HighExpert.RU


© к.т.н. Шепелёв В.А., инж. Шепелёв А.В.

Почему торцевые уплотнения Джон Крейн 2100 не работают при любых условиях

Предисловие

Настоящая статья была подготовлена нашей группой специалистов благодаря многочисленной информации, поступившей в наш адрес за последние три-четыре года, и, к сожалению или счастью, продолжающая периодически поступать в наш адрес как от наших потенциальных заказчиков, так и сторонних предприятий и организаций, которые столкнулись с тем, что торцевые уплотнения Джон Крейн 2100 [профессионально подобранные по параметрам разными сервисными центрами, подобными торговыми компаниями и научно-производственными предприятиями], установленные в разное оборудование [насосы, мешалки и др.] часто выходили из строя, т.е. фактически не работали при любых условиях. Краткий анализ существующей проблемы, а также наша краткая оценка рекламных слоганов ряда компаний, частично раскрываемая в настоящей статье, может навести наших благосклонных читателей [возможно и наших потенциальных заказчиков] на правильные выводы.

Расчет и подбор уплотнения Джон Крейн 2100 по параметрам (онлайн)

Торцевое уплотнение Джон Крейн тип 2100, краткое описание, характеристики

Торцевое уплотнение известной и уважаемой английской фирмы Джон Крейн тип 2100 является простым одинарным торцовым уплотнением, содержащим резиновый сильфон. Благодаря простой и относительно недорогой конструкции это торцевое уплотнение получило широкое распространение во всём мире, включая нашу страну. Торцевое уплотнение тип 2100 [John Crane] предлагается многочисленными организациями в качестве "универсального уплотнителя" и даже "оборудования", способного работать в широком диапазоне "давлений и скоростей", для целого спектра рабочих сред [жидкостей], "при любых условиях [эксплуатации]" и т.д. и т.п. Вид торцевого уплотнения Джон Крейн 2100 из каталога Внимательному читателю следует отбросить рекламные причуды, нацеленные на завлечение и продажу товара и обратиться к первоисточнику: Краткое описание торцевого уплотнения Джон Крейн 2100 Обратите внимание, что мы привели информацию на английском языке - языке оригинала. Как мы видим, в технических характеристиках этого уплотнения указан действительно широкий диапазон температур и давлений, но давайте будем читать дальше оригинальное описание... Ограничения по параметрам для торцевого уплотнения Джон Крейн тип 2100 Здесь мы увидим оценочную информацию [и это важно] об ограничениях по перепаду давления, температуре и скорости вращения вала для торцевого уплотнения Джон Крейн тип 2100. Для оценки пределов применения компанией предлагается использовать специальный корректирующий коэффициент [Multiplier Factor]. Для воды, в качестве рабочей жидкости уплотнения, приведен свой отдельный график для определения дополнительного корректирующего коэффициента. Корректирующий коэффициент для торцового уплотнения 2100 вода Таким образом, к примеру, для торцевого уплотнения тип 2100, комплектуемого контркольцом с Г-образной резиновой манжетой ("седла" типа M), с материалами SIC vs SIC (S1S1 - по обозначению Джон Крейн), для диаметра вала, предположим 28 мм, при скорости вращения вала 2900 1/мин, для рабочей жидкости - горячая вода с температурой +115 град Цельсия, оценочный критический перепад давления на торцовом уплотнении составит:
15 Бар x 0.5 x 0.75 x 0.9 x 0.85 ~ 4,3 Бар.

Практика применения торцевого уплотнения Джон Крейн 2100

Обратимся к данным, полученным экспериментальным путём, при эксплуатации насоса Grundfos в одной из котельных России.
торцевое уплотнение Джон Крейн тип 2100 развалилось на части

Параметры эксплуатации:
  • перепад давления 2,5...3,0 Бара (максимум);
  • скорость вращения вала 2900 [1/мин];
  • температура воды на входе в насос +110...+115oС (максимум);
  • постоянная работа насоса.
Торцевое уплотнение тип 2100 с материалами AS1S1 (также применялись с материалами GS1S1/GR1S1) под диаметр вала 28 мм - вышло из строя в течение недели эксплуатации при указанных выше параметрах, с запасом по перепаду давления [исходя из ранее проведенной оценки критического перепада давления]. Очевидный фактор выхода из строя уплотнения: разрыв резинового сильфона по его центральной части в самом тонком месте. Причины выхода из строя: превышения допустимых напряжений для материалов деталей (допустимого крутящего момента) в результате воздействия высокой температуры рабочей среды и недостаточного охлаждения (перегрева), и возникновения режима “сухого трения”.

Обратимся к экспериментальным данным при эксплуатации мешалок на одном из пищевых предприятий России.
торцевое уплотнение Джон Крейн тип 2100 разорвалось
Параметры эксплуатации:
  • мешалка с рабочими средами: сахарный сироп, патока, сгущённое молоко;
  • перепад давления менее 0.1 Бар;
  • скорость вращения вала 1500 [1/мин];
  • температура рабочей среды +90...+120 град С (максимум);
  • периодическая работа мешалки.
Торцевое уплотнение Джон Крейн тип 2100 с материалами AS1S1 (также применялись с материалами GS1S1/GR1S1) под диаметр вала 35 мм - вышло из строя в течение нескольких дней эксплуатации при указанных выше параметрах, с запасом по перепаду давления [исходя из ранее проведенной оценки критического перепада давления]. Очевидный фактор выхода из строя уплотнения: разрыв резинового сильфона по его центральной части в самом тонком месте. Причины выхода из строя: превышения допустимых напряжений для материалов деталей (допустимого крутящего момента) в результате воздействия высокой температуры рабочей среды и недостаточного охлаждения (перегрева), слипания (склеивания) колец пар трения.

Обратимся к экспериментальным данным при эксплуатации насосов на одном из молочных предприятий и реакторов (мешалок-гомогенизаторов) одной фармацевтической компании России.
торцевое уплотнение Джон Крейн разрыв сильфона
Параметры эксплуатации:
  • рабочие среды: вода, смесь воды и щелочи, смесь воды и кислоты, CIP - мойка, пропелленты и специальные мелкоабразивные среды;
  • перепад давления 3...6 Бар;
  • скорость вращения вала 2800...4500 [1/мин];
  • температура рабочей среды до +85...+95 град С (максимум);
  • периодическая работа оборудования.
Торцевые уплотнение Джон Крейн тип 2100 с материалами AR1S1 (также применялись с материалами GS1S1/GR1S1) под диаметр вала 22 мм и 32 мм - выходили из строя в течение трёх - десяти дней эксплуатации при указанных выше параметрах, с запасом по перепаду давления [исходя из ранее проведенной оценки критического перепада давления]. Очевидный фактор выхода из строя уплотнения: разрыв резинового сильфона по его центральной части в самом тонком месте, перегрев деталей. Причины выхода из строя: превышения допустимых напряжений для материалов деталей (допустимого крутящего момента) в результате воздействия высокой температуры рабочей среды и недостаточного охлаждения (перегрева), а также инверсии давлений на уплотнении.
Выводы:
  • Торцевое уплотнение Джон Крейн тип 2100 не работает при любых условиях [эксплуатации], а работает только когда обеспечиваются все необходимые условия для его работоспособности (см. например, нашу статью).
  • Подбор торцевого уплотнения тип 2100 по параметрам не всегда приемлем - специальный корректирующий коэффициент, он же Multiplier Factor, служит лишь для грубой оценки [целесообразно проводить подбор торцевого уплотнения только по результатам расчета рабочих параметров уплотнения исходя из технического задания заказчика с проверкой в реальных условиях эксплуатации].
  • Не всегда следует реально воспринимать рекламную информацию так, как она подаётся на многих сайтах торгующих компаний, предлагающих торцевые уплотнения Джон Крейн тип 2100 [там может быть написана "полнейшая ахиницея", нацеленная только на продвижение сайта через поисковые системы, например, это любит Яндекс].
  • Неужели всё так плохо? - Вовсе нет, это уплотнение целесообразно к применению, но не для любых условий.

06.04.2020