Rozmowa z założycielem

Odkryj sekrety długotrwałych uszczelnień mechanicznych

W systemie operacyjnym urządzeń przemysłowych uszczelnienia mechaniczne działają jako niepoznaní bohaterowie – cicho chroniąc końce wałów urządzeń transportujących ciecze. Muszą zapobiegać wyciekaniu mediów, aby zagwarantować bezpieczeństwo produkcji, jednocześnie zmniejszając straty tarcia w celu poprawy efektywności energetycznej. Ten pozornie mały komponent ma bezpośredni wpływ na stabilne funkcjonowanie kluczowych sektorów przemysłu, takich jak przetwórstwo chemiczne, energetyka i oczyszczanie wody. Jego poziom techniczny jest nawet uznawany za kluczowy wskaźnik precyzji i zaawansowania technologicznego w produkcji urządzeń.

Pan Tong Hanquan, założyciel Jiangsu Golden Eagle Fluid Machinery Co., Ltd., poświęcił tej dziedzinie 50 lat od 1976 roku. Przez dziesięciolecia wytrwałości był świadkiem całego procesu rozwoju krajowych uszczelek mechanicznych – od kopiowania po innowacje własnej produkcji. Dziś zaprosiliśmy przewodniczącego Tanga, by wspólnie omówić skuteczność uszczelek mechanicznych – od podstawowych zasad po doświadczenie praktyczne – odkrywając „tajemnice długowieczności” tego kluczowego komponentu.

Dziennikarz : Panie Przewodniczący Tang, po pięćdziesięciu latach spędzonych w branży uszczelek mechanicznych, byli Państwo świadkami jej rozwoju i przemian. Zaczynając od podstaw, jaki jest najważniejszy czynnik wydłużający żywotność uszczelek mechanicznych podczas pracy w środowisku ciekłym?

Przewodniczący Tang : Ostatecznie wszystko sprowadza się do utrzymania warstwy cieczy. Między powierzchniami tarcia pierścienia ruchomego i nieruchomego w uszczelnieniu mechanicznym, warstwa cieczy tworzona przez medium zapewnia niezbędną smarowanie. Ta warstwa działa jako ochronna bariera—bez niej lub jeśli stanie się niestabilna, uszczelnienie szybko ulegnie awarii. W Golden Eagle priorytetem jest stabilność warstwy cieczy jako kluczowy wskaźnik w całym procesie projektowania i produkcji.

Dziennikarz : Jakie są różne stany smarowania pomiędzy tymi powierzchniami tarcia i jak wpływają one na żywotność uszczelnienia?

Przewodniczący Tang : Na podstawie naszej praktyki i badań wyróżniamy cztery główne stany:

Tarcie suche : Najgorszy scenariusz, w którym żadna ciecz nie dociera do powierzchni tarcia—pozostają jedynie kurz i warstwy utlenione. Powoduje to natychmiastowe wydzielanie ciepła, zużycie i szybkie przeciekanie. Wczesnym etapem mojej kariery napotkałem wiele przypadków, w których niewłaściwa instalacja prowadziła do tarcia suchego, powodując znaczne straty

Smarowanie graniczne : W teorii powierzchnie uszczelniające nigdy nie są idealnie gładkie. To, co wydaje się płaskie, nadal ma mikroskopijne nierówności i zagłębienia. Gdy ciecz lub medium dociera pod ciśnieniem do szczeliny, wypełnia zagłębienia, ale nie szczyty. Zagłębienia korzystają z smarowania, natomiast szczyty ulegają bezpośredniemu kontaktowi i tarcie, co prowadzi do umiarkowanego zużycia i generowania ciepła.

 

Smarowanie półpłynne : To jest stan idealny. Poprzez tworzenie „makro-wgnieceń” na powierzchniach końcowych za pomocą rowków utrzymywana jest cienka, lecz stabilna warstwa cieczy. To zmniejsza współczynnik tarcia i zapewnia skuteczne uszczelnienie.

 

Smarowanie pełnopłynne : Choć może się wydawać idealne ze względu na brak tarcia, zbyt duża szczelina prowadzi do przecieków – co czyni ją kontrproduktywną.

Dziennikarz : Wydaje się, że smarowanie półpłynne jest idealnym stanem do osiągnięcia. Jakie czynniki należy wziąć pod uwagę, aby tego dokonać?

Przewodniczący Tang : Niezbędne jest kompleksowe podejście. Właściwości ośrodka są podstawowe — na przykład ośrodki o wysokiej lepkości łatwiej tworzą warstwę ciekłą niż te o niskiej lepkości. Ciśnienie, temperatura oraz prędkość poślizgu również mają kluczowe znaczenie: zbyt wysokie ciśnienie może spowodować rozerwanie warstwy ciekłej, wysoka temperatura może prowadzić do parowania ośrodka, a duża prędkość może nasilać tarcie i wydzielanie ciepła.

W Golden Eagle wykonujemy szczegółowe obliczenia tych parametrów w trakcie procesu doboru dla klientów. Dodatkowo należy zoptymalizować takie czynniki jak regulacja ciśnienia na powierzchni czołowej, projekt struktury smarowania oraz dokładność obróbki powierzchni trących. Na przykład, jeśli kiedyś chropowatość powierzchni Ra0,8 była uważana za dopuszczalną, to obecnie dzięki precyzyjnemu szlifowaniu osiągamy wartość Ra0,02, co znacząco poprawia utrzymanie warstwy ciekłej.

Dziennikarz : Wspomniał Pan o strukturach smarowania — słyszeliśmy, że firma Golden Eagle posiada znaczne kompetencje techniczne w zakresie ich doskonalenia. Czy mógłby Pan to rozwinąć?

Przewodniczący Tang : Absolutnie. Projektowanie struktury jest jednym z naszych głównych obszarów specjalizacji.

Ekscentryczne powierzchnie czołowe : Poprzez nieznaczne przesunięcie środka pierścienia ruchomego lub nieruchomego względem osi, podczas obrotu smar jest „wciągany” na powierzchnię tarcia. Jednak stopień ekscentryczności musi być precyzyjny — zbyt duże przesunięcie powoduje nierównomierne zużycie pod wysokim ciśnieniem, a przy dużych prędkościach konieczne jest staranne zaprojektowanie, aby uniknąć drgań spowodowanych siłami odśrodkowymi. Nauczyliśmy się tego na własnych błędach w przypadku uszczelek do pomp chemicznych, rozwiązując problem później za pomocą analizy metodą elementów skończonych.

Wykonanie rowków na powierzchni czołowej : W warunkach wysokiego ciśnienia i dużej prędkości wykrawanie rowków skutecznie ogranicza zakłócenia filmu ciekłego spowodowane ciepłem tarcia. Położenie rowków ma kluczowe znaczenie: w przypadku uszczelek zasilanych zewnętrznie, rowki powinny znajdować się na pierścieniu nieruchomym, aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń; w uszczelkach zasilanych wewnętrznie lepszy jest pierścień ruchomy, ponieważ siła odśrodkowa wypycha zanieczyszczenia. Również kształt, liczba i głębokość rowków mają znaczenie – zbyt duża ich liczba lub nadmierna głębokość zwiększają przecieki. Nasze rowki o kształcie klinowym poprawiły efektywność smarowania o 30% w porównaniu do wcześniejszych projektów o prostokątnym kształcie.

 

Smarowanie hydrostatyczne : Obejmuje to stosowanie niezależnego źródła cieczy (np. pompy hydraulicznej) w celu dostarczenia pod ciśnieniem środka smarnego bezpośrednio na powierzchnię tarcia, zapewniając jednocześnie smarowanie i odporność na ciśnienie medium. Ten rodzaj konstrukcji jest powszechnie stosowany w wysokociśnieniowych klaszczach reakcyjnych.

Dziennikarz : Czy wyzwania związane ze smarowaniem są bardziej złożone dla uszczelek mechanicznych pracujących w ośrodku gazowym?

Przewodniczący Tang : Rzeczywiście, są one trudniejsze. Takie warunki często wiążą się z niewystarczającym smarowaniem, problemami z odprowadzaniem ciepła oraz skłonnością do przecieków, co wymaga specjalistycznych rozwiązań konstrukcyjnych zapewniających stabilną pracę. Zazwyczaj stosujemy uszczelnienia suchego gazu, wykorzystujące mikronowe wzory rowków (np. spiralne lub rowki typu T) do generowania efektów hydrodynamicznych, sprężając gaz do postaci ultra cienkiej warstwy (około 3–5 μm), umożliwiającej pracę bezkontaktową. W projekcie modernizacji dla producenta sprężarek gazowych to podejście wydłużyło żywotność uszczelnienia z 3 do 18 miesięcy.

Dziennikarz : Za tymi innowacjami kryje się wiele prób i błędów?

Przewodniczący Tang : Absolutnie. W latach 80., pracując nad uszczelnieniami pomp rafineryjnych, eksperymentowaliśmy z wykrawaniem rowków na powierzchniach czołowych. Początkowo zbyt duża liczba rowków powodowała nadmierne przecieki; zbyt mała skutkowała tarciem suchym. Potrzeba było ponad 20 prób, by znaleźć optymalne parametry. Obecnie młodzi inżynierowie korzystają z symulacji komputerowych, co znacznie ogranicza domysły. Jednak zawsze podkreślam, że lukę między danymi laboratoryjnymi a warunkami terenowymi można pokonać jedynie dzięki praktycznemu doświadczeniu. Dlatego Golden Eagle trwa mocno w branży — cenimy zarówno teorię, jak i praktykę.

Dzisiejsza rozmowa z Prezesem Tongiem, od zasad smarowania cieczami warstwowymi po rozwiązania konstrukcyjne poprawiające smarowanie, ujawniła podstawową logikę odpowiadającą za długotrwałość uszczelek mechanicznych. W kolejnym wywiadzie Prezes Tong zagłębi się w praktyczne zastosowania, omawiając strategie doboru oraz środki zapobiegania awariom uszczelek mechanicznych w różnych branżach — takich jak przemysł chemiczny, farmaceutyczny, rafineryjny i nowe materiały. Zapraszamy!