Samtal med grundaren

Avslöjar hemligheterna bakom långlivade mekaniska tätningsringar

I det operativa systemet för industriell utrustning fungerar mekaniska tätningsringar som outfattade hjältar – tyst skyddar de axeländar av fluidtransportutrustning. De måste förhindra läckage av medium för att säkerställa produktionssäkerhet samtidigt som de minskar friktionsförluster för att förbättra energieffektiviteten. Denna till synes lilla komponent är direkt kopplad till den stabila drift inom kärnindustrier såsom kemisk bearbetning, energi och vattenrening. Dess tekniska nivå anses till och med vara en nyckelindikator på precisionen och sofistiseringen inom tillverkning av utrustning.

Herr Tong Hanquan, grundare av Jiangsu Golden Eagle Fluid Machinery Co., Ltd., har ägnat 50 år åt detta område sedan 1976. Genom årtionden av uthållighet har han bevittnat hela resan för inhemska mekaniska tätningsringar – från imitation till självständig innovation. I dag har vi inbjudit ordförande Tong för att utforska effektiviteten hos mekaniska tätningsringar – från grundläggande principer till praktisk erfarenhet – och avslöja 'hemligheten bakom lång livslängd' för denna kritiska komponent.

Reportr : Ordförande Tong, med fem decennier inom branschen för mekaniska tätningsringar, har du bevittnat dess utveckling och omvandlingar. Om vi börjar med grunderna, vad är den viktigaste faktorn för att förlänga livslängden på mekaniska tätningsringar vid drift i vätskemedia?

Ordförande Tong : I slutänden handlar allt om att upprätthålla vätskefilmen. Mellan friktionsytorna på den dynamiska och den fasta ringen i en mekanisk tätning skapar mediet en vätskefilm som ger nödvändig smörjning. Denna film fungerar som ett skyddande lager – utan den, eller om den blir instabil, kommer tätningen snabbt att gå sönder. Hos Golden Eagle prioriterar vi stabiliteten i vätskefilmen som en kärnindikator genom hela våra design- och produktionsprocesser.

Reportr : Vilka olika smörjningsstater finns det mellan dessa friktionsytor, och hur påverkar de tätningens livslängd?

Ordförande Tong : Baserat på vår praktik och forskning finns det fyra huvudsakliga tillstånd:

Torrfriktion : Det värsta scenariot, där ingen vätska når friktionsytan – endast damm och oxiderade lager återstår. Detta leder till omedelbar värmeutveckling, slitage och snabb läckage. Tidigt i min karriär stötte jag på många fall där felaktig installation ledde till torrfriktion, vilket orsakade betydande förluster

Gränssmörjning i teorin är tätningsytor aldrig perfekt släta. Vad som verkar platt har ändå mikroskopiska toppar och dalar. När tätningsvätska eller medium tränger in i gapet under tryck fylls dalarna men inte topparna. Dalarna får nytta av smörjning, men topparna utsätts för direkt kontakt och friktion, vilket leder till måttlig nötning och värmeutveckling.

 

Halvfluid smörjning detta är det ideala tillståndet. Genom att skapa ”makro-dimplar” på ändytor genom försedning med spår upprätthålls en tunn men stabil vätskefilm. Detta minskar friktionskoefficienten och säkerställer effektiv tätningsverkan.

 

Fullfluid smörjning även om det kan verka idealiskt utan friktion leder det alltför stora gapet till läckage – vilket gör det kontraproduktivt.

Reportr det verkar som att halvfluid smörjning är det ideala tillståndet att eftersträva. Vilka faktorer måste beaktas för att uppnå detta?

Ordförande Tong : En omfattande ansats är avgörande. Mediagenskaper är grundläggande – till exempel bildar media med hög viskositet lättare vätskefilmer jämfört med media med låg viskositet. Tryck, temperatur och glidhastighet är också kritiska: för högt tryck kan spräcka vätskefilmen, höga temperaturer kan fördunsta mediet, och höga hastigheter kan förstärka friktionsvärmen.

Vid Golden Eagle utför vi detaljerade beräkningar av dessa parametrar under kundvalprocesser. Dessutom måste faktorer som justering av tryck på ändytan, smörjstrukturdesign och bearbetningsprecisionen av friktionsytor optimeras. Till exempel, även om en ytjämnhet på Ra0,8 en gång var acceptabel, uppnår vår precisions slipning idag Ra0,02, vilket avsevärt förbättrar vattenfilmens hållbarhet.

Reportr : Du nämnde smörjstrukturer – vi har hört att Golden Eagle har betydande teknisk expertis inom att förbättra dessa. Kan du berätta mer?

Ordförande Tong : Absolut. Strukturdesign är en av våra kärnkompetenser.

Excentriska ändytor : Genom att förflytta centrum av den dynamiska eller stillastående ringen något från axeln, ”dras” smörjmedel in i friktionsytan vid rotation. Emellertid måste excentricitetsgraden vara exakt – för stor förskjutning orsakar ojämn nötning under högt tryck, och höga hastigheter kräver noggrann konstruktion för att undvika vibrationer orsakade av centrifugalkrafter. Detta lärde vi oss på ett hårdfött sätt tidigt med tätningsringar för kemikaliepumpar, och löste det senare genom finita elementanalyser.

Ändytsgrooving : Vid högt tryck och hög hastighet minskar spårning effektivt påverkan av vätskefilmsstörningar orsakade av friktionsvärme. Placeringen av spår är kritisk: för utåt pressuriserade tätningsringar bör spåren placeras på den stillastående ringen för att förhindra att föroreningar kommer in; för inåt pressuriserade tätningsringar är den dynamiska ringen att föredra, eftersom centrifugalkraften pressar ut föroreningar. Spårens form, antal och djup spelar också roll – för många eller för djupa spår ökar läckaget. Våra kilformade spår har förbättrat smörjningseffektiviteten med 30 % jämfört med tidigare rektangulära design.

 

Hydrostatisk smörjning : Detta innebär användning av en oberoende fluidkälla (t.ex. en hydraulpump) för att leverera pressuriserad smörjmedel direkt till friktionsytan, vilket ger både smörjning och motstånd mot medietryck. Denna konstruktion används ofta i reaktionskärl med högt tryck.

Reportr : Är smörjningsutmaningar mer komplexa för mekaniska tätningsringar i gasformiga medier?

Ordförande Tong : Det är sant, de är mer komplicerade. Sådana förhållanden innebär ofta otillräcklig smörjning, värmeavledningsproblem och benägenhet för läckage, vilket kräver specialdesigner för att säkerställa stabil drift. Vi använder vanligtvis torra gasförslutningar, som utnyttjar mikronivåns spår (till exempel spiral- eller T-formade spår) för att generera hydrodynamiska effekter, vilket komprimerar gasen till en ultratunn film (cirka 3–5 μm) för drift utan kontakt. I ett ombyggnadsprojekt för en gasturbin-tillverkare förlängdes förslutningens livslängd från 3 månader till 18 månader.

Reportr : Fanns det bakom dessa innovationer många erfarenheter av prövning och misstag?

Ordförande Tong : Absolut. Under 1980-talet, när vi arbetade med tätningsringar för raffineripumpar, experimenterade vi med slipytor med spår. I början orsakade för många spår alltför mycket läckage; för få resulterade i torr friktion. Det tog över 20 försök att hitta de optimala parametrarna. Idag har unga ingenjörer nytta av datorsimuleringar, vilket minskar behovet av gissningar. Men jag betonar alltid att klyftan mellan laboratoriedata och fältförhållanden måste överbryggas med praktisk erfarenhet. Därför har Golden Eagle kunnat stå starka inom branschen – vi värdesätter både teori och praktik.

Dagens diskussion med ordförande Tong, från principerna för vätskefilmslubrikation till strukturella konstruktioner som förbättrar smörjning, har avslöjat den underliggande logiken bakom mekaniska tätnings längre livslängd. I nästa intervju kommer ordförande Tong att fördjupa sig i praktiska tillämpningar och utforska urvalstrategier samt åtgärder för att förhindra fel hos mekaniska tätningsdelar inom olika industrier – inklusive kemisk bearbetning, läkemedelsindustri, raffinering av olja och nya material. Följ med!