 3,53mm, adică 7mm pe diametru, rezultând astfel o strângere de 0,5 mm pe diametru, adică 0,25 mm pe rază.

Pentru inelul staționar O-ringul se regăsește pe exteriorul inelului, diametrul exterior peste O-ring regăsindu-se în catalog, și are dimensiunea de Ø37 mm. Diametrul interior al O-ringului este dat de diametrul exterior al inelului și anume Ø30,5 mm. Se va alege un O-ring cu diametrul interior de Ø30,5 mm și un tor de 3,53 mm.

6.7.3 Lepuirea suprafețelor etanșării

Următoarea etapă în recondiționarea etanșării o reprezintă lepuirea suprafețelor inelelor, adică a suprafețelor ce vin în contact direct, suprafața inelului mobil și a inelului staționar. Acest lucru se va face pe mașinile de lepuit.

Lepuirea inelelor se va face în două etape: lepuirea grosieră pe 14µm (1) și lepuirea de finisare pe 3µm (2), tipul de lepuire fiind dată de granulația soluției cu pulbere de diamant care se aplică pe platourile mașinilor de lepuit.

Fig. 6.22 – Mașinile de lepuit grosier14 µm și lepuit finisare 3 µm

Fig. 6.23 – Soluție de lepuit cu pulbere de diamant

Atât inelul mobil cât și cel staționar vor fi lepuite, întâi pe mașina ce realizează lepuirea de 14µm și apoi pe mașina ce realizează lepuirea de 3µm.

Greutățile ce se vor așeza pe inele și timpul de lepuire variază în funcție mărimea inelelor, tipul materialului și în funcție de uzură suprafețelor.

Materialele inelelor, care necesită o oarecare atenție, este reprezentată de carbura de siliciu – ȘiC și carbura de tungsten – TC, realizarea inelelor din aceste materiale se face prin sinterizare. Sunt caracterizate de o duritate foarte mare (apropiată de cea a diamantului, 8-9 pe scara Mohs), punct de topire ridicat, au o bună conductibilitate termică ridicată, densitatea TC fiind mult mai mare decât cea a ȘiC. Pentru materialele uzuale utilizate în etanșări vom descrie câteva propietati fizice referitoare la acestea:

Grafit

Ceramica ( Al2O3 )

SiC

TC

În figurile de mai jos este ilustrat modul de așezare a inelelor pe platoul de lepiut și în interiorul inelelor de oțel, înainte de a se agauda greutatea peste aceste inele, greutate care contribuie la realizarea lepuirii.

Fig. 6.24 – Lepuirea inelelor etanșării

În figură de mai jos sunt redate mișcările pe mașina de lepuit,mișcări reprezentate de mișcarea de rotație a platoului de lepuit (1), mișcarea de rotație a inelelor de oțel antrenate deplatou (2), și mișcarea de rotație a inelului antrenată de cele 2 rotații, cea a platoului și a cea a inelelor de oțel (3).

Fig. 6.25 – Mișcările pe mașina de lepuit

Mașinile de lepuit sunt prevăzute cu:

placă de lepuit realizată dintr-un material mai puțin dur decât materialul de lepuit

inele de oțel în care se introduc inelele de lepuit numite și inele condițiatoare

instalația de pulverizat lichid lubrifiant și soluție de pulbere de diamant

instalația cu lubrifiant folosită în cazul rectificării platoului; atunci când suprafața se uzează și deaorece aceasta poate să modifice planeitatea piesei de lepuit, se va rectifica periodic; pentru rectificarea platoului se folosesc inelele de oțel și pulbere de oxid de aluminiu, iar verificarea planeității platoului se va face cu un comparator de planeitate.

Fig. 6.26 – Platouri de lepuit și inele condițiatoare

Fig. 6.27 – Comparator pentru verificarea planeității

6.7.4 Curățarea inelelor

După lepuirea inelelor și ștergerea acestora, urmează curățirea acestora cu ajutorul ultrasunetelor. Inelele se vor introduce într-o cuvă scufundată într-o soluție specială, și se vor lăsa timp de 3 minute la temperatura de 50 g C, frecventa ultrasunetelor fiind de 30 KHz.

Curățirea cu ajutorul ultrasunetelor este eficientă, se recomanda în cazul inelelor din ceramică, nu afectează materialele inelelor și nu deteriorează suprafețele lepuite.

Fig. 6.28 – Curățarea inelelor în baia cu ultrasunete

6.7.5 Verificarea planeității suprafețelor de etanșare

Verificarea planeității suprafețelor de etanșare a inelelor, aceasta fiind o condiție obligatorie pe care trebuie să o îndeplinească acestea, se va efectua cu ajutorul unei lampe monocromatice cu sodiu și cu ajutorul unei lentile plan paralelă, care poate fi de mai multe dimensiuni : 50mm, 100mm, 150, etc.

Fig. 6.29 – Lampa monocromatică și lentila plan paralelă

Principiul acestei lampe funcționează pe baza reflexiei undei luminoase, de o anumită undă (monocromatica), aceasta reflexie conduce la apariția unor benzi luminoase, benzi a căror dispunere este dată de forma suprafeței (concava, convexă, etc ) dar și de cât de mare este abaterea piesei de la planeitate, o bandă luminoasă reprezentând zona dintre centrele a două benzi întunecate succesive, și este dimensionata la 0,00029 mm.

Înainte de controlul planeității cu lampa monocromatică, trebuia ca atât piesa de măsurat cât și lentila să fie foarte bine curățate pentru a evita erorile de măsurare. După aceasta se poziționează lentila pe piesa de măsurat astfel încât să poată fi vizualizate benzile luminoase.

Fig. 6.30 – Modul de poziționare a lentilei față de sursa de lumină

În figură de mai jos sunt reprezentate câteva cazuri în care benzile luminoase sunt paralele, ceea ce indică cazul ideal, cel de planeitate perfectă.

Fig. 6.31 – Benzile luminoase în cazul ideal

Însă în realitate cazul ideal nu este des întâlnit, iar în funcție de tipul suprafeței controlate și de gradul de apropiere a suprafeței de contact față de planeitatea lentilei, vor rezulta diferite configurații ale benzilor luminoase.

Fig. 6.32 – Configurațiile benzilor luminoase în funcție de forma suprafeței de controlat

În controlul optic vom întâlni cel mai des situația în care piesele vor avea forma concava sau convexa. Petru determinarea concavității sau convexității se utilizează testul de presare cu degetul pe marginea piesei, și dacă piesa va avea forma convexă, benzile luminoase se vor deplasa spre deget, în timp ce la piesă cu formă concava benzile luminoase se vor îndepărta de deget.

Convexitatea sau concavitatea piesei lepuite este dată de forma platoului de lepuit, deoarece aceste piese iau forma platoului. Astfel dacă forma platoului este convexa atunci forma piesei va fi concava, și invers, dacă forma platoului este concava atunci forma piesei va fi convexa.

Corectarea concavității sau a convexității platoului de lepuit se va face prin rectificarea cu ajutorul unei pulberi de oxid de aluminiu și a inelelor conditiatoare și apoi se va lăsa să funcționeze mașina de lepuit până când corectarea este realizată, verificarea facanduse cu ajutorul comparatorului de planeitate. Astfel, dacă platoul este convex inelele se vor muta cât mai în interiorul platoului pentru corectarea acestui inconvenient, iar dacă platoul este concav , inelele se vor muta cât mai în exteriorul platoului.

Fig. 6.33 – Testul de verificare a concavității sau a convexității

Fig. 6.34 – Exemple reprezentative ce ilustrează benzile luminoase

Fig. 6.35 – Controlul inelelor studiului de caz

6.7.6 Verificarea etanșeității prin testul de presiune

În verificarea etanșeității prin testul de presiune, vom utiliza un dorn peste care se va introduce etanșarea, acest dorn ținând rol de ax, și un dispozitiv special conceput astfel încât să poată fi introdus aer comprimat la o anumită presiune specifică etanșării, acesta fiind lepuit astfel încât să vină în contact cu fața inelului mobil și să etanșeze.

De precizat că acest test este unul static, în practică etanșarea fiind dinamica, iar presiunea este indusă de fluidul aflat în mișcare, apărând astfel forțe hidrodinamice. Testul cu aer comprimat este mult mai eficient în etanșări , datorită faptului că moleculele de gaz sunt mult mai mici decât cele ale lichidelor, iar dacă etanșarea este corespunzătoare pentru aer, atunci cu siguranță este și pentru vehicularea cu lichid.

Fig. 6.32 – Dornul și dispozitivul de verificat

6.8 Montarea etanșării mecanice

După ce pompa a fost ansamblată și tiranții de strângere au fost montați, urmează a se monta etanșarea mecanică, ce a fost recondiționată ulterior. Pentru început se va monta pe ax inelul mobil (1) și în capacul pompei se va introduce prin presare inelul fix (2). Se va închide capacul astfel încât cele 2 fețe să vină în contact. Șuruburile, siguranța capacului de protecție lagăr, capacul de protecție lagăr, siguranța elastică de rulment și rulmentul se vor monta ulterior.

Fig. 6.14 – Montarea etanșării mecanice recondiționate

6.9 Verificarea pompei

Pentru verificarea etanșeității pompei , vom utiliza 2 flanșe (1) care vor fi montate peste corpurile de aspirație și de refulare, și vom introduce aer comprimat (2) până la 6 bar, având grijă ca această presiune să rămână constantă, în caz contrar în pompa există scăpări de presiune.

Fig. 6.15 – Testul de presiune și verificare a etanșeității pompei

Partea a III-a – Dezvoltări, interpretări, contribuții, concluzii privind tema analizată

Din studiul de caz privind recondiționarea unei pompe centrifuge monoetajate și recondiționarea unei etanșări mecanice, s-a prezentat descrierea, atât a pompei cât și a etanșării, s-a prezentat procedura de recondiționare a pompei și pașii parcurși, precum și elemente specifice doar acestui domeniu mai puțin cunoscut al etanșărilor mecanice.

Utilitatea acestui studiu este realizarea unui suport tehnic, care poate fi utilă studenților de la specializările TCM și IEI, pentru realizarea proiectelor de an, în momentul când vor avea de studiat descrierea și alcătuirea unui utilaj dinamic.

O altă realizare este prezentarea modului de recondiționare a unei etanșări mecanice și descrierea etapelor de începând de la indentificarea tipului de etanșare, continuând cu determinarea O-ringurilor, cu lepuirea suprafețelor de etanșare și terminând cu verificarea etanșării cu testul de presiune.

Ca perspective menționez:

posibilitatea studierii altor tipuri de pompe sau utilaje dinamice

posibilitatea studiului altor tipuri de etanșări mecanice, chiar și a celor mai complexe, gen cartuș de etanșare

posibilitatea studiului mentenanței, atât a pompelor , cât și a etanșărilor mecanice

Bibliografie

Mobil Industrial AG – Tehnologia vibrațiilor TV 1, Pitești 2011

Catalog etanșări mecanice Conturo Industrial

www.pspglobal.com

www.pompetravaini.com

www.kemetinternational.com