Механични уплътненияиграят много важна роля за избягване на изтичане за много различни индустрии. В морската индустрия имамеханични уплътнения на помпата, механични уплътнения на въртящ се вал. И в нефтената и газовата индустрия имапатронни механични уплътнения,разделени механични уплътнения или механични уплътнения със сух газ. В автомобилната индустрия има водни механични уплътнения. А в химическата промишленост има механични уплътнения на смесители (механични уплътнения на бъркалки) и механични уплътнения на компресори.
В зависимост от различните условия на използване, това изисква решение за механично уплътняване с различен материал. Има много видове материали, използвани вмеханични уплътнения на валове като керамични механични уплътнения, въглеродни механични уплътнения, механични уплътнения от силиконов карбид,SSIC механични уплътнения иTC механични уплътнения.
Керамични механични уплътнения
Керамичните механични уплътнения са критични компоненти в различни индустриални приложения, предназначени да предотвратят изтичане на течности между две повърхности, като въртящ се вал и неподвижен корпус. Тези уплътнения са високо ценени заради тяхната изключителна устойчивост на износване, устойчивост на корозия и способност да издържат на екстремни температури.
Основната роля на керамичните механични уплътнения е да поддържат целостта на оборудването чрез предотвратяване на загуба на течност или замърсяване. Те се използват в много индустрии, включително нефт и газ, химическа обработка, пречистване на вода, фармацевтични продукти и преработка на храни. Широкото използване на тези уплътнения може да се дължи на тяхната издръжлива конструкция; те са направени от усъвършенствани керамични материали, които предлагат превъзходни характеристики в сравнение с други уплътнителни материали.
Керамичните механични уплътнения се състоят от два основни компонента: единият е механична неподвижна повърхност (обикновено изработена от керамичен материал), а другата е механична ротационна повърхност (обикновено изработена от въглероден графит). Уплътняващото действие възниква, когато двете страни се притиснат една към друга с помощта на пружинна сила, създавайки ефективна бариера срещу изтичане на течност. Докато оборудването работи, смазващият филм между уплътнителните повърхности намалява триенето и износването, като същевременно поддържа плътно уплътнение.
Един решаващ фактор, който отличава керамичните механични уплътнения от другите видове, е тяхната изключителна устойчивост на износване. Керамичните материали притежават отлични свойства на твърдост, които им позволяват да издържат на абразивни условия без значителни щети. Това води до по-дълготрайни уплътнения, които изискват по-рядка подмяна или поддръжка от тези, направени от по-меки материали.
Освен устойчивост на износване, керамиката показва и изключителна термична стабилност. Те могат да издържат на високи температури, без да се повредят или да загубят ефективността си на запечатване. Това ги прави подходящи за използване при високотемпературни приложения, където други уплътнителни материали могат да се повредят преждевременно.
И накрая, керамичните механични уплътнения предлагат отлична химическа съвместимост с устойчивост на различни корозивни вещества. Това ги прави привлекателен избор за индустрии, които рутинно работят с тежки химикали и агресивни течности.
Керамичните механични уплътнения са от съществено значениеуплътнения на компонентипредназначени за предотвратяване на изтичане на течност в промишлено оборудване. Техните уникални свойства, като устойчивост на износване, термична стабилност и химическа съвместимост, ги правят предпочитан избор за различни приложения в множество индустрии
| керамично физическо свойство | ||||
| Технически параметър | единица | 95% | 99% | 99,50% |
| Плътност | g/cm3 | 3.7 | 3,88 | 3.9 |
| твърдост | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Степен на порьозност | % | 0,4 | 0,2 | 0,15 |
| Сила на счупване | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Коефициент на топлинно разширение | 10(-6)/К | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Топлопроводимост | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Карбонови механични уплътнения
Механичното въглеродно уплътнение има дълга история. Графитът е изоформа на елемента въглерод. През 1971 г. Съединените щати проучват успешния гъвкав графитен механичен уплътнителен материал, който разрешава изтичането на клапан за атомна енергия. След дълбока обработка, гъвкавият графит се превръща в отличен уплътнителен материал, който се прави в различни въглеродни механични уплътнения с ефекта на уплътнителни компоненти. Тези въглеродни механични уплътнения се използват в химическата, петролната, електроенергийната промишленост, като високотемпературно флуидно уплътнение.
Тъй като гъвкавият графит се образува от разширяването на експандирания графит след висока температура, количеството на интеркалиращия агент, оставащ в гъвкавия графит, е много малко, но не напълно, така че съществуването и съставът на интеркалиращия агент имат голямо влияние върху качеството и производителност на продукта.
Избор на лицев материал за въглеродно уплътнение
Първоначалният изобретател използва концентрирана сярна киселина като окислител и интеркалиращ агент. Въпреки това, след нанасяне върху уплътнението на метален компонент, беше установено, че малко количество сяра, останало в гъвкавия графит, корозира контактния метал след продължителна употреба. С оглед на тази точка някои местни учени се опитаха да го подобрят, като Сонг Кемин, който избра оцетна киселина и органична киселина вместо сярна киселина. киселина, бавно в азотна киселина и понижаване на температурата до стайна температура, направено от смес от азотна киселина и оцетна киселина. Чрез използване на смес от азотна киселина и оцетна киселина като вмъкващ агент, експандираният графит без сяра се получава с калиев перманганат като окислител и оцетната киселина бавно се добавя към азотната киселина. Температурата се намалява до стайна температура и се приготвя смес от азотна киселина и оцетна киселина. След това естественият люспест графит и калиев перманганат се добавят към тази смес. При постоянно разбъркване температурата е 30 С. След реакция 40 минути, водата се промива до неутрално състояние и се суши при 50 ~ 60 С, а експандираният графит се получава след експандиране при висока температура. Този метод не постига вулканизация при условие, че продуктът може да достигне определен обем на разширение, така че да се постигне относително стабилен характер на запечатващия материал.
| Тип | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Марка | Импрегниран | Импрегниран | Импрегниран фенол | Антимон въглерод (A) | |||||
| Плътност | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 1,75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Фрактурна якост | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Якост на натиск | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| твърдост | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Порьозност | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1,5 | <1,5 | <1,5 |
| Температури | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Механични уплътнения от силициев карбид
Силициевият карбид (SiC) е известен също като карборунд, който е направен от кварцов пясък, нефтен кокс (или въглищен кокс), дървесни стърготини (които трябва да се добавят при производството на зелен силициев карбид) и т.н. Силициевият карбид също има рядък минерал в природата, черница. В съвременните C, N, B и други неоксидни високотехнологични огнеупорни суровини, силициевият карбид е един от най-широко използваните и икономични материали, който може да се нарече златен стоманен пясък или огнеупорен пясък. Понастоящем промишленото производство на силициев карбид в Китай е разделено на черен силициев карбид и зелен силициев карбид, като и двата са шестоъгълни кристали с дял от 3,20 ~ 3,25 и микротвърдост от 2840 ~ 3320 kg/m²
Продуктите от силициев карбид се класифицират в много видове според различната среда на приложение. Обикновено се използва по-механично. Например, силициевият карбид е идеален материал за механично уплътнение от силициев карбид поради добрата си устойчивост на химическа корозия, висока якост, висока твърдост, добра устойчивост на износване, малък коефициент на триене и устойчивост на висока температура.
SIC уплътнителните пръстени могат да бъдат разделени на статичен пръстен, движещ се пръстен, плосък пръстен и т.н. SiC силиций може да бъде направен в различни продукти от карбид, като въртящ се пръстен от силициев карбид, неподвижна седалка от силициев карбид, втулка от силициев карбид и т.н., според специалните изисквания на клиентите. Може да се използва и в комбинация с графитен материал и неговият коефициент на триене е по-малък от алуминиевата керамика и твърдата сплав, така че може да се използва при висока PV стойност, особено при условия на силна киселина и силна основа.
Намаленото триене на SIC е едно от основните предимства на използването му в механични уплътнения. Следователно SIC може да издържи на износване по-добре от други материали, удължавайки живота на уплътнението. В допълнение, намаленото триене на SIC намалява изискването за смазване. Липсата на смазване намалява възможността от замърсяване и корозия, подобрявайки ефективността и надеждността.
SIC също има голяма устойчивост на износване. Това показва, че може да издържи непрекъсната употреба, без да се повреди или счупи. Това го прави идеалният материал за приложения, които изискват високо ниво на надеждност и издръжливост.
Може също така да се припокрива и полира, така че едно уплътнение да може да бъде ремонтирано многократно през целия си живот. Обикновено се използва повече механично, като например в механични уплътнения, поради добрата си устойчивост на химическа корозия, висока якост, висока твърдост, добра устойчивост на износване, малък коефициент на триене и устойчивост на висока температура.
Когато се използва за повърхности на механични уплътнения, силициевият карбид води до подобрена производителност, увеличен живот на уплътнението, по-ниски разходи за поддръжка и по-ниски експлоатационни разходи за въртящо се оборудване като турбини, компресори и центробежни помпи. Силициевият карбид може да има различни свойства в зависимост от това как е бил произведен. Реакционно свързаният силициев карбид се образува чрез свързване на частици силициев карбид една към друга в реакционен процес.
Този процес не засяга значително повечето от физичните и топлинни свойства на материала, но ограничава химическата устойчивост на материала. Най-често срещаните химикали, които са проблем, са каустици (и други химикали с високо рН) и силни киселини и следователно реакционно свързан силициев карбид не трябва да се използва с тези приложения.
Реакционно синтерован инфилтрирансилициев карбид. В такъв материал порите на оригиналния SIC материал се запълват в процеса на инфилтрация чрез изгаряне на метален силиций, като по този начин се появява вторичен SiC и материалът придобива изключителни механични свойства, ставайки устойчив на износване. Благодарение на минималното си свиване, може да се използва в производството на големи и сложни детайли с близки допуски. Съдържанието на силиций обаче ограничава максималната работна температура до 1350 °C, химическата устойчивост също е ограничена до около pH 10. Материалът не се препоръчва за употреба в агресивни алкални среди.
Синтерованисилициевият карбид се получава чрез синтероване на предварително пресован много фин SIC гранулат при температура от 2000 °C за образуване на силни връзки между зърната на материала.
Първо решетката се удебелява, след това порьозността намалява и накрая връзките между зърната се синтероват. В процеса на такава обработка се получава значително свиване на продукта - с около 20%.
SSIC уплътнителен пръстен е устойчив на всички химикали. Тъй като в структурата му не присъства метален силиций, той може да се използва при температури до 1600C, без това да повлияе на здравината му
| свойства | R-SiC | S-SiC |
| Порьозност (%) | ≤0,3 | ≤0,2 |
| Плътност (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| твърдост | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Модул на еластичност (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Съдържание на SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Съдържание на Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Якост на огъване (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Якост на натиск (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Коефициент на топлинно разширение (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Топлоустойчивост (в атмосферата) (℃) | 1300 | 1600 |
TC механично уплътнение
TC материалите имат характеристики на висока твърдост, здравина, устойчивост на абразия и устойчивост на корозия. Известен е като „Индустриален зъб“. Благодарение на превъзходната си производителност, той е широко използван във военната промишленост, космическата промишленост, механичната обработка, металургията, нефтените сондажи, електронните комуникации, архитектурата и други области. Например в помпи, компресори и бъркалки пръстенът от волфрамов карбид се използва като механично уплътнение. Добрата устойчивост на износване и високата твърдост го правят подходящ за производство на износоустойчиви части с висока температура, триене и корозия.
Според химичния си състав и характеристики на употреба, TC може да бъде разделен на четири категории: волфрамов кобалт (YG), волфрамов титан (YT), волфрамов титанов тантал (YW) и титанов карбид (YN).
Твърдата сплав от волфрамов кобалт (YG) се състои от WC и Co. Тя е подходяща за обработка на крехки материали като чугун, цветни метали и неметални материали.
Stellite (YT) се състои от WC, TiC и Co. Благодарение на добавянето на TiC към сплавта, неговата устойчивост на износване е подобрена, но якостта на огъване, ефективността на смилане и топлопроводимостта са намалели. Поради своята крехкост при ниска температура, той е подходящ само за високоскоростно рязане на общи материали, а не за обработка на крехки материали.
Волфрам титан тантал (ниобий) кобалт (YW) се добавя към сплавта за увеличаване на твърдостта при висока температура, якостта и устойчивостта на износване чрез подходящо количество танталов карбид или ниобиев карбид. В същото време здравината също е подобрена с по-добра всеобхватна производителност на рязане. Използва се главно за твърди рязане на материали и периодично рязане.
Базовият клас на карбонизиран титан (YN) е твърда сплав с твърда фаза на TiC, никел и молибден. Предимствата му са висока твърдост, анти-слепваща способност, анти-серповидно износване и анти-окислителна способност. При температура над 1000 градуса, той все още може да се обработва. Приложим е за непрекъснато довършване на легирана стомана и стомана за закаляване.
| модел | съдържание на никел (тегл.%) | плътност (g/cm²) | твърдост (HRA) | якост на огъване (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14,5-14,9 | 88.5-91.0 | 1800 г |
| YN8 | 7,7-8,2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 г |
| модел | съдържание на кобалт (тегл.%) | плътност (g/cm²) | твърдост (HRA) | якост на огъване (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14,6-15,0 | 89.5-91.0 | 1800 г |
| YG8 | 7,8-8,2 | 14,5-14,9 | 88.0-90.5 | 1980 г |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87,5-89,5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87.5-89.0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85.5-88.0 | 2650 |
| YG25 | 24,5-25,2 | 12.9-13.2 | 84.5-87.5 | 2850 |