Hřídelové ucpávky TECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS Hřídelové ucpávky

Hřídelové ucpávky TECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS

Hřídelové ucpávky

Obsah


Typové označování

Typy hřídelových ucpávek

Typové označování podle normy EN 12756 Systém typového označování firmy Grundfos

strana 3 strana 5

Mechanické ucpávky obecně Co je to hřídelová ucpávka Použití hřídelových ucpávek Komponenty hřídelových ucpávek Vyvážená mechanická ucpávka Nevyvážená mechanická ucpávka Vyvažování mechanických ucpávek Funkční princip mechanické ucpávky Tření, opotřebení a průsak Hřídelové ucpávky těsněné O-kroužky Hřídelové ucpávky s těsnicím vlnovcem Hřídelové ucpávky typu cartridge

strana 7 strana 7 strana 8 strana 8 strana 8 strana 9 strana 10 strana 11 strana 12 strana 12 strana 13

Hřídelové ucpávky ve viskózních kapalinách Hřídelové ucpávky ve viskózních kapalinách obecně Hřídelové ucpávky doporučené pro viskózní kapaliny

strana 14 strana 14

strana 15 strana 15 strana 15 strana 16 strana 16 strana 16 strana 17

Materiál sekundárního těsnění Sekundární ucpávky NBR EPDM FKM FFKM FXM Přehled čerpaných kapalin

strana 21 strana 21 strana 21 strana 21 strana 22 strana 22 strana 22

strana 23 strana 24 strana 26 strana 27 strana 28 strana 30 strana 31 strana 34 strana 36 strana 37 strana 37 strana 37 strana 38 strana 39

Typy hřídelových ucpávek Srovnání různých typů hřídelových ucpávek

Materiálové provedení těsnicích ploch ucpávek Kombinace materiálů těsnicích ploch Karbid wolframu / karbid wolframu Karbid křemíku / karbid křemíku Uhlík / karbid wolframu nebo uhlík / karbid křemíku Uhlík / keramika (oxid hlinitý) Karbid wolframu / hybrid Karbid křemíku

Grundfos typ A Grundfos typ B Grundfos typ C Grundfos typ D Grundfos typ E Grundfos typ G Grundfos typ H Grundfos typ K Grundfos typ R Uspořádání hřídelových ucpávek Dvojitá mechanická ucpávka (v uspořádání back-to-back) Dvojitá mechanická ucpávka (v tandemovém uspořádání) Hřídelové ucpávky Cartex-DE Chlazení typu Air-Cooled Top (pro vysoké teploty)

strana 41

Volba hřídelových ucpávek Volba nejvhodnější hřídelové ucpávky

strana 42

Čerpané kapaliny Seznam čerpaných kapalin Kyseliny Alkálie Soli Voda Chladicí kapaliny Paliva Syntetické a minerální oleje Rostlinné oleje Rozpouštědla Oxidační činidla Organické sloučeniny Různé kapaliny

strana 43 strana 44 strana 46 strana 47 strana 49 strana 50 strana 51 strana 52 strana 53 strana 54 strana 55 strana 56 strana 57

Diagnostika poruch hřídelových ucpávek Návod k provádění diagnostiky poruch hřídelových ucpávek Klíč k tabulce diagnostiky poruch hřídelových ucpávek

strana 58 strana 59

Další dokumentace výrobků Zdroje dokumentace výrobků WinCAPS WebCAPS

2

strana 60 strana 60 strana 61



Typové označování podle normy EN 12756

Materiálový klíč Materiály jednotlivých hlavních komponentů jsou označeny materiálovým kódem, který je tvořen pěti písmeny.

Norma EN popisuje mechanickou konstrukci hřídelových ucpávek a kombinaci těsnicích materiálů. Norma EN 12756 obsahuje: • typový klíč • materiálový klíč

Příklad Materiál čela otočného elementu ucpávky Materiál stacionárního sedla Materiál sekundárního těsnění Materiál pružin Materiál ostatních komponentů

(1)U (2)B (3)E (4)G (5)G

Účel Specifikace určené dodavatelům hřídelových ucpávek Grundfos se zpracovávají podle kódového systému typového označování zakotveného v normě EN 12756.

Systém typového označování firmy Grundfos Kompletní systém typového označování hřídelových ucpávek dle normy EN 12756 tvoří: • typový kód • materiálový kód Příklad Typový kód Materiálový kód

N

U

012

S

O

-

U B E G G

Typový klíč Norma EN 12756 obsahuje následující typový klíč: Příklad Verze: N = normovaná stavební délka K = krátká stavební délka X = jiná stavební délka

N

U

012

S

O

Typ hřídelové ucpávky: U = nevyvážená ucpávka B = vyvážená ucpávka Jmenovitý průměr: Průměr (hřídele) v mm Příklad: hřídel 12 mm = 012 Směr otáčení: R = vpravo, (tj. ucpávka se otáčí ve směru pohybu hodinových ručiček při pohledu od sedla) L = vlevo, (tj. ucpávka se otáčí proti směru pohybu hodinových ručiček při pohledu od sedla) S = možnost otáčení v obou směrech Otáčení se zpožděním vůči otáčení sedla : 0 = bez zpoždění 1 = se zpožděním

3

Typové označování Standardní kódy materiálových verzí Pol.

Kód

Materiál

A B C

Jiný druh uhlíku Uhlíková ocel

E

Chromová ocel

F

Chromniklová ocel (CrNi)

G

Chromniklmolybdenová ocel (CrNiMo)

H

Kovy potažené karbidem

M

Kovy

Bronz Šedá litina

R

Legovaná litina

S

Litá chromová ocel

T

Jiné kovy

U1

Karbid wolframu, vazba CO

U2

Karbid wolframu, vazba Ni

U3

Karbid wolframu, vazba CrNiMo Karbidy

Karbid křemíku (SiC) SiC-Si

Q3

SiC-C-Si, kompozit

Q4

C-SiC, povrch tvrzený křemíkem

J

Jiné karbidy

V W

Oxid hlinitý Oxidy kovů

X Y2

Oxid chromitý Jiné oxidy kovů

Y1

PTFE, zesílený skelnými vlákny Plasty

PTFE, zesílený uhlíkem

Z

Jiné plasty

B

Butylkaučuk (IIR)

E

Etylenpropylenkaučuk (EPPM)

K N P

Perfluorkaučuk Elastomery, bez povlaku

Nitrilkaučuk (NBR) Chloroprenkaučuk (CR)

S

Silikonkaučuk (MVQ)

V

Fluorkaučuk (FPM)

X M

Jiné elastomery Elastomery s povlakem

G T

U

F

N T

Různé materiály pro pružné prvky Uhlíková ocel

Ocel

G M

PTFE Jiné neelastomery

Různé materiály

D E

Elastomery / potažené PTFE Grafit

Neelastomery

Y

4

Slitina s vysokým obsahem niklu

P

Q2

(4) a (5)

Tvrdý kovový povlak

N

Q1

(3)

Uhlík impregnovaný pryskyřicí

D

K

(1) a (2)

Uhlík impregnovaný kovem Syntetický uhlík

Chromová ocel (Cr) Chromniklová ocel (CrNi) Chromniklmolybdenová ocel (CrNiMo)

Slitiny

Slitina s vysokým obsahem niklu Slitina mědi a cínu (bronz) Jiné materiály


Příklad kompletního typového označení hřídelové ucpávky Příklad N U 012 S O - U B E G G Normovaná stavební délka Nevyvážená Průměr hřídele, 12 mm Možnost otáčení v obou směrech Bez zpožďování otáčení vůči stacionárnímu sedlu Těsnicí plocha otočné části = karbid wolframu (WC) Stacionární sedlo = uhlík impregnovaný pryskyřicí Sekundární ucpávka = EPDM Ocelová pružina = ocel CrNiMo Všechny ostatní komponenty = ocel CrNiMo



Typové označování Grundfos

První písmeno kódového označení

Mechanické ucpávky jsou klasifikovány podle typového označení firmy Grundfos, které je dáno konstrukcí předmětné mechanické ucpávky.

První písmeno kódového označení verze mechanické ucpávky udává typové označení zavedené firmou Grundfos. Na prvním místě kódového označení se mohou objevit tyto kódy:

Nejdůležitější konstrukční materiály Následující tabulka obsahuje kódy nejdůležitějších materiálů vybraných na základě výrobního programu firmy Grundfos a podle oblastí jejich použití. Pol.

Kód

Materiál

A

Uhlík impregnovaný kovem

B

Vlnovcové těsnění, pryž

C

Těsnění O-kroužkem s pružinou ve funkci unašeče ucpávky

D

Těsnění O-kroužkem, vyvážená ucpávka

E

Těsnění O-kroužkem, typ A, cartridge

F

Vlnovcové těsnění, typ B, cartridge Vlnovcové těsnění, typ B, s redukovanými těsnicími plochami

H

Těsnění O-kroužkem, typ D, cartridge

C

Jiný druh uhlíku

K

Vlnovcové těsnění, kov, typ M, cartridge

D

Uhlíková ocel

M

Vlnovcové těsnění, kov

Bronz

O

Dvojitá mechanická ucpávka obrácená zády k sobě (back-to-back)

N

Kovy

S


U

Karbid wolframu, vazba CrNiMo Q : hustý, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC)

Q

Karbidy

Q : pórovitý, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC) P 1

Q1G: samomazný, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC)

(4) a (5)

Těsnění O-kroužkem s pevným unašečem ucpávky

B

G

Syntetický uhlík

S 1

(3)

Název

A

Uhlík se zalitým karbidem wolframu (wc) hybrid

H (B/U)

(1) a (2)

Uhlík impregnovaný pryskyřicí

Kód

Keramika (oxid hlinitý)

P

Dvojitá mechanická ucpávka v tandemovém uspořádání

Q

Těsnění závěrnou kapalinou, proplachovaná ucpávka

R

Těsnění O-kroužkem, typ A, s redukovanými těsnicími plochami

S

Měkká ucpávka

T

Ucpávka s plovoucí mezerou

X

Různé

Druhé a třetí písmeno kódového označení

V

Oxidy kovů

E

EPDM

F

FXM

V

FKM

K

FFKM

M

O-kroužek potažený PTFE

P

NBR (nitrilkaučuk)

S

Q (silikonkaučuk)

T

PTFE

X

Jiné elastomery

A

E

Chromová (Cr) ocel (EN1.4057)

B

F

Chromniklová (CrNi) ocel (EN1.4301)

G

Chromniklmolybdenová (CrNiMo) ocel (EN1.4401)

M

Slitina s vysokým obsahem niklu (Hastelloy)

C

T

Jiné slitiny

D

Druhé a třetí písmeno kódového označení mechanické ucpávky vyraženého na typovém štítku čerpadla udává materiálové provedení těsnicí plochy otočné části ucpávky a pevného sedla ucpávky. Na druhém a třetím místě kódového označení se mohou objevit tyto kódy: Kód

H (B/U)

N

Vyražený kód Kódové označení mechanických ucpávek je vyraženo na typovém štítku čerpadla. Bývá umístěno na poslední pozici typového označení čerpadla a je tvořeno čtyřmi písmeny: Příklad Typové označení Grundfos Materiál těsnicí plochy rotační části Materiál stacionárního sedla Materiál sekundárního těsnění

(1)A

(2)U

(3)U

(4)E

Materiál Uhlík impregnovaný kovem Uhlík impregnovaný pryskyřicí Syntetický uhlík

Uhlík se zalitým karbidem wolframu (WC) (hybridní) Jiný druh uhlíku Ocel

Kovy

Bronz

S


U

Karbid wolframu (WC), vazba CrNiMo Q1S: hustý, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC)

Q

Karbidy

Q1P: pórovitý, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC) Q1G: samomazný, slinutý, jemnozrnný karbid křemíku (SiC)

V

Oxidy kovů

Keramika (oxid hlinitý)

5



Čtvrté písmeno kódového označení ucpávky Čtvrté písmeno kódového označení mechanické ucpávky vyraženého na typovém štítku čerpadla udává materiálové provedení sekundární ucpávky. Na čtvrtém místě kódového označení se mohou objevit tyto kódy: Kód

Materiál

E

EPDM

F

FXM

V

FKM

K

FFKM

M

O-kroužek potažený PTFE

P

NBR (nitrilkaučuk)

S

Q (silikonkaučuk)

T

PTFE

X

Jiné elastomery

Příklad kódového označení hřídelové ucpávky na typovém štítku Příklad Vyvážená ucpávka těsněná O-kroužkem s pevným unašečem ucpávky (typ cartridge) Těsnicí plocha SiC otočné části ucpávky Pevné sedlo ucpávky SiC Sekundární těsnění EPDM

H

Q

Q

E

Příklad kódového označení kompletního čerpadla na typovém štítku Příklad CRN 32 -4 -2 -A -F -G Typová řada Jmenovitý průtok (m3/h) Počet oběžných kol Počet stočených oběžných kol (pokud nějaká jsou) Kód verze čerpadla Kód trubní přípojky Kód materiálového provedení čerpadla Kód materiálového provedení komponentů těsnicích prvků Kód hřídelové ucpávky 1)

-E

HQQE

1) Z kódu hřídelové ucpávky je patrno, že čerpadlo je vybaveno mechanickou ucpávkou typu H těsněnou O-kroužkem, typ cartridge, rotační těsnicí plocha SiC, pevné sedlo SiC a sekundární ucpávka EPDM.

6

Hřídelové ucpávky všeobecně Co je to hřídelová ucpávka

Rotační hřídelové ucpávky

Použití hřídelových ucpávek Hřídelové mechanické ucpávky slouží k zamezení úniku média z hydraulické části čerpadla. Čerpadla se zapouzdřeným rotorem nemají žádné hřídelové ucpávky, a čerpaná kapalina zde může volně vniknout do motoru. Níže uvedené fotografie ukazují příklady čerpadel s rotačními hřídelovými ucpávkami. Rotační hřídelová ucpávka je umístěna v mezeře mezi rotujícím hřídelem čerpadla a pevným tělesem čerpadla a motoru.

motor

Rotační hřídelové ucpávky se používají v případech, kdy se dva komponenty čerpadel vůči sobě navzájem pohybují. Tyto ucpávky zahrnují mimo jiné mechanické ucpávky a měkké ucpávky (ucpávková komora, popř. simmering). Rotační hřídelové ucpávky • jsou vystaveny otáčivému pohybu • za provozu vytvářejí zatížený mazací film mezi těsnicími plochami rotační a pevné části hřídelové ucpávky. Bližší informace najdete v kapitole ”Funkční princip hřídelové ucpávky”. mazací film hydraulická síla síla pružiny

TM02 6895 1903

Hřídelová ucpávka slouží v čerpadlech jako zábrana průniku kapalin nebo k vymezení prostoru pod tlakem.

ucpávka (typ cartridge)


Obr. 3 Rotační hřídelová ucpávka

hlava čerpadla

V provozní praxi nevykazuje žádná ucpávka absolutní těsnost. Průsak ucpávkou je ovlivňován takovými faktory jako schopnost čerpané kapaliny pronikat ucpávkou, měnící se hydrodynamický tlak v mezeře mezi těsnicími plochami ucpávky, charakteristika povrchu komponentů ucpávky a hydraulická přítlačná síla. Podstatné je, aby statické i rotační ucpávky nebyly odolné pouze vůči účinkům kapaliny, u níž mají zajišťovat těsnění. Ucpávky musejí být rovněž dimenzovány tak, aby se bez problémů vyrovnaly se všemi vlivy působícími za provozu čerpadla.

základová část

GR5357 - GR3395

oběžná kola

Volba druhu hřídelové ucpávky závisí na: • kapalině, vůči níž má hřídelová ucpávka těsnit • vlastnostech kapaliny • mechanických, chemických a tepelných vlivech, které budou na ucpávku působit

Obr. 1 Hřídelová ucpávka v čerpadle CR (čerpadlo in-line)

GR2798 - TM02 7400 3503

motor

těleso čerpadla

hřídelová ucpávka

Obr. 2 Hřídelová ucpávka v čerpadle NB (čerpadlo s axiálním vstupem)

7

Hřídelové ucpávky všeobecně Komponenty hřídelových ucpávek pružina


K zajištění odpovídajícího přítlačného tlaku mezi styčnými těsnicími plochami primární ucpávky je třeba volit mezi dvěma různými typy mechanických ucpávek. Jedná se zde o

pevné unašeč ucpávky s pojistným kroužkem těsnění

• vyvážené mechanické ucpávky a • nevyvážené mechanické ucpávky

zarážka pružiny

Sekundární ucpávka

čelo ucpávky

sedlo

TM02 6890 1903

Vyvážená mechanická ucpávka Níže uvedený náčrtek znázorňuje vyváženou mechanickou ucpávku a síly působící na styčné těsnicí plochy ucpávky.

A

B TM02 6892 1903

Obr. 4 Komponenty mechanických ucpávek

Klíč : Mechanická hřídelová ucpávka

Název Pružina Unašeč ucpávky s pojistným kroužkem

Rotační část

Zarážka pružiny

Nevyvážená mechanická ucpávka

Sekundární ucpávka

Níže uvedený náčrtek znázorňuje nevyváženou mechanickou ucpávku a síly působící na styčné těsnicí plochy ucpávky.

Čelo ucpávky Pevná ucpávka (sekundární ucpávka)

Pevná část

Obr. 6 Zóny působení sil vyvážené mechanické ucpávky

Sedlo (primární ucpávka) těsnicí plochy

rotační část

pevná část

Obr. 5 Hlavní součásti mechanické ucpávky

Mechanická ucpávka se skládá z • rotační části • pevné části Rotační část mechanické ucpávky tvoří čelo ucpávky (primární ucpávka), unašeč s pojistným kroužkem, sekundární ucpávka a pružina se zarážkou. Pevná část mechanické ucpávky je tvořena sedlem (primární ucpávka) a pevným těsnicím elementem (sekundární ucpávka). Shora uvedené komponenty mají rozhodující význam pro správnou funkci hřídelové ucpávky čerpadla. Komponenty primární ucpávky se liší od ostatních elementů tím, že jsou vystaveny silnému tlaku pružiny a současně také tlaku čerpané kapaliny, který vzniká v tělese hřídelové ucpávky při otáčivém pohybu styčných těsnicích ploch vůči sobě. Pružina udržuje svou mechanickou silou ucpávku v jednom kompaktním celku.

8

B

TM02 6891 1903

TM02 6890 1903

A

Obr. 7 Zóny působení sil nevyvážené mechanické ucpávky

Hřídelové ucpávky všeobecně Vyvažování mechanických ucpávek


Výpočet vyvažovacího koeficientu K: K = 180 150

Výpočtové vzorce

K = 1,2

Vzorec pro výpočet vyvažovacího koeficientu K: Výpočet sil působících na hřídelovou ucpávku:

K= A B

Výpočet přítlačné síly (FC):

Vzorec pro výpočet přítlačné síly (FC):

FC = (180 x 0,8) + 45

FC = (A x P) + FS [N] Vzorec pro výpočet otevírací síly (FO): FO = B x

P 2

[N]

FO = 150 x 0,8 2

( )

[N]

FC, eff = 189 - 60

[N]

Název

A

Plocha v mm2

B

Plocha v mm2

Fs

FC, eff. = 129 [N]

Peff. = 129 150 Poznámka

Viz náčrtek vyvážené a nevyvážené hřídelové ucpávky, strana 8. Viz náčrtek vyvážené a nevyvážené hřídelové ucpávky, strana 8.

Peff. = 0,86 [N/mm2]

Příklad výpočtu, vyvážená mechanická ucpávka, Grundfos typ H

Tlak kolem hřídelové ucpávky v N/mm2 Síla pružiny v N

TM02 71 00 2603

P

[N]

Výpočet efektivního zatížení sedla (Peff ):

Klíč k symbolům: Symbol

FO = 60

Výpočet efektivní přítlačné síly (FC, eff.):

Vzorec pro výpočet efektivního tlaku na sedlo (Peff.): Peff. = FC, eff. B

[N]

Výpočet otevírací síly (FO):

Vzorec pro výpočet efektivní přítlačné síly (FC, eff.): FC, eff. = FC - FO

FC = 189

Příklad výpočtu, nevyvážená hřídelová ucpávka, Grundfos typ B

TM00 2581 4593

Obr. 9 Hřídelová ucpávka Grundfos, typ H

Obr. 8 Hřídelová ucpávka Grundfos, typ B

Údaje : A B FS P

180 mm2 150 mm2 45 N 0,8 N/mm2

Údaje : A B FS P

150 mm2 150 mm2 45 N 0,8 N/mm2


K = 1,0

Výpočet sil působících na hřídelovou ucpávku: Výpočet přítlačné síly (FC): FC = (150 x 0,8) + 45

FC = 165 [N]

Výpočet otevírací síly (FO): FO = 150 x 0,8 2

( )

FO = 60 [N]

9

Hřídelové ucpávky všeobecně Výpočet efektivní přítlačné síly (FC, eff.): FC, eff. = 165 - 60

FC, eff. = 105 [N]

Výpočet efektivního zatížení sedla (Peff.): Peff. = 105 150

Peff. = 0,70 [N/mm2]

Příklad výpočtu, vyvážená mechanická ucpávka, Grundfos typ K

Pro nevyvážené mechanické ucpávky pak platí následující vztah: K = A > 1 [-] B Klíč k symbolům K poměr ploch A hydraulicky zatížená plocha v mm2 B styčná plocha v mm2

Funkční princip mechanické ucpávky Správná funkčnost mechanické ucpávky závisí na vytvoření patřičného mazacího filmu mezi styčnými těsnicími plochami, na který se za provozu čerpadla přenáší zatížení. Mazací film je tvořen čerpanou kapalinou nebo kapalinou přiváděnou z cizího zdroje.

120 mm2 150 mm2 45 N 0,8 N/mm2


K = 0,8

Výpočet sil působících na hřídelovou ucpávku: Výpočet přítlačné síly (FC): FC = (120 x 0,8) + 45

FC = 141 [N]

Mazací film nesoucí zatížení tvoří tyto dvě složky: • hydrostatický film • hydrodynamický film Hydrostatický mazací film se vytváří jedním z následujících dvou způsobů: • za provozu čerpadla je čerpaná kapalina vtlačována do mezery mezi oběma styčnými těsnicími plochami mechanické ucpávky •

Výpočet otevírací síly (FO): FO = 150 x 0,8 2

( )

FO = 60 [N]

Výpočet efektivní přítlačné síly (FC, eff.): FC, eff = 141 - 60

FC, eff. = 81 [N]

Výpočet efektivního zatížení sedla (Peff): Peff. = 81 150

Peff. = 0,54 [N/mm2]

V závislosti na průměru a materiálovém provedení sedla jsou nevyvážené mechanické ucpávky vhodné pro aplikace s provozním tlakem do 25 barů. Vyvážené mechanické ucpávky jsou naproti tomu vhodné pro provozní tlaky až 80 barů. Jejich použití v těchto vysokotlakých provozních podmínkách je možné díky menšímu zatížení těsnicích ploch ucpávky daném vybráním na hřídeli nebo na ochranném pouzdře hřídele, které zmenšuje vnější a vnitřní průměr styčné těsnicí plochy rotační části ucpávky. Účelem zde je zmenšit velikost ploch vystavených působení hydraulického tlaku v tělese ucpávky, aniž by se změnila velikost plochy mezi styčnými těsnicími plochami ucpávky. Menší zatížení těsnicích ploch snižuje množství vyvíjeného tepla a tím i tření a mechanické opotřebení hřídelové ucpávky. To má ve svém důsledku příznivý dopad na celkovou výši nákladů na provoz ucpávky. Pro vyvážené mechanické ucpávky platí tento vztah: K = A < 1 [-] B

10

za provozu čerpadla je kapalina přiváděná z cizího zdroje vtlačována do mezery mezi oběma styčnými těsnicími plochami mechanické ucpávky

Hydrodynamický mazací film se vytváří tlakem vznikajícím při otáčení hřídele čerpadla. Tloušťka mazacího filmu je závislá na otáčkách čerpadla, teplotě a viskozitě čerpané kapaliny a na axiálním tahu ucpávky. Axiální stlačování mechanické ucpávky omezuje průsak čerpané kapaliny do okolního prostředí. Těsnicí kapalina, která se nachází v těsnicí mezeře ucpávky, se neustále obměňuje v důsledku • •

odpařování kapaliny do okolní atmosféry krouživého pohybu kapaliny mazací film

hydraulická síla síla pružiny

Obr. 10 Mechanická ucpávka za provozu

TM02 6895 1903

Údaje : A B FS P


Hřídelové ucpávky všeobecně

Styčné těsnicí plochy mechanické ucpávky jsou mazány čerpanou kapalinou. Lepší mazání zde znamená menší tření a větší průsak. Opačně pak je menší průsak dán horším mazáním a tím i větším třením. K větší energetické spotřebě (”ztrátě energie”) hřídelové ucpávky přispívají následující faktory: •

Odstředivé síly vznikající otáčením rotačních částí za provozu čerpadla. Energetická spotřeba se prudce zvyšuje spolu s rostoucími otáčkami (s třetí mocninou).

•

Tření styčných těsnicích ploch. Tření mezi oběma styčnými těsnicími plochami se skládá ze složek tření tenkého mazacího filmu kapaliny a tření mezi body styku obou těsnicích ploch ucpávky.

Viskozita vody se snižuje spolu s teplotou, což způsobuje ztenčování tloušťky mazacího filmu. Jestliže teplota přesáhne hodnotu +100°C, zhoršují se podstatně podmínky mazání, neboť značná část styčné těsnicí plochy je pak mazána pouze vodní párou. Tření a opotřebení těsnicích kroužků hřídelové ucpávky se tak zvyšuje spolu s rostoucí teplotou. Nadměrnému opotřebení těsnicích ploch lze zabránit vyvážením hřídelové ucpávky, čímž se zmenší přítlačná síla a sníží diferenční tlak. Míra opotřebení (poměrná)

TM02 7110 2603

Tření, opotřebení a průsak


Energetická spotřeba je závislá na konstrukci ucpávky, podmínkách mazání a materiálovém provedení těsnicích kroužků ucpávky. Níže uvedený graf ukazuje typický příklad energetické spotřeby hřídelové ucpávky pracující se studenou vodou. Tento graf udává energetickou ztrátu na jednotlivé faktory energetické spotřeby jako funkci otáček čerpadla. Energetická ztráta [W]

Teplota

Obr. 12 Stupně opotřebení pro různé vyvažovací poměry

Tloušťka vrstvičky mazacího filmu v těsnicí mezeře je citlivá na rovinnost styčných těsnicích ploch hřídelové ucpávky. Již nerovnost v řádu 0,001 mm způsobuje průsak ucpávky.

250

čerpání pumping tření friction

100 50 0 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

otáčky [min-1]

Níže uvedený graf ukazuje závislost velikosti průsaku hřídelové ucpávky pracující s vodou na rovinnosti povrchu těsnicích kroužků. Průsak [ml/h] 1.8 1.6 1.4 1.2 1

TM02 7453 3603

150

TM02 7452 3603

200

0.8

Obr. 11 Energetická spotřeba hřídelové ucpávky

0.6

Podle tohoto grafu může být energetická ztráta daná otáčením rotačních částí čerpadla za provozu při vysokých otáčkách značná. To se týká např. hřídelových ucpávek s unašečem. Tak např. při otáčkách vyšších než 6 000 min-1 může být výhodné použití hřídelových ucpávek, u nichž jsou pružina a unašeč umístěny v pevné části ucpávky.

0.2

0.4

Tloušťka vrstvičky mazacího filmu v těsnicí mezeře ucpávky závisí na: • viskozitě kapaliny • otáčkách těsnicích kroužků hřídelové ucpávky • přítlačné síle hřídelové ucpávky • tlakové diferenci v těsnicí mezeře hřídelové ucpávky • charakteristice povrchu styčných těsnicích ploch hřídeTM027452-3603 lové ucpávky

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Rovinnost [mikrometrů]

Obr. 13 Rovinnost jako funkce průsaku

Při porušení rovinnosti o 0,001 mm se u tvrdého těsnicího kroužku (karbid wolframu WC nebo keramika) zvyšuje průsak hřídelové ucpávky v době typického záběhu čerpadla trvajícího několik týdnů. V případě, že je povrchová nerovnost těsnicích kroužků menší, je doba zapracování hřídelové ucpávky podstatně kratší. Velikost průsaku hřídelové ucpávky je také značně závislá na drsnosti jejích styčných těsnicích ploch. Zde hraje důležitou roli jak stupeň drsnosti, tak i směr zdrsnění povrchu.

11

Hřídelové ucpávky všeobecně


Graf na obr. 14 ukazuje jak se velikost průsaku liší v závislosti na směru zdrsnění povrchu styčných těsnicích ploch hřídelové ucpávky. Šipky udávají směr otáčení těsnicích kroužků.

o-kroužek

TM00 2581 4593

Podle níže uvedeného grafu může být kapalina tvořící mazací film přečerpávána na stranu čerpané kapaliny nebo na stranu atmosférického tlaku v závislosti na směru zdrsnění povrchu těsnicích ploch hřídelové ucpávky. Průsak [ml/h] 4.5 4

Obr. 15 Hřídelová ucpávka těsněná O-kroužky

3.5 3

Výhody a nevýhody

2.5

Výhody:

2 1.5

Ucpávka je vhodná pro horkovodní a vysokotlaké provozní aplikace

Nevýhody: Usazeniny tvořící se na hřídeli jako rez apod., mohou bránit v axiálním pohybu ucpávky.

1

Hřídelové ucpávky s těsnicím vlnovcem

0.5 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

Drsnost [Ra]

Obr. 14 Velikost průsaku hřídelové ucpávky

Společným znakem vlnovcových mechanických ucpávek je, že jsou vybaveny pryžovým nebo kovovým těsnicím vlnovcem, který představuje dynamický těsnicí prvek mezi rotačním kroužkem hřídelové ucpávky a hřídelem.

Hřídelové ucpávky s pryžovým těsnicím vlnovcem

Typická konfigurace povrchu těsnicích kroužků představuje statistické rozvrstvení rýh ve všech směrech, které se získá lapováním. Zářivě hladkého povrchu s malou drsností lze dosáhnout rovněž lapováním. Pokud však jsou oba těsnicí kroužky z tvrdého materiálu, musí mít jeden z nich matovanou povrchovou úpravu, aby bylo vyloučeno případné slepení obou těsnicích kroužků při delším odstavení čerpadla z provozu.

Těsnicí vlnovec tohoto typu mechanické ucpávky se vyrábí z různých druhů technické pryže jako např. NBR, EPDM a FKM k použití v závislosti na daných provozních podmínkách.

Doba zapracování styčné těsnicí plochy s matovaným povrchem lapovaným na hodnotu Ra = 0,2 může činit několik dnů.

• skládací vlnovce a • svinovací vlnovce

U ponorných čerpadel, u nichž má hřídelová ucpávka bránit vnikání vody do izolační olejové komory, má za normálních okolností diferenční tlak a tím i velikost průsaku hřídelovou ucpávkou relativně malou hodnotu. V době zapracování hřídelové ucpávky se za normálních provozních podmínek dává do olejové komory čerpadla jen několik mm3 oleje.

skládací pryžový vlnovec

Hřídelové ucpávky těsněné O-kroužky V hřídelové ucpávce těsněné O-kroužky obstarává těsnění mezi otáčejícím se hřídelem čerpadla a styčnou těsnicí plochou rotační části hřídelové ucpávky O-kroužek. Tento O-kroužek musí volně klouzat v axiálním směru v důsledku změn teploty a stupně opotřebení. Nesprávná poloha pevného sedla hřídelové ucpávky může mít za následek drhnutí a potažmo pak zbytečné opotřebení O-kroužku a hřídele čerpadla. O-kroužky se vyrábějí z různých druhů technické pryže jako např. NBR, EPDM a FKM k použití podle uvažovaných provozních podmínek.

12

TM00 2582 3097

Konstrukce pryžových vlnovců využívá dva různé principy, na jejichž základě rozlišujeme:

Obr. 16 Hřídelová ucpávka s pryžovým těsnicím vlnovcem

Výhody a nevýhody Výhody:

Ucpávka není citlivá na usazeniny na hřídeli jako např. rez apod. Ucpávka je vhodná pro čerpání kapalin obsahujících pevné mechanické nečistoty

Nevýhody: Ucpávka není vhodná pro horkovodní a vysokotlaké provozní aplikace.

Hřídelové ucpávky všeobecně Hřídelové ucpávky s kovovým vlnovcem


Hřídelové ucpávky typu cartridge

U obyčejné mechanické ucpávky vyvíjí přítlačnou sílu nutnou k sevření styčných těsnicích ploch ucpávky pružina. U mechanických ucpávek s těsnicím kovovým vlnovcem je pružina nahrazena tímto vlnovcem, který dává přibližně stejně velkou přítlačnou sílu.

TM02 7100 2603

Kovový vlnovec působí současně jako dynamický těsnicí prvek mezi rotačním kroužkem hřídelové ucpávky a hřídelem čerpadla a jako přítlačná pružina. Vlnovce mají určitý počet zvlnění, které jim dávají požadovanou pružicí sílu. Tato zvlnění jsou provedena z korozivzdorné oceli k použití podle daných provozních podmínek.

Obr. 18

Hřídelová ucpávka typu cartridge

kovový vlnovec

TM02 4279 0402

V hřídelové ucpávce typu cartridge tvoří všechny součásti jeden kompaktní celek na pouzdře hřídele, který je vhodný pro okamžitou montáž mezi hřídel čerpadla a hřídel motoru.

Obr. 17 Hřídelová ucpávka s kovovým vlnovcem

Výhody a nevýhody Výhody:

Ucpávka není citlivá na usazeniny, jako je např. rez, vodní kámen apod., na hřídeli čerpadla

Hřídelová ucpávka typu cartridge má mnoho výhod oproti klasickým hřídelovým ucpávkám. Jsou to zejména tyto výhody: • • • • •

snadná a rychlá instalace konstrukce chránící styčné těsnicí plochy předpjatá pružina bezpečná manipulace vyvážení

Grundfos nabízí hřídelové ucpávky typu cartridge v provedení s těsnicím O-kroužkem nebo vlnovcem.

Ucpávka je vhodná pro horkovodní a vysokotlaké provozní aplikace. Ucpávka má dlouhou životnost díky své malé opotřebitelnosti a malé potřebě vyvažování (nízké provozní náklady). Nevýhody: Možnost poruchy hřídelové ucpávky v důsledku únavy materiálu, jestliže čerpací agregát není správně vyrovnán. K únavě materiálu může dojít následkem nadměrných teplot nebo tlaků.

13

Hřídelové ucpávky ve viskózních kapalinách Hřídelové ucpávky ve viskózních kapalinách obecně Vezmeme-li do úvahy základní principy mechanické ucpávky, zdá se být zcela logické, že kapalina s vysokou viskozitou bude vytvářet silnější vrstvičku mazacího filmu s lepšími mazacími vlastnostmi. Při čerpání viskózních kapalin však mohou nastat následující problémy: •

•

•

Jestliže má při teplotě místnosti čerpaná kapalina tlak par nižší než voda, nebude se odpařovat, ale bude se shromažďovat kolem hřídelové ucpávky. Tento problém je možno odstranit použitím dvojité mechanické ucpávky. Bližší informace jsou uvedeny na str. 37. Jestliže čerpaná kapalina obsahuje rozpouštědla, budou se tato rozpouštědla odpařovat a ponechávat kapalinu s vyšší viskozitou v hřídelové ucpávce. Tato kapalina se pak může srážet a vytvářet povlak na těsnicích plochách ucpávky a způsobovat tak průsak nebo opotřebení ucpávky abrazí. Tento problém lze eliminovat použitím ucpávky s těsnicími plochami karbid/karbid nebo dvojité mechanické ucpávky. Bližší informace jsou uvedeny na str. 15 a 37. Chladiva, jako např. glykoly, obvykle obsahují různá aditiva (korozní inhibitory), která se mohou srážet a krystalizovat na těsnicích plochách hřídelové ucpávky a způsobovat její abrazivní opotřebení. Proto se pro čerpání všech druhů chladicích kapalin doporučuje používat hřídelových ucpávek s těsnicími plochami karbid/karbid. Bližší informace jsou uvedeny na str. 15.

Hřídelové ucpávky doporučené pro viskózní kapaliny Materiálové provedení těsnicích ploch Pro čerpání viskózních kapalin doporučujeme používat hřídelové ucpávky s těsnicími plochami karbid/karbid. Hřídelové ucpávky Grundfos s karbidovými těsnicími plochami mají tyto plochy buď z karbidu křemíku (kód Q) nebo z karbidu wolframu (kód U). Styčné těsnicí plochy impregnované uhlíkem (kód A nebo B) se nedoporučují s ohledem na jejich malou odolnost proti vydírajícím nečistotám.

14


Povrchový tlak K zajištění minimálního srážení kapaliny je důležité zajistit vysoký povrchový tlak mezi styčnými těsnicími plochami, Toho lze dosáhnout redukcí plošné velikosti těsnicích ploch (ucpávky R nebo G) nebo vybavením ucpávky předpjatou pružinou. U hřídelových ucpávek s vysokým povrchovým tlakem mají styčné těsnicí plochy značně hladší povrch než je tomu u obyčejných hřídelových ucpávek.

Doporučené kódy hřídelových ucpávek pro viskózní kapaliny Popis

Kód hřídelové ucpávky

Ucpávky typu A těsnění O-kroužky s pevným unašečem ucpávky

AUUE AUUV AQQE AQQV

Ucpávky typu B vlnovcové těsnění s pevným unašečem ucpávky

BQQE BQQV BUUE BUUV

Ucpávky typu D těsnění O-kroužky, vyvážené

DQQE DQQV

Ucpávky typu E těsnění O-kroužky, typ A, cartridge

EUUE EUUV EQQE EQQV

Ucpávky typu G vlnovcové těsnění, typ B, s redukovanými těsnicími plochami

GUUE GUUV GQQE GQQV

Ucpávky typu H těsnění O-kroužky, typ D, cartridge

HUUE HUUV HQQE HQQV

Ucpávky typu R těsnění O-kroužky, typ A, s redukovanými těsnicími plochami

RUUE RUUV

Materiály těsnicích ploch ucpávek Kombinace materiálů těsnicích ploch Volba správného materiálového provedení těsnicích ploch je rozhodující pro funkčnost a délku životnosti mechanické ucpávky. Dále uvádíme popis možných materiálových variant. Hlučnost vzniká v důsledku špatného mazání v ucpávkách používaných pro čerpání kapalin s nízkou viskozitou. Viskozita vody klesá spolu s rostoucí teplotou. Znamená to, že při rostoucí teplotě se mazací podmínky zhoršují. Redukce otáček čerpadla má v tomto směru stejný účinek. Jestliže teplota čerpané kapaliny dosáhne nebo překročí bod varu, kapalina se z části těsnicí plochy hřídelové ucpávky čerpadla odpaří, což se projeví zhoršením mazání.


Jestliže dojde k překročení určitého mezního tlaku a teploty, může hřídelová ucpávka vykazovat provozní hlučnost. Hlučný provoz mechanické ucpávky je indikátorem špatných provozních podmínek ucpávky, které v delším časovém horizontu způsobují její opotřebení. Použitelnost dané hřídelové ucpávky závisí na jejím průměru a konstrukci. V grafech tlaku a teploty platných pro různé typy hřídelových ucpávek jsou uvedeny oblasti, ve kterých může docházet k hlučnému provozu ucpávky. U hřídelových ucpávek s materiálovými kombinacemi těsnicích ploch WC/WC může doba zapracování, po kterou se projevuje provozní hlučnost, trvat 3-4 týdny, ačkoliv v prvních 3 – 4 dnech obvykle bývá provoz ucpávky tichý.

Karbid křemíku / karbid křemíku Jako alternativa k provedení WC/WC se hřídelové ucpávky s těsnicími plochami karbid křemíku / karbid křemíku (SiC/SiC) používají tam, kde je požadována větší odolnost proti korozi. Za účelem rozlišení se rozdílné materiálové varianty označují takto:

Q1S, hutný slinutý jemnozrnný SiC TM02 4278 0402

Jemnozrnný SiC slinutý přímou metodou; má malou poréznost (pod 3%) a specifickou hmotnost vyšší než 3,11 g/cm3. Již několik let se tato materiálová varianta SiC používá u hřídelových ucpávek jako standard. Mezní tlaky a teploty se u této varianty pohybují těsně pod mezními hodnotami platnými pro materiálové provedení WC/WC.

Q1P, porézní slinutý jemnozrnný SiC Obr. 19 Vztah mezi provozním rozsahem a otáčkami

Podmínky mazání těsnicích ploch závisejí na stupni jejich opotřebení v průběhu zapracování hřídelové ucpávky a na materiálovém provedení jejích těsnicích ploch.

Karbid wolframu / karbid wolframu Slinutý karbid je označení druhu tvrdokovu na bázi tvrdé fáze karbidu wolframu (WC) a fáze obvykle měkčího kovového pojiva. Správný technický termín je ”slinutý karbid wolframu”, avšak v technické praxi se hojně používá názvu ”karbid wolframu”, přičemž ”slinutý” se zde rozumí automaticky. WC s kobaltovou (Co) vazbou je odolný proti korozi ve vodě pouze tehdy, jestliže konstrukce čerpadla obsahuje některý základní kov jako např. litinu.

Varianta k hutnému, slinutému SiC. Tato materiálová verze SiC vykazuje velké, kruhové uzavřené póry. Stupeň poréznosti u ní činí 5-15% a velikost pórů je 10-50 µm. Měrná hmotnost se pohybuje v rozsahu 2,7 – 3 g/cm3. Mezní tlak a teplota je vyšší než u materiálového provedení WC/WC. Při čerpání teplé vody tak vykazuje hřídelová ucpávka s těsnicími plochami v materiálovém provedení Q1P/Q1P nižší provozní hlučnost než ucpávka WC/WC. Hlučný provoz hřídelové ucpávky s těsnicími plochami z SiC se však dá očekávat ve 3 - 4 dnech v době zapracovávání ucpávky.

Q1G, samomazný slinutý SiC

WC s vazbou chrom-nikl-molybden vykazuje odolnost proti korozi v souladu s požadavky normy EN/DIN 1.4401.

Na trhu je k dostání několik materiálových variant SiC obsahujících suchá mazadla. V této příručce se označení Q2G vztahuje na materiál SiC, který je vhodný pro čerpání destilované nebo demineralizované vody jako protiklad ke shora uvedeným materiálovým variantám.

Slinutý WC bez pojiva má největší odolnost proti korozi, avšak není naproti tomu odolný vůči médiím typu chlornanu.

Mezní hodnoty tlaku a teploty u varianty Q1G/ Q1G jsou podobné jako u varianty Q1P/ Q1P.

Materiálové kombinace se vyznačují těmito vlastnostmi: • maximální odolnost proti opotřebení • robustnost, odolné i v případě neopatrné manipulace • špatné vlastnost pro případ provozu bez kapaliny. V takovém případě se za několik málo minut teplota zvýší až na několik set stupňů Celsia, což má za následek poškození těsnicích O-kroužků

Suchá mazadla, tj. grafit, snižují tření v případě provozu bez kapaliny, což hraje rozhodující roli pro trvanlivost hřídelové ucpávky při provozu nasucho.

15

Materiály těsnicích ploch ucpávek Charakteristické vlastnosti SiC/SiC

Uhlík / keramika (oxid hlinitý)

Materiálová kombinace SiC/SiC má tyto charakteristické vlastnosti :

Dobrá univerzální hřídelová ucpávka pro nepříliš náročné provozní aplikace, která vykazuje následující vlastnosti:

• • •

• •

•

velká křehkost vyžadující opatrnou manipulaci extrémně velkou odolnost vůči opotřebení extrémně dobrou odolnost proti korozi. SiC (Q1S, Q1P a Q1G) bez ohledu na druh čerpané kapaliny. Výjimkou je zde však voda s velmi malou vodivostí, jako např. demineralizovaná voda, která je agresivní vůči materiálovým variantám SiC Q1S, Q1P, zatímco varianta Q1G je odolná i proti tomuto médiu. Obecně mají tyto materiálové kombinace špatné vlastnosti pro provoz čerpadla nasucho (stejně jako WC/WC); avšak varianta Q1G/ Q1G snese po určitou omezenou dobu provoz na sucho díky grafitu obsaženému v základním materiálu.

Uhlík/karbid wolframu nebo karbid křemíku Hřídelové ucpávky s jednou těsnicí plochou z uhlíku vykazují tyto charakteristické vlastnosti: • • • • •

•

•

•

16


velká křehkost vyžadující opatrnou manipulaci opotřebitelnost při čerpání kapalin obsahujících pevné mechanické nečistoty dobrá odolnost proti korozi dobré vlastnosti při provozu nasucho (krátkodobý provoz nasucho). Díky samomazné vlastnosti uhlíku je tato hřídelová ucpávka vhodná pro použití za špatných mazacích podmínek (vysoké teploty), kdy se u ní neprojevuje provozní hlučnost. Takové podmínky však budou způsobovat opotřebení uhlíkové těsnicí plochy, což ve svém důsledku povede ke kratší životnosti ucpávky. Míra opotřebení zde bude záviset na tlaku, teplotě, druhu čerpané kapaliny, jakož i na průměru a konstrukci hřídelové ucpávky. Při nízkých otáčkách se snižuje kvalita mazání mezi těsnicími plochami ucpávky. To pak má za následek možnost zvýšeného opotřebení. Za normálních okolností však tento případ nenastává, neboť rozsah pohybu těsnicích ploch je omezený. Uhlík impregnovaný kovem (A) má sice omezenou odolnost proti korozi, ale vyznačuje se vyšší mechanickou pevností, lepší tepelnou vodivostí a tím i menší náchylností k opotřebení. Snížená mechanická pevnost, ale zato větší odolnost proti korozi – to jsou vlastnosti syntetického uhlíku impregnovaného pryskyřicí (B), který tak lze použít v širokém rozsahu provozních aplikací. Tento materiál je vhodný též pro pitnou vodu. Použití hřídelových ucpávek v materiálové verzi uhlík/ SiC v horkovodních aplikacích může mít za následek silné opotřebení SiC v závislosti na jakosti použitého uhlíku a čerpané vody. Toto opotřebení se vztahuje především na materiálové provedení Q1S/uhlík. Použití verze Q1P, Q1G nebo kombinace uhlík/WC dává mnohem menší opotřebení. Materiálové kombinace uhlík/WC, uhlík/ Q1P, nebo uhlík/ Q1G se proto doporučují pro horkovodní systémy.

• • •

křehkost vyžadující opatrnou manipulaci opotřebitelnost při čerpání kapalin obsahujících pevné mechanické nečistoty omezená odolnost proti korozi, 5 < pH < 9 v závislosti na druhu keramiky relativně dobré vlastnosti při provozu nasucho; např. v případě náhlého vniknutí vody do ucpávky zahřáté po běhu čerpadla nasucho apod. uhlík dává této ucpávce vlastnosti podobné těm, které má ucpávka v provedení uhlík/WC; rozsahy tlaku a teploty jsou však u ní omezené

Karbid wolframu / hybrid Při využití příznivých vlastností těsnicích ploch WC/WC a uhlík/WC má kombinace WC/hybrid následující charakteristické vlastnosti: • • • • •

extrémní odolnost proti opotřebení odolnost proti neopatrnému zacházení některé vlastnosti vhodné pro (krátkodobý) provoz nasucho odolnost proti korozi rovnající se EN 1.4401, což odpovídá antikorozním vlastnostem čerpadla CRN; u některých kapalin a rozpouštědel je tato odolnost omezena provozní omezení co se týká tlaku a teploty jsou stejná jako u alternativy WC/WC s ohledem na riziko zablokování; překročení těchto mezních hodnot může způsobit poškození hybridu

Některá aditiva na bázi glykolu používaná v nemrznoucích kapalinách mohou způsobovat srážení, zejména při vysokých teplotách. V takových případech je podle možnosti nutno použít hřídelovou ucpávku WC/WC.

Materiály těsnicích ploch ucpávek Karbid křemíku Keramický karbid křemíku (SiC) se vyrábí již několik let.


Varianta QS je běžná hutná forma slinutého SiC s porézností menší než 2%. Tato varianta má špatné vlastnosti v horké vodě a vyznačuje se vysokým stupněm suchého tření.

Existují tři hlavní druhy SiC:

• •

Formy s reakční vazbou a formy slinuté v tekuté fázi mají v alkalické vodě omezenou odolnost proti korozi vzhledem k obsahu volného křemíku. Zušlechtěný uhlík se vyrábí z grafitu a lze jej také nanášet ve formě tenké vrstvičky na povrch normálního uhlíku. Nejobvyklejší formou SiC pro těsnicí kroužky je karbid křemíku slinutý přímou metodou.

TM02 7726 36 03

•

Karbid křemíku slinutý přímou metodou Karbid křemíku slinutý přímou metodou se vyznačuje typickou malou porézností v rozsahu pod 2%, existuje však také jeho porézní forma. Póry jsou zde navzájem oddělené, nespojité a rozptýlené určitým řízeným způsobem po celé ploše materiálu. Sférické póry působí jako rezervoáry kapaliny nebo mazadla a napomáhají tak setrvávání mazacího filmu na kluzném povrchu komponentů. Mazací mechanismus založený na poréznosti propůjčuje poréznímu SiC lepší mazací vlastnosti v horkovodních provozních aplikacích než jaké zde mají klasické karbidy s reakční vazbou a slinuté karbidy.

Obr. 20 Hutný SiC, Q1S, slinutý přímou metodou

QP je slinutý SiC s diskrétními, nespojitými póry. Tato poréznost dává materiálu lepší vlastnosti pro horkou vodu, avšak suché tření má vysokou hodnotu. Do této skupiny je zařazen také SiC obsahující grafit, který má vlastnosti nevhodné pro provoz bez kapaliny stejně tak jako pro čerpání demineralizované vody.

Funkční popis hřídelových ucpávek při použití různých variant SiC Vyhodnocování vhodnosti materiálů pro těsnicí plochy hřídelových ucpávek vyžaduje důkladné odzkoušení při aplikaci mnoha různých zkušebních podmínek.

Obr. 21 Porézní SiC, Q1P, slinutý přímou metodou

QG je hutný slinutý SiC s bimodulární velikostí zrna a s póry tvořenými uhlíkem/grafitem nebo jinými modifikátory malého tření. Má dobré vlastnosti v horké a v demineralizované vodě a vyznačuje se nízkým stupněm suchého tření.

Materiály těsnicích ploch SiC, mohou být testovány při následujících zkušebních podmínkách: • provoz v horkovodních provozních aplikacích • provoz nasucho • provoz s vodou obsahující vydírající částice • provoz s vodou obsahující glykol • provoz s demineralizovanou vodou • testy na zadření Shora uvedené zkoušky jsou podrobně popsány počínaje stranou 18. Za posledních 15 let vyzkoušela firma Grundfos téměř 50 různých materiálových variant SiC a zařadila je do skupin podle jejich vlastností.

Obr. 22

Porézní SiC, Q1G, slinutý přímou metodou

TM02 7728 36 03

Uhlík nebo grafit zde mohou být používány jako suché mazadlo ke zmenšení tření. Nižšího tření může být při použití grafitu dosaženo pouze při výskytu „patřičných“ nečistot, protože sám grafit má velký třecí efekt. Aby mohl být grafit s úspěchem použit jako mazadlo, musí být optimalizována vazba mezi SiC a grafitem, jakož i druh a množství použitého grafitu. V pracující ucpávce musí dojít k rozetření a vetření grafitu do těsnicí plochy, aby bylo dosaženo požadovaného nižšího tření, a rovněž musí být možné odstranění určitého množství grafitu z mazaného prostoru.

TM02 7727 36 03

Prodloužené slinování nebo přidávání různých plnidel může vést k vytváření různých variant těchto standardních forem SiC. Plnidla mohou být přidávána za účelem dosažení lepší vodivosti, větší tuhosti nebo menšího tření.

17

Materiály těsnicích ploch ucpávek Vlastnosti v horké vodě Mazání těsnicích ploch hřídelové ucpávky v horké vodě je jen malé vzhledem k nízké viskozitě vody při vysokých teplotách a odpařování kapaliny v těsnicí mezeře. Mezní teploty a tlakové rozsahy se zakládají na zkouškách, při kterých jsou měřeny takové faktory jako je tření, krouticí moment a průsak. Při překročení těchto mezních hodnot lze u hřídelové ucpávky očekávat hlučný provoz a opotřebení v důsledku únavy materiálu.


Velikost tření SiC proti SiC závisí na plnidlech přidaných do SiC a na způsobu, jakým jsou tato plnidla vázána na mřížku SiC. Relativní vlhkost ovlivňuje koeficient tření u materiálů typu SiC, i když tento fakt má v praxi jen malý vliv na mechanickou ucpávku, protože její teplota se za provozu rychle zvýší nad hodnotu +100°C, při níž již vlhkost nemá žádný význam. Teploty naměřené na pevném sedle vybraných typů hřídelových ucpávek pracujících nasucho ukazuje Obr. 25. QG QG

Níže uvedený graf ukazuje mezní hodnoty u různých skupin SiC a karbidu wolframu pro hřídelovou ucpávku Grundfos typu A 16 mm při otáčkách 3 000 min-1. Při nižších otáčkách se tyto mezní hodnoty posouvají směrem k nižším teplotám.

Q [°C]

S

P

Q (with graphite)

250 200

[bar]

25

TM02 7285 3203

150

30

100

20

WC/WC QS

10

QG 5

QP

0 0

100

50

150 [°C]

TM02 7284 3203

50 15

Obr. 23 Mezní hodnoty pro ustálené tření hřídelové ucpávky

Bližší informace o materiálových variantách SiC (QS, QP, QG) jsou uvedeny na str. 15. Zkoušky v horké vodě se provádějí s vodou z vodovodu. Za těchto podmínek jsou těsnicí plochy hřídelové ucpávky vystaveny velmi malému opotřebení ve stabilní oblasti, zatímco určité opotřebení lze očekávat nad mezní hodnotou pro ustálený provoz. Níže uvedený obrázek ukazuje míru opotřebení jako funkci teploty. HQQE (Q G ) HUBE

0

20

40

60

80

100

120

140 [°C]

TM02 7283 3203

HQQE (QS )

Obr. 24 Míra opotřebení těsnicích ploch

Provoz nasucho Mechanické ucpávky, které pracují zcela bez kapaliny, mohou být zcela zničeny již během jedné minuty, jestliže je velké tření mezi jejich těsnicími plochami. Teplo uvolňované v těsnicí ploše zvýší teplotu hřídelové ucpávky nad +200°C a pryžové komponenty ucpávky shoří.,

18

0

0

500

1000 [sec]

Obr. 25 Vlastnosti hřídelových ucpávek pracujících nasucho

Z Obr. 25 vyplývá, že hřídelové ucpávky typu SiCS/ SiCS a SiCP/ SiCP vykazují při provozu nasucho špatné vlastnosti, které jsou podobné jako vlastnosti WC/WC. Dvě varianty SiCG/SiCG mají při provozu nasucho lepší vlastnosti. Tyto vlastnosti se mohou mírně měnit i v rámci téže varianty SiCG. Přestože zde uvedená varianta SiCP obsahuje grafit, nelze ji s ohledem na její špatné vlastnosti při provozu nasucho klasifikovat jako SiCG.

Voda s obsahem vydírajících částic SiC je tvrdý materiál a vliv vydírajících částic se proto na něm příliš neprojevuje. Opotřebení těsnicích ploch způsobené vydírajícími částicemi se vyskytuje jen vzácně u hřídelových ucpávek s oběma těsnicími plochami SiC. Těsnicí mezera v mechanické ucpávce bývá obvykle užší než 0,3 mikronu. Teoreticky to znamená, že se do kontaktu s těsnicími plochami mohou dostat pouze částice menší než 0,3 mikronu. V praxi však nebývá okraj těsnicí plochy dokonale ostrý. Znamená to, že do styku s těsnicími plochami mohou přijít částice o velikosti několika mikronů. Za normálních okolností způsobí takové částice na tvrdém povrchu těsnicí plochy pouze porušení lesku. Jestliže však jednu těsnicí plochu tvoří uhlíkový kroužek, bude se okraj těsnicí plochy opotřebovávat a možňovat tak vnikání větších vydírajících částic do těsnicí mezery a tím jejich kontakt s těsnicími plochami. Takovéto větší vydírající částice se mohou zachytit na uhlíkové těsnicí ploše a způsobovat tak opotřebení protilehlé těsnicí plochy.

Materiály těsnicích ploch ucpávek


Průsak (poměrný) S

Q

P

6 5

TM02 7287 3203

Q

TM02 7286 3203

4

0

500

1000

1500

3 2 1 0

2000 [h]

Obr. 26 Kumulativní opotřebení těsnicích kroužků při čerpání kapaliny s obsahem písku 2.000 ppm

Nedoporučuje se používat těsnicí plochy z porézního SiC proti uhlíkové těsnicí ploše při čerpání vody s vysokým obsahem nerozpustných látek. Abrazivní opotřebení lze pozorovat u hřídelových ucpávek s tvrdými těsnicími plochami v korozních kapalinách. Opotřebení těsnicích ploch SiC může nastat v demineralizované vodě v důsledku koroze na ohraničení zrn. K opotřebení těsnicích ploch může docházet v horké vodě. Toto opotřebení může mít podobu abrazivního opotřebení, protože zrna SiC jsou vytrhávána v důsledku tepelné únavy SiC. Tento druh opotřebení je možno pozorovat pouze v oblasti nad mezními hodnotami tlaku a teploty pro ustálené tření.

Voda s obsahem glykolu Voda obsahující glykol může být příčinou problémů s průsakem hřídelových ucpávek. Tyto problémy jsou často způsobovány různými aditivy jako jsou korozní inhibitory, antioxydanty, alkálie atd. Některá aditiva, např. křemičitany, mohou v těsnicí ploše krystalizovat do formy tvrdých částic. Tvrdé krystaly křemičitanů nebo fosfátů pak způsobují opotřebení hřídelových ucpávek, které mají jednu těsnicí plochu z uhlíku. Organická pojiva vytvářející tenké vrstvičky, tzv. inhibitory, lnou ke všem plochám, které jsou ve styku s čerpanou kapalinou, včetně hlavní činné části těsnicí plochy. Mnohé inhibitory tak mohou na těsnicí ploše vytvářet adhezní vrstvičku a způsobovat průsak hřídelové ucpávky. Hřídelové ucpávky s oběma těsnicími plochami z WC nebo SiC mají lepší samočisticí vlastnosti proti vzniku usazenin než hřídelové ucpávky s uhlíkovou těsnicí plochou. Velká přítlačná síla a malý plošný rozměr těsnicí plochy snižují riziko vytváření usazenin. Byly provedeny srovnávací zkoušky materiálových variant těsnicích ploch s použitím vody obsahující glykol s vysokým obsahem aditiv. Výsledky těchto zkoušek uvádí níže uvedený graf.

Malá přítlačná síla Velká přítlačná síla

Obr. 27 Průsak hřídelových ucpávek ve vodě s obsahem glykolu

Drsnost povrchu je důležitý faktor pro průsak. Přednost se dává hladké povrchové úpravě. Na druhé straně však příliš hladký povrch může způsobovat problémy související se zadřením těsnicích ploch. Vzhledem k tomu je žádoucí mít těsnicí plochy s určitým stupněm drsnosti a předejít tak zadření těsnicích kroužků hřídelové ucpávky. Proto mívají hřídelové ucpávky alespoň jednu těsnicí plochu upravenou lapováním. Po namontování hřídelové ucpávky bude průsak kapaliny vysoký až do vyhlazení těsnicích ploch. V konečném důsledku se hřídelové ucpávky s jednou těsnicí plochou z uhlíku ve fázi zapracování často vyznačují malým průsakem, neboť tato fáze bývá kratší než je tomu u hřídelové ucpávky, jejíž obě těsnicí plochy jsou zhotoveny z tvrdého materiálu. Hřídelové ucpávky s velkou přítlačnou silou vykazují kratší dobu zapracování díky tenčímu mazacímu filmu.

Demineralizovaná voda Chemicky čistá voda může být agresivní vůči mnoha keramickým materiálům. Co se týká slinutého SiC, může chemicky čistá voda napadat ohraničení zrn obsahující sintrovací aditiva. Korozi lze na těsnicí ploše pozorovat pouze v kontaktních místech s drsným povrchem, kde mohou vznikat vysoké teploty. Řízeným procesem slinování lze získat materiálové varianty SiC, které jsou odolné vůči účinkům chemicky čisté vody. Byly provedeny zkoušky různých variant SiC v demineralizované vodě při +40°C. Jejich výsledky u standardních slinutých SiC ukazuje níže uvedený graf. U materiálových variant, které nejsou citlivé na demineralizovanou vodu, nebyla za 11 000 zkušebních hodin pozorována žádná závada. Do skupiny QG lze zařadit pouze varianty odolné vůči účinkům demineralizované vody.

19

Materiály těsnicích ploch ucpávek


Chemická adheze

Poruchy [%]

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

TM02 7288 3203

Zadření těsnicích ploch ucpávek při skladování

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000 [h]

Obr. 28 Závady hřídelových ucpávek SiC v demineralizované vodě

Zadření těsnicích ploch ucpávek při skladování Velmi hladké a ploché těsnicí plochy k sobě snadno přilnou. V extrémních případech k sobě přilnou tak těsně, že se hřídel motoru čerpadla nemůže otáčet.

K adhezi těsnicích ploch přispívají různé mechanismy.

Chemická adheze při působení adhezních činidel

Fyzikální adheze Jestliže jsou k sobě těsně přitlačeny dva ploché a hladké povrchy, vznikne mezi nimi vakuum. Vakuum vytváří axiální sílu, což znamená, že síla, jíž je zapotřebí k oddělení těchto dvou povrchů musí být velká, zatímco smyková síla nutná k rotaci těchto povrchů je menší. Velikost smykové síly při zapnutí čerpadla je stejná jako velikost síly nutné k zajištění velmi nízkých otáček. Koeficienty tření při nízkých otáčkách pro různé materiálové varianty ukazuje níže uvedený graf.

Počáteční tření ve vodě

Jestliže obsahuje čerpaná kapalina ionty, které se mohou na povrchu těsnicích ploch srážet, pak může tento kondenzát působit mezi těsnicími plochami hřídelové ucpávky jako lepidlo. Tento adhezní mechanismus může nastat v tvrdé vodě a lze jej redukovat použitím jedné těsnicí plochy tvořené uhlíkovým kroužkem. Rovněž použití tvrdých materiálů těsnicích ploch obsahujících tuhá mazadla povede k redukci přilnavosti, jelikož suché mazadlo se na povrchu těsnicí plochy rozetře do tenké vrstvičky, což vyvolá potřebu jen malých smykových sil.

Závěr Citlivost hřídelové ucpávky na vydírající částice je při použití obou těsnicích kroužků z tvrdého materiálu, např. SiC/SiC, malá.

Koeficient tření WC/Carbon

0.6

Všechny povrchy vystavené atmosférickým vlivům jsou pokryty vrstvičkou oxidu. Vyváženost této vrstvičky se může měnit, jestliže je předmětný povrch v těsném kontaktu s jiným povrchem nebo jestliže je vystaven účinkům čerpané kapaliny. Tato změna rovnováhy může zahrnovat také chemické vazby na oxidy přenášené z jiných povrchů. Čím je vrstvička oxidu k okolnímu prostředí inertnější, tím slabší budou tyto vazby k protilehlému povrchu. Jestliže se jedná o kapalinu, která je agresivní vůči materiálu těsnicích ploch ucpávky, mohou obě tyto těsnicí plochy korodovat a vytvářet extrémně velké adhezní síly. K prevenci takovýchto adhezních mechanismů se pro těsnicí plochy preferuje použití vysoce inertních nestejných materiálů.

SiC-G/SiC-G 0.5

WC/WC

0.3 0.2 0.1 0 0

Obr. 29

50

100

Počáteční tření ve vodě

150 [°C]

TM02 7289 3203

WC/SiC

0.4

Tření SiC proti SiC v horké vodě se snižuje díky poréznosti materiálu těsnicích ploch. Obecně vzato je odolnost slinutého SiC proti korozi dobrá s výjimkou chemicky čisté vody, avšak v případě použití dlouhozrnného SiC lze dosáhnout rovněž odolnosti vůči účinkům chemicky čisté vody. Suché tření SiC je možno omezit použitím těsnicích ploch z materiálu, jehož póry budou naplněny tuhým mazadlem. Mechanické ucpávky s vylepšenými materiálovými variantami těsnicích ploch SiC QG jsou tak vhodné pro mnoho různých provozních aplikací, kde zvyšují spolehlivost čerpadla.

20

Materiály sekundárních ucpávek Sekundární ucpávky Výběr materiálů pro sekundární ucpávku, tj. pryžových komponentů a vlnovců, má stejnou důležitost jako volba materiálové kombinace těsnicích ploch ucpávky. Oba tyto faktory jsou rozhodující pro správnou funkci mechanické ucpávky. Hřídelové ucpávky Grundfos jsou navrženy pro široký rozsah provozních aplikací při použití několika málo materiálů. Další text pojednává o základních vlastnostech použitých materiálů co se týká teploty a odporu při čerpání základních skupin kapalin. V případě pochybností a při čerpání speciálních médií se laskavě obracejte na firmu Grundfos.

NBR Materiál NBR (nitrilkaučuk) se používá ve spojení s celou řadou kapalin čerpaných při relativně nízkých teplotách (pod +100°C).


FKM Pryž FKM je vhodná pro velmi široký rozsah druhů médií a provozních teplot. FKM vykazuje tyto vlastnosti: • Špatné mechanické vlastnosti při nízkých teplotách. • Stálost při teplotách do +200°C. • Odolnost proti vodě do +90°C. • Odolnost proti kyselinám a solným roztokům. • Odolnost proti minerálním a rostlinným olejům. • Odolnost proti většině rozpouštědel (toluen, benzin, trichloretylen atd.). • Odolnost proti ozonu a povětrnostním vlivům. • Bez odolnosti proti některým polárním rozpouštědlům (např. alkoholy, ketony a estery). • Bez odolnosti proti alkáliím při vysokých teplotách.

NBR vykazuje tyto vlastnosti: • Dobré mechanické vlastnosti při vysokých a nízkých teplotách. • Stálost při teplotách do +100°C, krátkodobě do +120°C v závislosti na okolním prostředí. • Odolnost proti vodě do +80°C. • Odolnost proti účinkům motorové nafty, různých minerálních olejů, mazacích tuků a rostlinných olejů. • Odolnost proti slabým kyselinám a louhům. • Bez odolnosti proti působení polárních rozpouštědel (alkoholy, ketony a estery). • Bez odolnosti proti ozonu a povětrnostním vlivům.

EPDM Tento materiál je zvlášť vhodný pro použití ve vodě a ve vodných roztocích. Pryž EPDM však není odolná proti působení minerálních olejů. EPDM vykazuje tyto vlastnosti: • Dobré mechanické vlastnosti při nízkých teplotách. • Stálost při teplotách do +150°C. • Odolnost proti vodě do +140°C. • Odolnost proti polárním rozpouštědlům (alkoholy, ketony a estery). • Odolnost proti ozonu a povětrnostním vlivům. • Odolnost proti glykolu. • Částečná odolnost proti rostlinným olejům při nízkých teplotách. • Bez odolnosti proti minerálním olejům.

21

Materiály sekundárních ucpávek FFKM FFKM (perfluoroelastomer) je chemicky odolný proti celé řadě kapalin. Pryž FFKM má stejné vlastnosti jako PTFE, avšak její mechanické vlastnosti jsou mnohem lepší. • • • • •

Dobré mechanické vlastnosti. Odolnost proti vodě do +150°C. Zvlášť vhodná pro použití ve zpracovatelských chemických provozech, při výrobě barviv, nátěrových barev, laků, rozpouštědel, kyseliny dusičné apod. Odolnost proti ozonu a povětrnostním vlivům. Neúplná odolnost proti aminům a silně alkalickým kapalinám při vysokých teplotách.

FXM FXM (fluorovaný kopolymer) je zvlášť vhodný pro extrémně vysoké teploty a tlaky, jakož i pro použití v kyselých kapalinách a plynech unikajících při těžbě nafty a plynu (ve vrtech prováděných v zemi i na mořském dně). Má nyní značně větší odolnost proti chemikáliím a vysokým teplotám ve srovnání s fluorizovanou pryží, přičemž vykazuje vynikající odolnost proti účinkům horké vody a páry. FXM má tyto vlastnosti: • Elastický těsnicí materiál. • Teplotní rozsah –10°C až +275°C, krátkodobě až +300°C. • Vynikající odolnost proti horké vodě a páře. • Existuje též jako materiálová varianta odolná proti náhlé dekompresi. FXM má modifikovanou strukturu tetrafluoroetylenu (TFE) a propylenových kopolymerů a nachází široké uplatnění v těchto oblastech : • • • •

chemický a petrochemický průmysl letectví a kosmonautika strojírenství rafinerie


Přehled čerpaných kapalin Níže uvedená tabulka obsahuje údaje o odolnosti různých druhů pryže, používané jako materiál pro sekundární ucpávky, proti vysokým teplotám a účinkům některých čerpaných kapalin: Faktory

NBR

EPDM

FKM

Nízké teploty (teplota < 0°C)

+

+

-

FFKM FXM -

-

Vysoké teploty (teplota > +90°C) *

-

+

-

+

+

Kyseliny

+

+

+

+

+

Alkálie

+

+

-

+

+

Glykoly

+

+

+

+

Oleje a paliva

+

-

+

+

+

Rozpouštědla

-

-

+

+

-

* odvozeno od teploty vody

Legenda Symbol

Význam

+

vhodné

±

vhodné za určitých podmínek

-

nevhodné

Následující přehled uvádí vybrané typické čerpané kapaliny. Tato tabulka obsahuje hodnoty odolnosti technických pryží, používaných jako materiál pro sekundární ucpávky, vůči nízkým a vysokým teplotám a účinkům některých čerpaných kapalin: Čerpaná kapalina

Kyseliny (pH < 7)

Chemický vzorec Popis Kyselina sírová

H2SO4

anorganická kyselina

Kyselina chlorovodíková

HCl


Kyselina fosforečná

H3PO4


Kyselina dusičná

HNO3


Kyselina chromová

CrO3


Kyselina octová CH3COOH

organická kyselina

Kyselina mravenčí

organická kyselina

HCOOH

Hydroxid sodný NaOH Louhy (pH > 7)

Chladiva

Paliva a oleje

Hydroxid draselný

KOH

Hydroxid vápenatý

CaOH

Hydroxid amonný

NH4OH

Propylenglykol

CH2OHCHOHCH3

Etylenglykol

C2H4(OH)2

Glycerin

CH2OHCH2OH

Benzin

minerální olej

Motorová nafta

minerální olej

Olivový olej Rozpouštědla

22

rostlinný olej

Xylen

C6H4(CH3)2

Trichloretylen

C2HCl3

Benzen

C6H6

Typy hřídelových ucpávek Typy hřídelových ucpávek

Použitelnost pro

Text na následujících stranách podává stručný popis některých typů mechanických ucpávek Grundfos včetně jejich aplikačních profilů. Vzhledem k opotřebitelnosti uhlíkových těsnicích ploch obsahuje popis typů ucpávek s uhlíkovými těsnicími plochami tabulku, která udává časové intervaly údržby.

Hřídelové ucpávky Grundfos typu A Hřídelová ucpávka Grundfos typu A je definována jako mechanická ucpávka s pevným unašečem a s těsněním O-kroužkem.

Popis / charakteristické vlastnosti • •

•

Hřídelové ucpávky Grundfos typ A

Vhodné

Vhodné za určiNevhodné tých podmínek

alkalické kapaliny kyselé kapaliny provoz nasucho kapaliny obsahující nerozpustné částice kapaliny, které mají tendenci ke srážení nebo obsahují vápno nemrznoucí kapaliny

Grafy tlak / teplota Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu.

Robustní unašeče ucpávky zajišťují přenos krouticího momentu i za extrémních provozních podmínek. Riziko vzniku koroze třením (koroze v důsledku opotřebení) v korozních kapalinách. Ke korozi třením dochází, jestliže O-kroužek poškodí ochrannou vrstvičku oxidu na hřídeli z korozivzdorné oceli. Riziko vytváření usazenin v okolí O-kroužku, jakož i nebezpečí zadření O-kroužku v kapalinách s velkým obsahem vápna nebo kalu. Často se projevuje průsakem při změnách provozních podmínek.

Čísla v následující tabulce se vztahují k grafům tlak / teplota. Pol.

Rozsah

1

Optimální provozní rozsah

2

Riziko občasné provozní hlučnosti při spouštění a kolísání tlaku a teploty

3

Riziko občasné provozní hlučnosti

4

Nižší životnost

Poznámka: Hlučný provoz nastává zejména při nízkých otáčkách.

TM00 2581 4593

Standardní hřídelová ucpávka dodávaná v provedení karbid wolframu / karbid wolframu (WC/WC) s těsnicími kroužky z materiálu EPDM nebo FKM. Některé velikosti se dodávají v provedení karbid křemíku / karbid křemíku (SiC/SiC).

Obr. 30 Hřídelová ucpávka typu A

Aplikační profil Hřídelová ucpávka typu A má aplikační profil WC/WC.

Hřídelová ucpávka typu A s těsnicími plochami WC/WC TM00 2588 4593

Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.

Obr. 31 Grafy tlak / teplota

23


Hřídelové ucpávky Grundfos typ B

Hřídelové ucpávky Grundfos typu B

Grafy tlak / teplota

Hřídelová ucpávka Grundfos typu B je definována jako vlnovcová ucpávka s pryžovým vlnovcem.

Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu.

Popis / charakteristické vlastnosti • •

Použitelnost pro kapaliny obsahující vápno a kal, u nichž vzniká riziko usazenin a zablokování. Odolnost proti korozi vznikající třením, k níž dochází, jestliže těsnicí O-kroužek poruší ochrannou oxidovou vrstvičku na hřídeli z korozivzdorné oceli.


Doporučené intervaly pro provádění údržby [počet provozních hodin] před opotřebením

1

14.000 – 20.000

2

8.000 – 15.000

3

4.000 – 8.000

TM00 2582 3097

Tyto hřídelové ucpávky se dodávají ve standardním provedení WC/uhlík, SiC/SiC a SiC/uhlík s vlnovcem z materiálu EPDM nebo DKM.

Obr. 32 Hřídelová ucpávka typu B

Aplikační profily

TM02 4275 0402

Hřídelová ucpávka typu B má následující aplikační profily: • WC/uhlík • SiC/SiC • SiC/uhlík

Typ B s těsnicími plochami WC/uhlík Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.

Použitelnost pro Vhodné alkalické kapaliny kyselé kapaliny provoz nasucho kapaliny obsahující nerozpustné částice kapaliny, které mají tendenci ke srážení nebo obsahují vápno nemrznoucí kapaliny

24




Hřídelové ucpávky Grundfos typ B

Hřídelové ucpávky Grundfos typu B s těsnicími plochami SiC/SiC (Q1G/ Q1G)

Hřídelové ucpávky Grundfos typu B s těsnicími plochami SiC/uhlík



Použitelnost pro

Použitelnost pro Vhodné


Vhodné

alkalické kapaliny

alkalické kapaliny

kyselé kapaliny

kyselé kapaliny

provoz nasucho

provoz nasucho

kapaliny obsahující nerozpustné částice kapaliny, které mají tendenci ke srážení nebo obsahují vápno nemrznoucí kapaliny







Čísla v následující tabulce se vztahují k grafům tlak / teplota.


Pol.

Rozsah

1


2



1

14.000 – 20.000

2

8.000 – 15.000

3

4.000 – 8.000

TM00 2590 3097


Pol.

TM00 2589 3097



25


Hřídelové ucpávky Grundfos typ C

Hřídelové ucpávky Grundfos typu C


Hřídelová ucpávka Grundfos typu C je definována jako mechanická ucpávka s těsněním O-kroužky a s pružinou ve funkci unašeče ucpávky.


Popis / charakteristické vlastnosti •

Jednoduchá hřídelová ucpávka pro nízké tlaky a teploty.



1

14.000 – 20.000

2

8.000 – 15.000

Obr. 36 Hřídelová ucpávka typu C

Aplikační profil Hřídelová ucpávka typu C má aplikační profil keramika/uhlík.

Typ C s těsnicími plochami keramika/uhlík Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.


26


TM00 2592 3097

TM00 2583 4593

Tyto hřídelové ucpávky se dodávají ve standardním provedení keramika/uhlík s těsnicími O-kroužky z materiálu NBR, EPDM nebo FKM.



Hřídelové ucpávky Grundfos typ D

Hřídelové ucpávky Grundfos typu D

Typ D s těsnicími plochami SiC/SiC

Hřídelová ucpávka Grundfos typu D je definována jako vyvážená mechanická ucpávka s těsněním O-kroužky.

Použitelnost pro

Popis / charakteristické vlastnosti • • •

Vhodné

Ideální konstrukce pro čerpání vysoce viskózních kapalin a médií s obsahem nerozpustných látek. Funkce je nezávislá na směru otáčení. Vhodnost pro válcové hřídele.


alkalické kapaliny kyselé kapaliny provoz nasucho

TM02 7094 2603


Obr. 38

Hřídelové ucpávky typu D s těsnicími plochami SiC/SiC jsou vhodné pro provoz při teplotách -20°C až +90°C a provozních tlacích do 16 barů.

Hřídelová ucpávka typu D

Aplikační profily Hřídelová ucpávka typu D má následující aplikační profily: • Uhlík/Sic • SiC/SiC

Typ D s těsnicími plochami uhlík/SiC Použitelnost pro Vhodné



Hřídelové ucpávky typu D s těsnicími plochami uhlík/karbid křemíku jsou vhodné pro provoz při teplotách 0°C až +140°C a tlacích do 25 barů.

27


Hřídelové ucpávky Grundfos typ E

Hřídelové ucpávky Grundfos typu E

Typ E s těsnicími plochami WC/hybrid

Hřídelová ucpávka Grundfos E je definována jako mechanická ucpávka s těsněním O-kroužky, typ A, cartridge.


Popis / charakteristické vlastnosti

Použitelnost pro

• • • • •

•

Robustní unašeče přenášejí krouticí moment i za extrémních provozních podmínek. Riziko vzniku koroze třením v korozních kapalinách. Ke korozi třením dochází jestliže O-kroužek poškodí ochrannou vrstvičku oxidu na hřídeli z korozivzdorné oceli. Riziko vytváření usazenin kolem O-kroužku v kapalinách s velkým obsahem vápna či kalu. Tyto hřídelové ucpávky se běžně dodávají v provedení WC/uhlík, WC/WC nebo WC/hybrid s O-kroužky z materiálu EPDM nebo FKM. Tuto hřídelovou ucpávku lze vyměnit bez nutnosti demontáže čerpadla. Dále lze u čerpadel s motorem nad 7,5 kW provádět její výměnu, aniž by bylo nutno demontovat motor. Dodává se pouze pro čerpadla typu CR 32 až CR 90 a CRN 32 až CRN 90.

Vhodné



Grafy tlak / teplota Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Čísla v následující tabulce se vztahují k grafům tlak / teplota. Pol.

Rozsah

1


2


Obr. 38

Hřídelová ucpávka typu E

Aplikační profily Hřídelová ucpávka typu E má následující aplikační profily: • WC/hybrid • WC/WC • WC/uhlík

22 mm [bar] 30 25 20

2

15

1

10 5 0

0

10

20

30

40

50


28

60

70

80

90 100 110 120 [˚C]

TM01 8343 0100

TM01 3065 3398



Hřídelové ucpávky Grundfos typ E

Typ E s těsnicími plochami WC/WC

Typ E s těsnicími plochami WC/uhlík



Použitelnost pro



Vhodné

alkalické kapaliny

alkalické kapaliny

kyselé kapaliny

kyselé kapaliny

provoz nasucho

provoz nasucho






Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Při teplotách pod bodem mrazu je graf založen na směsi vody a glykolu.



Rozsah



1


1

14.000 – 20.000

2


2

8.000 – 15.000

3

4.000 – 8.000

TM01 1416 3398

TM01 1418 4498




29


Hřídelové ucpávky Grundfos typ G

Hřídelové ucpávky Grundfos typu G


Hřídelová ucpávka Grundfos G je definována jako nevyvážená mechanická ucpávka těsněná O-kroužkem a pryžovým vlnovcem.


• • • •

Zvlášť vhodná pro nemrznoucí kapaliny nebo kapaliny obsahující velké množství nerozpustných látek nebo sraženin. Vhodná pro kapaliny obsahující vápno a kal, u nichž je riziko vytváření usazenin a nebezpečí zablokování. Odolnost proti korozi třením, k níž dochází, jestliže O-kroužek poškodí ochrannou vrstvičku oxidu na hřídeli z korozivzdorné oceli. Tato hřídelová ucpávka není závislá na směru otáčení.

p [bar]

20

15

10

TM02 7282 3103


5

0

-20

0

20

40

TM02 7099 2603


Obr. 43 Hřídelová ucpávka typu G

Aplikační profil Hřídelová ucpávka typu G má následující aplikační profil: • SiC/SiC


30


60

80

100

120 t [°C]

Typy hřídelových ucpávek Hřídelové ucpávky Grundfos typu H

Hřídelové ucpávky Grundfos typ H

Použitelnost pro

Hřídelová ucpávka Grundfos H je definována jako mechanická ucpávka s těsněním O-kroužky, typ cartridge.

Vhodné


alkalické kapaliny

•

kyselé kapaliny

• • •

•

Díky své vyvážené konstrukci je tato robustní hřídelová ucpávka vhodná pro tlaky až 30 barů. Výměna této hřídelové ucpávky je možná bez nutnosti demontáže čerpadla. Snadná výměna. Riziko opotřebení třením v korozních kapalinách. Ke korozi třením dochází, jestliže O-kroužek poškodí ochrannou vrstvičku oxidu na hřídeli z korozivzdorné oceli. Protože se u této hřídelové ucpávky jedná o typ cartridge s pouzdrem na hřídeli, poškozuje koroze třením toto pouzdro a nikoliv hřídel. Tím je dána možnost výměny ucpávky, aniž by byla nutná oprava čerpadla. Riziko vytváření usazenin v okolí O-kroužku, jakož i nebezpečí zadření O-kroužku v kapalinách s velkým obsahem vápna nebo kalu.


provoz nasucho kapaliny obsahující nerozpustné částice kapaliny, které mají tendenci ke srážení nebo obsahují vápno nemrznoucí kapaliny

Grafy tlak / teplota Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Čísla v následující tabulce se vztahují k grafům tlak / teplota. Pol.

Rozsah

1


2


3

Riziko občasné provozní hlučnosti a nižší životnosti

12 mm [bar] 30

Obr. 45

Hřídelová ucpávka typu H

Aplikační profily Hřídelová ucpávka typu H má následující aplikační profily: • SiC/SiC • SiC/uhlík • WC/uhlík • WC/WC

Typ H pro hřídele Ø12, Ø16 a Ø22 mm, těsnicí plochy SiC/SiC (Q1G/Q1G) • •

•

Tato hřídelová ucpávka je vhodná pro použití v čerpadlech CR/CRI/CRN. Robustní unašeče ucpávky přispívají značnou měrou k účinnému chlazení těsnicích ploch ucpávky v případě provozu nasucho. Hřídelová ucpávka tak vydrží několik minut provozu čerpadla bez kapaliny bez ohledu na materiálovou kombinaci svých těsnicích ploch. Vhodnost pro použití při čerpání kapalin obsahujících vápno a kal, u nichž je nebezpečí vytváření usazenin a zablokování.

1

15

2

3

10 5 0 -40 -30 -20 -10 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

[˚C]

16 mm [bar] 30 25 20

2

1

15

3

10 5 0 -40 -30 -20 -10 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

[˚C]

22 mm [bar] 30 25 20

1

2

TM02 8448 0204

TM02 7100 2603

25 20

3

15 10 5

0 -40 -30 -20 -10 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

[˚C]



TM028448 0204

31



Typ H pro hřídele Ø12, Ø16 a Ø22 mm, těsnicí plochy SiC/uhlík

Typ H pro hřídele Ø12, Ø16 a Ø22 mm, těsnicí plochy WC/uhlík

Tato hřídelová ucpávka je vhodná pro použití v čerpadlech CR/CRI/CRN pro čerpání velmi horké vody (nad 100°C). Ucpávku je možno vyměnit bez nutnosti demontáže čerpadla. Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.

Tato hřídelová ucpávka je vhodná pro použití v čerpadlech CR/CRI/CRN pro čerpání velmi horké vody (nad 100°C). Ucpávku je možno vyměnit bez nutnosti demontáže čerpadla. Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.

Použitelnost pro

Použitelnost pro Vhodné za určiNevhodné tých podmínek

Vhodné


Vhodné

alkalické kapaliny

alkalické kapaliny

kyselé kapaliny

kyselé kapaliny

provoz nasucho

provoz nasucho





Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Při teplotách pod bodem mrazu je základem pro tyto grafy směs vody a glykolu.

Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Při teplotách pod bodem mrazu je základem pro tyto grafy směs vody a glykolu.



Pol.


Pol.


1

14.000 – 20.000

1

14.000 – 20.000

2

8.000 – 15.000

2

8.000 – 15.000

3

4.000 – 8.000

3

4.000 – 8.000 12 mm [bar]

12/16 mm

30

[bar]

25

30

20

25

1

15

20

1

15

2

3

10

3

2

5

10

0

5

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

16 mm

[bar] 30

22 mm [bar]

25

30

20

25

1

15

20

1

15

2

3

2

10

3

5

10

0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

[˚C]

[bar]

TM02 8445 0204

0


[˚C]

22 mm

30 25 20

1

15

22

3

10 5 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150


32

[˚C]

[˚C]

[˚C]

TM02 8446 0204

0

Typy hřídelových ucpávek Typ H pro hřídele Ø12, Ø16 a Ø22 mm, těsnicí plochy WC/WC • Tato hřídelová ucpávka je vhodná pro použití v čerpadlech CR/CRI/CRN určených pro mnoho různých provozních aplikací, s výjimkou velmi horké vody (nad +100°C). Ucpávku je možno vyměnit bez nutnosti demontáže čerpadla.


12 mm [bar] 30

25

20

2

3

15

1

10

5

• Silné unašeče ucpávky přispívají značnou měrou ke chlazení styčných těsnicích ploch ucpávky v případě provozu čerpadla nasucho. Hřídelová ucpávka je tak schopna vydržet několik minut provozu čerpadla bez kapaliny bez ohledu na materiálovou kombinaci svých těsnicích ploch. Mezi indikací použitelnosti a grafy tlak / teplota není žádný vztah. Spolu však dávají aplikační profil hřídelové ucpávky.

Použitelnost pro

0 -40 -30 -20 -10 0

10

20 30 40 50

60 70

90 100 110 120 130 140 150 [˚C]

80

16 mm

[bar] 30

3

25

2

20 15

1

10 5

Vhodné


0 -40 -30 -20 -10 0

10

alkalické kapaliny

60 70 80

30

3



TM02 8447 0204

25

provoz nasucho

90 100 110 120 130 140 150 [˚C]

22 mm

[bar]

kyselé kapaliny

20 30 40 50

2

20

15

1

10

5 0 -40 -30 -20 -10 0

10

20 30 40 50

60 70 80

90 100 110 120 130 140 150 [˚C]


Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu. Při teplotách pod bodem mrazu je základem pro tyto grafy směs vody a glykolu. Čísla v následující tabulce se vztahují k grafům tlak / teplota. Pol.

Rozsah

1


2


3

Riziko občasné provozní hlučnosti a nižší životnosti

33


Hřídelové ucpávky Grundfos typ K

Hřídelové ucpávky Grundfos typu K

Typ K s těsnicími plochami WC/uhlík

Hřídelová ucpávka Grundfos K je definována jako mechanická ucpávka s kovovým vlnovcem (typ M, cartridge).



Použitelnost pro

• • • • •

Ucpávka zvlášť vhodná pro kapaliny obsahující velké množství sraženin. Ucpávka vhodná pro teploty nad +100°C. Ucpávku je možno vyměnit bez nutnosti demontáže čerpadla. U čerpadel s motorem větším než 7,5 kW lze dále ucpávku vyměnit bez nutnosti demontáže motoru. Vzhledem k příznivém poměru vyvážení má tato hřídelová ucpávka dlouhou životnost ve srovnání s jinými typy ucpávek. Ucpávka vhodná pro čerpání kapalin s obsahem vápna a kalu, u nichž vzniká riziko vytváření usazenin a zablokování ucpávky.

Vhodné



Grafy tlak / teplota Grafy tlak / teplota mají za základ čistou vodu.

TM02 4279 0402



1

14.000 – 20.000

2

8.000 – 15.000

3

4.000 – 8.000

Obr. 50 Hřídelová ucpávka typu K

Aplikační profily Hřídelová ucpávka typu K má následující aplikační profily: • WC/uhlík • WC/hybrid • WC/WC Obr. 51 Grafy tlak / teplota

34


Hřídelové ucpávky Grundfos typ K

Typ K s těsnicími plochami WC/hybrid

Typ K s těsnicími plochami WC/WC



Použitelnost pro



Vhodné

alkalické kapaliny

alkalické kapaliny

kyselé kapaliny

kyselé kapaliny

provoz nasucho

provoz nasucho









Rozsah


1


2



Rozsah

1


2


Poznámka: Hlučný provoz nastává zejména při nízkých otáčkách. 22 mm [bar]

22 mm

30

[bar] 30

25

25

TM01 8343 0204

2

15

1

10 5 0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 [˚C]

20

2

TM01 8343 0204

20

15

1

10 5 0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100 110 120 [˚C]

Obr. 52 Grafy tlak / teplota Obr. 53 Grafy tlak / teplota

35


Hřídelové ucpávky Grundfos typ R

Hřídelové ucpávky Grundfos typu R


Hřídelová ucpávka Grundfos R je definována jako mechanická ucpávka s těsněním O-kroužky, typ A, s pevným unašečem a se zmenšenou velikostí těsnicích ploch.


Popis / charakteristické vlastnosti • • • •

Pol.

Rozsah

1


2


TM01 5046 1499

•

Tyto ucpávky jsou zvlášť vhodné pro čerpání nemrznoucích směsí nebo kapalin obsahujících velké množství nerozpustných látek nebo sraženin. Robustní unašeče zajišťují přenášení krouticího momentu i za extrémních provozních podmínek. Lapované těsnicí plochy ucpávky s plochým a zdrsněným povrchem proti zadření mohou způsobovat mírný průsak v době zapracovávání ucpávky (10 až 30 dní). Riziko vzniku koroze třením. Ke korozi třením dochází, jestliže O-kroužek poškodí ochrannou vrstvičku oxidu na hřídeli z korozivzdorné oceli. Dodává se jako standard v Ø12, Ø16 a Ø22 v provedení WC/WC s O-kroužky z EPDM nebo FKM.


Obr. 54 Hřídelová ucpávka typu R

Aplikační profily Hřídelová ucpávka typu R má aplikační profil WC/WC.

Typ R s těsnicími plochami WC/WC

TM01 7406 4599





36


Typy hřídelových ucpávek Uspořádání hřídelových ucpávek Grundfos nabízí tyto typy dvojitých mechanických ucpávek: • dvojitá mechanická ucpávka v uspořádání zády k sobě (back to back), Grundfos typ O • dvojitá mechanická ucpávka v tandemovém uspořádání, Grundfos typ P • mechanická ucpávka Cartex-DE, Grundfos typ Q

Dvojitá mechanická ucpávka back to back (v uspořádání zády k sobě)

Hřídelové ucpávky Uspořádání dvojitých ucpávek

Dvojitá mechanická ucpávka quench (v tandemovém uspořádání) Mechanická ucpávka Grundfos typu P je definována jako dvě dvojité ucpávky v tandemovém uspořádání.

Popis Tento typ dvojité mechanické ucpávky pozůstává ze dvou hřídelových ucpávek instalovaných v tandemovém uspořádání v samostatné ucpávkové komoře. V tomto funkčním uspořádání lze používat pouze hřídelové ucpávky Grundfos typu cartridge.

Mechanická ucpávka Grundfos typu O je definována jako dvě dvojité ucpávky uspořádané zády k sobě. Přítok 3/8“

Popis

Přítok 3/8“ G 3/8"

•

TM01 6204 1699

Tento typ dvojité mechanické ucpávky tvoří dvě hřídelové ucpávky instalované zády k sobě v samostatné ucpávkové komoře.

• •


•

Obr. 57 Tandemové uspořádání hřídelových ucpávek v čerpadle CR

Jestliže v čerpadle CR primární hřídelová ucpávka prosakuje, bude čerpaná kapalina odváděna proplachovací kapalinou.

Tlak v ucpávkové komoře musí být vyšší než tlak čerpadla. Tlak v ucpávkové komoře lze vytvořit: • zařízením pro zvyšování tlaku v případě, že je provozní tlak vyšší než 16 barů • zvláštním čerpadlem, např. dávkovacím čerpadlem, jestliže je provozní tlak nižší než 16 barů nebo • stávajícím cizím zdrojem tlaku. V rámci mnoha provozních aplikací je zařazen též systém tlakové vody.

Proplachovací kapalina musí mít vždy tlak nižší než čerpaná kapalina.

Uspořádání hřídelových ucpávek zády k sobě v tlakové komoře zabraňuje unikání čerpané kapaliny hřídelovou ucpávkou do okolního prostředí.

Provozní aplikace Dvojité mechanické ucpávky instalované zády k sobě se doporučují pro použití při čerpání toxických, agresivních nebo výbušných kapalin. Uspořádání hřídelových ucpávek zády k sobě zajišťuje účinnou ochranu okolního prostředí čerpadla, jakož i osob pracujících v jeho blízkosti. Tento typ hřídelové ucpávky představuje optimální řešení pro čerpání abrazivních nebo adhezívních kapalin, jejichž účinky by se u běžné mechanické ucpávky projevily rychlým opotřebením, poškozením nebo zablokováním. Dvojitá mechanická ucpávka v uspořádání zády k sobě se používá : • u čerpadel pracujících v průmyslu nátěrových hmot • u čerpadel zařazených v rámci procesů destilace kapalin • u čerpadel pracujících v petrochemickém průmyslu

Olejová komora

Vlnovcová hřídelová ucpávka

TM00 7211 0696

Obr. 56 Uspořádání hřídelových ucpávek zády k sobě v čerpadle CR

Obr. 58 Tandemové uspořádání hřídelových ucpávek v čerpadle AP

Čerpadla na komunální odpadní vodu Grundfos AP jsou vybavena buď • kombinací vlnovcové mechanické ucpávky a manžetové ucpávky, které jsou umístěny mezi motorem a čerpadlem, nebo • dvěma vlnovcovými mechanickými ucpávkami instalovanými na každé straně olejové komory. Tandemové uspořádání hřídelové ucpávky zabraňuje vnikání čerpané odpadní vody a následnému poškození motoru.

37


Hřídelové ucpávky Uspořádání dvojitých ucpávek

Použití Dvojité mechanické ucpávky v tandemovém uspořádání se doporučují pro čerpadla určená k čerpání krystalizujících, tuhnoucích nebo adhezívních kapalin • ve farmaceutickém průmyslu (tj. výroba dextranu) • v systémech vytvářejících podtlak (vakuum) • ve zpracovatelském průmyslu potenciálně tuhnoucích petrochemických produktů • v průmyslové výrobě hydroxidu sodného NaOH • v průmyslové výrobě hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 • v oblasti nakládání s komunálními odpadními vodami

Hřídelové ucpávky Cartex-DE Hřídelová ucpávka Grundfos typu Q je dvojitá mechanická ucpávka Cartex-DE.

Popis Ucpávka Cartex-DE je dvojitá tlakově vyvážená mechanická ucpávka předmontovaná ve formě jedné kompaktní jednotky pro použití v odstředivých čerpadlech. V závislosti na uvažované provozní aplikaci se ucpávka Cartex-DE se dodává buď jako jednoduchá nebo jako dvojitá mechanická ucpávka. Dvojitou mechanickou ucpávku Cartex-DE lze instalovat • v tandemovém uspořádání (Grundfos typ P) nebo • v uspořádání zády k sobě (Grundfos typ O). Bližší informace o uspořádání ucpávky v tandemu nebo zády k sobě jsou uvedeny na straně 37.

TM02 7109 2603

Hřídelová ucpávka Cartex-DE je nezávislá na směru otáčení.

Tandemové uspořádání

PP

O - kroužek

PF

Uspořádání zády k sobě

PP

O - kroužek

PF

Obr. 60 Hřídelová ucpávka Cartex-DE v tandemovém uspořádání a v uspořádání zády k sobě

Jak je patrno ze shora uvedeného obrázku, ovlivňují tato dvě uspořádání různým způsobem funkčnost hřídelové ucpávky. V případě tandemového uspořádání je tlak čerpané kapaliny (PP) vyšší než tlak proplachovací kapaliny (PF). Tato tlaková diference posouvá hřídel čerpadla axiálně vpravo a umožňuje, aby byla hradící kapalina vtlačována do mezery mezi rotačními a stacionárními částmi. V důsledku tohoto posunutí se O-kroužek přesouvá vpravo a těsní proti proplachovací kapalině, která přitéká ze spodní pravé části komory. V případě uspořádání zády k sobě je tlak čerpané kapaliny (PP) nižší než tlak proplachovací kapaliny (PF). Tato tlaková diference posouvá hřídel čerpadla axiálně vlevo a umožňuje, aby byla čerpaná kapalina vtlačována do mezery mezi rotačními a stacionárními částmi. O-kroužek následuje hřídel čerpadla při jeho posunu vlevo a těsní proti čerpané kapalině, která přitéká z horní levé strany komory. Za provozu je chladicí kapalina čerpána pohybem otáčejícího se hřídele čerpadla z nádrže přes hřídelovou ucpávku. Cirkulující chladicí kapalina zamezuje nadměrnému zahřívání hřídelové ucpávky. Nádrž s chladicí kapalinou

Hřídelová ucpávka Cartex-DE

TM02 7114 2703

Obr. 59 Hřídelová ucpávka Cartex-DE

Obr. 61 Chlazení hřídelové ucpávky Cartex-DE

38


Chlazení typu Air-Cooled Top (pro vysoké teploty)

TM02 7402 3503

DW 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0


0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 I/h

Obr. 62 Cirkulované množství chladicí kapaliny v hřídelové ucpávce Cartex-DE

Aplikační profily Hřídelová ucpávka Cartex-DE má následující aplikační profily: • grafit / SiC • SiC / SiC

Obr. 64

Graf tlak / rychlost

Všeobecné informace

Fotografie čerpadla CR s chlazením typu Air-Cooled Top

Unikátní hřídelová ucpávka Grundfos s chlazením Air-Cooled Top se doporučuje pro vysokoteplotní provozní aplikace s teplotami 120°C až +180°C. grafit / SiC

Dodáváme čerpadla s chlazením Air-Cooled Top v následujícím provedení: • čerpadla s komponenty s technické pryže EPDM: +120°C až +150°C • čerpadla s komponenty s technické pryže FKM: +120°C až +180°C

Použití Sic / SiC

• • •

napájení kotlů regulace teploty, např. při formování cirkulace převodových olejů

Výkonový rozsah čerpadla Chlazením typu Air-Cooled Top mohou být vybavena tato čerpadla Grundfos:

+120°C až +150°C a +120°C až +180°C Typ čerpadla

Obr. 63 Graf tlak/rychlost pro těsnicí plochy ucpávky

CR 1

CR 3

CR 5

CR 10

CR 15

CR 20

CR 32

CR 45

CR 64

CR 90 •

CR

-

-

-

-

-

-

•

•

•

CRI

•

•

•

•

•

•

-

-

-

-

CRN

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Technický popis Vzduchem chlazená komora chladicího systému typu Air-Cooled Top odděluje ucpávkovou komoru od čerpadla a vytváří tak izolační efekt podobný izolačnímu efektu termosky. Úzkou štěrbinou mezi čerpadlem a chladicím systémem Air-Cooled Top probíhá přirozená cirkulace malého množství čerpané kapaliny. Teploty vyšší než +120°C mají za normálních okolností za následek podstatné snížení životnosti hřídelové ucpávky čerpadla v důsledku nedostatečného mazání těsnicích ploch ucpávky.

39

Typy hřídelových ucpávek Pokud teplota v ucpávkové komoře nepřesáhne hodnotu +120°C, může se použít standardní mechanická ucpávka Grundfos. Hřídelová ucpávka s chlazením typu Air-Cooled Top nevyžaduje žádné externí chlazení. K odvzdušnění ucpávkové komory čerpadla je nutný automatický odvzdušňovací ventil.

Odvzdušňovací ventil

Hřídelová ucpávka

Kapalina

Trubka

• • • •

• •

•

• •

Pouzdro

TM01 4785 0899

Vzduchová komora

Obr. 65 Výkres čerpadla CR s chlazením

40




Srovnání různých typů hřídelových ucpávek Níže uvedené srovnání je provedeno na základě konstrukce hřídelové ucpávky pro max. tlak 16 barů, přičemž se nebere do úvahy materiálové provedení těsnicích ploch a sekundární ucpávky, protože o něm se pojednává v samostatné kapitole. Počet hvězdiček udává stupeň použitelnosti hřídelové ucpávky s ohledem na uvedené parametry. Pět hvězdiček udává optimální použitelnost. Srovnávací parametry

Typ A

Typ B

Typ C

Typ E

Typ G

Typ H

Typ K

Typ R

Nemrznoucí kapalina

••••

•••

•••

••••

•••••

••••

•••••

•••••

Srážlivost

•••

••••

•••

•••

••••

•••

•••••

••••

Teplota vyšší než +100 °C

••

•••

••

•••

•

••••

•••••

•

Doba montáže

••

•••

•••

•••••

••

•••••

•••••

••

Odolnost pro montáž

•••

•••

•••

••••

•••

••••

••••

•••

Start / stop

•••

•••

•••

•••

•••

••••

••••

•••

Vysoký tlak

•••

••

•

•••

•

•••••

•••••

•

Poškoditelnost pryžových komponentů

•••

••

•••

•••

•••

•••

••••

•••

Pevnost unašeče ucpávky (přilnavost)

•••••

•••

•••

•••••

•••••

•••••

•••••

•••••

Životnost

••••

•••

•••

••••

•••

••••

•••••

•••

••

•••

••

••

••

••••

•

••

••••

•••

•••

•••

••••

••••

•••

•••

Provoz nasucho při materiálovém provedení karbid wolframu / karbid wolframu Odolnost proti neopatrnému zacházení

41

Volba hřídelových ucpávek Volba nejvhodnější hřídelové ucpávky Seznam čerpaných kapalin uvedený v katalogu obsahuje často několik vhodných hřídelových ucpávek pro čerpání stejné kapaliny. Poněvadž vhodné hřídelové ucpávky mívají často rozdílné vlastnosti, klade si tato kapitola za cíl uvést rovněž příklad volby nejvhodnější ucpávky.

Příklad Předpokládejme následující disponibilní údaje: Aplikace: hřídelová ucpávka instalovaná v kotelním napájecím čerpadle typu CR Provozní tlak: 26 [barů] Provozní teplota: +115 [°C] Katalog čerpadel CR, CRI. CRN. CRE, CRIE, CRNE doporučuje pro čerpání kotelní vody pouze jeden typ hřídelové ucpávky, tj. HQQE.. Na druhé straně však hřídelová ucpávka HQQE není jedinou ucpávkou, která je použitelná pro uvedená čerpadla a zmíněnou provozní aplikaci. Jak ukáže popis různých druhů hřídelových ucpávek uvedených v této příručce, jsou pro tuto aplikaci vhodné následující typy ucpávek: • • • • •

HQQE (doporučená hřídelová ucpávka) HQQV HUBE BUBE AUUE

Srovnání maximálních provozních tlaků Při srovnávání maximálních provozních tlaků shora uvedených typů hřídelových ucpávek se ukazuje, že : •

•

•

•

hřídelová ucpávka HQQE je pro danou provozní aplikaci vhodná, protože provozní tlak napájecího čerpadla nepřesahuje 30 barů maximálního provozního tlaku ucpávky – viz Hřídelové ucpávky Grundfos typu H na str. 31. hřídelová ucpávka HQQV je pro danou provozní aplikaci vhodná, protože provozní tlak napájecího čerpadla nepřesahuje 30 barů maximálního provozního tlaku ucpávky – viz Hřídelové ucpávky Grundfos typu H na str. 31. hřídelová ucpávka HUBE je pro danou provozní aplikaci vhodná, protože provozní tlak napájecího čerpadla nepřesahuje 30 barů maximálního provozního tlaku ucpávky – viz Hřídelové ucpávky Grundfos typu H na str. 31 hřídelová ucpávka BUBE není pro danou provozní aplikaci vhodná, protože maximální provozní tlak u této ucpávky je 16 barů - viz Hřídelové ucpávky Grundfos typu B na str. 24.

hřídelová ucpávka AUUE není pro danou provozní aplikaci vhodná, protože maximální provozní tlak u této ucpávky činí 25 barů – viz Hřídelové ucpávky Grundfos typu A na str. 23. To vede k závěru, že z uvedených hřídelových ucpávek jsou pro danou provozní aplikaci vhodné toliko ucpávky typu H, tj. HUBE, HQQE a HQQV. •

42


Srovnání maximálních provozních teplot Jelikož hřídelové ucpávky typu HUBE, HQQE a HQQV mají sekundární ucpávky v rozdílném materiálovém provedení, mohou se jejich maximální provozní teploty navzájem lišit. Písmeno na čtvrtém místě typového označení hřídelové ucpávky, např. HUBE, udává materiálové provedení sekundární ucpávky. Bližší informace jsou na str. 6. Hřídelové ucpávky, jejichž sekundární ucpávky jsou v materiálovém provedení EPDM, jsou odolné proti vodě do max. teploty +140°C – viz “EPDM” na str. 21. Hřídelové ucpávky, jejichž sekundární ucpávky jsou v materiálovém provedení FKM, jsou odolné proti vodě do max. teploty +90°C – viz “FKM” na str. 21. Tak zůstávají pouze dva typy vhodných hřídelových ucpávek; HUBE a HQQE.

Odolnost proti vydírajícím nečistotám Teplota čerpané kapaliny vyšší než +60°C může působit srážení vápna v čerpané kapalině, což má za následek vytváření vodního kamene. Usazeniny na styčných těsnicích plochách ucpávky mohou vést k opotřebení a tím i k nižší životnosti ucpávky. Jak ukazuje typové označení hřídelových ucpávek Grundfos, je materiálové provedení těsnicích ploch ucpávky HUBE kombinace karbid wolframu / uhlík – viz str. 5. Materiálová kombinace karbid wolframu / uhlík zajišťuje tichý provoz. Usazeniny mezi těsnicími plochami však mohou redukovat životnost tohoto typu ucpávky. Těsnicí plochy hřídelové ucpávky HQQE jsou v materiálové kombinaci karbid křemíku / karbid křemíku (SiC/SiC) – viz str. 5. V provozních podmínkách shora uvedeného příkladu dává materiálová kombinace SiC/SiC ucpávce dlouhou životnost srovnatelnou s životností ucpávky typu HUBE. Tato hřídelová ucpávka se však vzhledem ke svému materiálovému provedení vyznačuje hlučnějším provozem. V konečné fázi je třeba zvolit hřídelovou ucpávku, která nejlépe vyhoví požadavkům dané konkrétní provozní aplikace. Protože kotelní napájecí čerpadla obvykle nemívají stanoviště na místě s kontrolovanou hladinou provozní hlučnosti, budeme preferovat použití hřídelové ucpávky typu HQQE vzhledem k její dlouhé životnosti. Pokud zvolíme hřídelovou ucpávku HQQE, musíme se u ní smířit s hlučnějším provozem.

Čerpané kapaliny


Seznam čerpaných kapalin Následující tabulky udávají informace o použitelnosti jednotlivých typů hřídelových ucpávek pro různé čerpané kapaliny. Tyto údaje se vztahují pouze na mechanické ucpávky a nelze je aplikovat obecně na čerpadla. Vhodnost jednotlivých materiálových kombinací hřídelových ucpávek se zakládá na informacích o teplotě, koncentraci atd. uvedených v tabulkách. Změna těchto podmínek má vliv na použitelnost dané ucpávky. Tyto seznamy čerpaných kapalin mají sloužit jako průvodce a údaje v něm obsažené byly získány na základě nejnovějších poznatků a zkušeností. Protože seznamy neobsahují třídu toxicity jednotlivých čerpaných kapalin, není z nich zcela zřejmé, zda je použití příslušné ucpávky pro danou provozní aplikaci přiměřené s ohledem na prevenci újmy na zdraví osob (koroze, otrava atd.).

43

Čerpané kapaliny


Kyseliny Legenda ++ + ± -

= = = =

nejlepší řešení vhodné vhodné za určitých podmínek nevhodné Hřídelová ucpávka (EN 12756)

Kapalina

Kyselina octová CH3COOH

Rotační těsnicí plocha: Pevné sedlo: Sekundární ucpávka: Pružina: Ostatní komponenty:

Q Q E G G

Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost

20 5 ++

Q Q V G G

B Q E G G

-

20 5 +

-

20 3 +

B Q V G G

-

B V E G G

B V V G G

U U E G G

-

20 5 ±

-

-

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

20 5 +-

20 2 ±

-

20 2 ±

-

-

80 5 +

Komentář Anhydrid octový (CH3CO)2O

Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář

Kyselina benzoová C6H5COOH


20 3 ++

-

-

Vodní roztok (báze kyseliny octové)

-

80 5 ++

-

80 5 +

-

-

-

80 5 +

20 20 ++

20 20 ++

20 20 +

20 20 +

-

-

-

-

-

-

80 50 ++

80 50 ++

80 50 +

80 50 +

-

40 5 ++

40 5 ++

40 5 +

40 5 +

20 50 ++

-

20 50 +

-

-

-

20 5 +

-

20 5 +

-

15 <0.1 ±

15 <0.1 ±

15 <0.1 ±

15 <0.1 ±

-

-

-

-

-

-

20 20 +

20 20 +

20 20 +

Komentář Kyselina chromová CrO3


Kyselina citronová HOC (COOH) (CH2COOH)2


-

Komentář Kyselina mravenčí HCOOH


Kyselina chlorovodíková HCl


Kyselina mléčná CH3CHOHCOOH


Riziko důlkové koroze komponentů z korozivzdorné oceli 20 50 ++

20 50 ++

20 50 +

20 50 +

-

-

20 20 +

20 30 ++

20 5 +

20 30 ++

20 5 +

-

-

-

-

-

-

20 15 ++

20 15 ++

20 15 +

20 15 +

-

20 5 ±

20 5 ±

20 5 ±

20 5 ±

60 60 +

60 85 ++

60 60 +

60 85 +

-

50 15 ±

50 15 ±

50 15 ±

50 15 ±-

Komentář Kyselina dusičná HNO3


Kyselina šťavelová (COOH)2


-

Komentář Kyselina fosforečná H3PO4


-

Proplachovaná ucpávka při koncentracích nad 50% (pokračování na další straně)

44

Čerpané kapaliny


Kyseliny, pokračování Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Kyselina salicylová C6H4(OH)COOH


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G


80 5 ++

80 5 +

80 5 +

80 5 +

Komentář Kyselina amidosulfonová NH2SO3H


B V E G G

-

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

80 5 +

80 5 +

80 5 +

80 5 +

Proplachovaná ucpávka může být dobrým řešením vzhledem k malé rozpustnosti

-

20 5 ++

-

20 5 +

-

-

-

-

-

-

20 5 +

20 5 +

20 5 +

20 5 +

-

-

-

-

-

-

-

60 6 +

-

20 2 ±

-

20 2 ±

-

Komentář Kyselina sírová H2SO4


Kyselina siřičitá H2SO3


60 6 +

-

-

Komentář

45

Čerpané kapaliny


Alkálie Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Alkalický odmašťovací prostředek


Q Q E G G


80 25 ++

Komentář

Amoniak NH3


Hydroxid amonný (čpavková voda) NH4OH

Hydroxid vápenatý CaOH

Hydroxid draselný KOH


46

B Q E G G

-

60 10 +

B Q V G G

-

B V E G G

-

B V V G G

U U E G G

-

80 25 ++

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

60 10 +

-

Zde může být požadována proplachovaná ucpávka, popř. dvojitá ucpávka; EPDM není vhodný materiál, jestliže odmašťovací lázeň obsahuje olejovou sedlinu. 20 100 ±

-

20 100 ++

20 100 ±

-

-

20 100 ++

-

Doporučuje se použití proplachované, popř. dvojité ucpávky; agresivní vůči slitinám mědi. 90 28 ++

-

120 28 ++

-

-

-

90 28 ++

-

120 28 ++

-

Komentář

Doporučuje se použití proplachované, popř. dvojité ucpávky; agresivní vůči slitinám mědi.


80 Nasycený roztok ++

Komentář

Bod nasycení = 0,18% při 20 °C; pro přesycené roztoky se doporučuje použití proplachované, popř. dvojité ucpávky.


Hydroxid sodný (louh sodný) NaOH

Q Q V G G


60 30 ++


20 5 +

-

-

-

-

-

-

-

-


60 30 ++

80 Nasycený roztok +

20 5 +

-

-

-

-

Pro koncentrace nad 25% se doporučuje použití proplachované, popř. dvojité ucpávky vzhledem ke krystalizaci tohoto média. 60 50 ++

20 50 ±

-

-

-

-

50 40 ++

20 25 ±

-

-

Pro koncentrace nad 25% se doporučuje použití proplachované, popř. dvojité ucpávky vzhledem ke krystalizaci tohoto média (louh sodný!).

Čerpané kapaliny


Soli Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Hydrogenuhličitan amonný NH4HCO3


Q Q E G G


60 20 ++

Komentář Chlorid amonný (salmiak) NH4Cl

Síran amonný (NH4)2SO4

Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost

Q Q V G G

B Q E G G

-

60 20 +

B Q V G G

B V E G G

-

60 20 +

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

60 20 ++

-

60 20 +

-

-

20 5 +

20 5 +

20 5 +

20 5 +

Rozkládá se v horké vodě. 25 10 ++

25 10 ++

25 10 +

25 10 +

-

Doporučuje se použití proplachované, popř. dvojité ucpávky; riziko důlkové koroze komponentů z korozivzdorné oceli 50 10 ++

-

50 10 +

-

-

-

40 10 ++

-

40 10 +

-

-

80 30 ++

-

-

-

-

20 30 ++

20 30 ++

-

-

-

80 20 +

80 20 +

80 20 ±

80 20 ±

20 25 +

-

-

Komentář Octan vápenatý Ca(CH3COO)2


Síran měďnatý CuSO4


80 30 ++

-

-

-

-

Používá se jako korozní inhibitor. 80 30 ++

80 30 ++

-

-

80 20 ++

80 20 ++

80 20 ±

80 20 ±

80 25 ++

80 25 ++

-

-

-

-

20 25 +

90 10 ++

20 1 ±

90 10 +

20 1 ±

-

-

-

-

-

-

50 10 ++

50 10 +

50 10 +

50 10 +

50 10 +

50 10 +

50 10 ++

50 10 +

50 10 +

50 10 +

-

Komentář

Ustalovač


-

Komentář Síran hořečnatý MgSO4


Manganistan draselný KMnO4


Hydrogenuhličitan sodný NaHCO3


Uhličitan sodný Na2CO3


Prášek do pečiva; rozkládá se v horké vodě . 80 20 ++

60 20 +

80 20 +

60 20 +

80 20 +

60 20 +

80 20 ++

60 20 +

80 20 +

60 20 +

80 40 ++

80 40 ++

80 40 +

80 40 +

80 40 +

80 40 +

80 40 ++

80 40 ++

80 40 +

80 40 +

Komentář Dusičnan sodný NaNO3


(Pokračování na další straně)

47

Čerpané kapaliny


Soli, pokračování Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Dusitan sodný NaNO2


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G


90 30 ++

90 30 ++

90 30 +

90 30 +

90 30 +

90 30 +

90 30 ++

90 30 ++

90 30 +

90 30 +

80 20 ++

80 20 +

-

80 20 ++

80 20 +

-

-

Komentář Fosforečnan sodný Na3PO4


Síran sodný Na2SO4


-

-

-

V závislosti na koncentraci je nutné použití proplachované, popř. dvojité ucpávky. 80 30 ++

80 30 ++

80 30 +

80 30 +

-

80 20 ++

80 20 ++

80 20 +

80 20 +

80 20 +

-

80 30 ++

80 30 ++

80 30 +

80 30 +

80 20 +

80 20 ++

80 20 ++

80 20 +

80 20 +

Komentář Siřičitan sodný Na2SO3


48

Čerpané kapaliny


Voda Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Kotelní napájecí voda


Q Q E G G


120*

Komentář

Vápenná voda


++

Q Q V G G

-

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

140

80

90

80

+

±

+

+

U U E G G

U U V G G

-

-

90

80

B U E G G

B U V G G

140

80

+

+

* materiál těsnicí plochy musí být SiCG 90

80

++

+

-

-

-

-

++

+

-

-

40

40

40

40

40

40

40

40

40

40

++

++

++

++

++

++

++

++

++

++

Komentář Voda s obsahem chloru (neslaná)


Demineralizovaná voda (odsolená)


Horká voda pro domácnosti


Voda s obsahem oleje


Obsah volného chloru (Cl2) max. 5 mg/l; plavecké bazény a chlorovaná pitná voda 90

80

140

80

90

80

90

80

140

80

++*

-

±

±

+

+

+

+

++

+

* materiál těsnicí plochy musí být SiCG 120*

80

140

80

90

80

90

80

140

80

++

+

++

+

+

+

+

+

++

+

Při teplotách nad +60°C vzniká riziko srážení vápna. * materiál těsnicí plochy musí být SiCG 80

80

80

80

80

-

+

-

++

-

+

-

+

-+

++

40

40

40

40

40

40

40

40

40

40

++

++

++

++

++

++

++

++

++

++

Komentář

Voda s obsahem ozonu


Změkčená voda


Voda s obsahem páry


Ozon (O3) v množství 1 mg/l; rozpustný ve vodě při 0°C 120*

80

140

80

+

+

++

+

90

80

90

80

140

80

+

+

+

+

++

+

140

80

++

+

* materiál těsnicí plochy musí být SiC

G

-

-

140

90

140

80

++

+

+

+

-

-

Komentář

49

Čerpané kapaliny


Chladicí kapaliny Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Chlorid vápenatý CaCl2


Q Q E G G

Q Q V G G


5 35 ++

5 35 +

Komentář

Ethanol (ethyl-alkohol) C2H5OH


Ethylenglykol (ethandithiol) CH2OHCH2OH

Glycerin (Glycerol) C3H5(OH)3

Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář

Methanol (methyl-alkohol) CH3OH


Uhličitan draselný K2CO3


B Q E G G

-

B Q V G G

-

B V E G G

-

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

5 35 ++

5 35 +

-

-

Zde může být požadována proplachovaná ucpávka, popř. dvojitá ucpávka; pokud kapalina obsahuje aditiva. Přítomnost kyslíku s sebou nese riziko vzniku důlkové koroze komponentů z korozivzdorné oceli.

+*

+*

75 100 ++

-

75 100 +

-

-

-

75 100 ++

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavá kapalina; může být požadována dvojitá ucpávka; bod vzplanutí = +12 °C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG 90 50 ++

60 50 +

-

-

-

-

90 50 ++

60 50 +

-

-

Zde může být požadována proplachovaná ucpávka, popř. dvojitá ucpávka; pokud kapalina obsahuje aditiva. 80 50 ++

80 50 +

80 50 ±

80 50 ±

80 50 ±

80 50 ±

80 50 ++

80 50 +

80 50 ±

80 50 ±

Zde může být požadována proplachovaná ucpávka, popř. dvojitá ucpávka; pokud kapalina obsahuje aditiva.

+*

+*

65 100 ++

-

65 100 +

-

-

-

65 100 ++

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavá kapalina; může být požadována dvojitá ucpávka; bod vzplanutí = +11 °C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG 90 40 ++

20 2 +

90 50 ++

60 50 +

5 30 ++

5 30 +

-

-

-

-

90 40 ++

20 2 +

-

-

-

90 50 ++

60 50 +

-

-

-

5 30 ++

5 30 +

-

-

Komentář Propylenglykol CH2OHCHOHCH3


-

-

-

Komentář

Chlorid sodný NaCl


50

-

-

-

Zde může být požadována proplachovaná ucpávka, popř. dvojitá ucpávka; pokud kapalina obsahuje aditiva. Přítomnost kyslíku s sebou nese riziko vzniku důlkové koroze komponentů z korozivzdorné oceli

Čerpané kapaliny


Paliva Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Letecké palivo

Rotační těsnicí plocha: Pevné sedlo: Sekundární ucpávka: Pružina: Ostatní komponenty: Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář

Motorová nafta


Tryskové palivo


Benzin


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

60 -

+*

-

++

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

60 -

+

B U V G G 60

-

-

-

++

Nebezpečí výbuchu; nerozpustné ve vodě; vysoce hořlavé; může být požadována dvojitá ucpávka; teplota tuhnutí: –20 °C; bod vzplanutí: -40°C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG 60 -

+*

-

++

60 -

+

60 -

-

-

++

Nerozpustná ve vodě; hořlavá; může být požadována dvojitá ucpávka; bod vzplanutí: +55°C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG 60 -

+*

-

++

60 -

+

60 -

-

-

++

Nebezpečí výbuchu; nerozpustné ve vodě; vysoce hořlavé; může být požadována dvojitá ucpávka; bod vzplanutí: +38°C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG 60 -

+*

-

++

60 -

+

60 -

-

-

++

Nebezpečí výbuchu; nerozpustné ve vodě; vysoce hořlavé; může být požadována dvojitá ucpávka; teplota tuhnutí: –20 °C; bod vzplanutí: -40°C. * materiál těsnicí plochy ucpávky musí být SiCG

51

Čerpané kapaliny


Syntetické a minerální oleje Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Ropa


Hydraulický olej na bázi minerálního oleje

Motorový olej


Silikonový olej


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

20 -

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

U U E G G

20

++

-

±

U U V G G

B U E G G

20 -

-

-

+

B U V G G 20

-

±

Nebezpečí výbuchu; nerozpustná ve vodě; doporučuje se použití dvojité ucpávky; možná přítomnost nerozpustných částic v kapalině 90 -

100

+

-

++

90 -

+

90 -

+

100 -

++

Nerozpustný ve vodě; při teplotách nad +60°C se doporučuje použití dvojité ucpávky; pro syntetický hydraulický olej je nutný materiál EPDM. 90 -

120

+

120

90

120

-

++

-

++

-

+

-

++

100 100 +

140 100 ++

90 100 +

90 100 +

90 100 +

90 100 +

100 100 +

140 100 ++

Nerozpustný ve vodě 90 100 +

90 100 +

Komentář

Dehtový olej


Vazelínový olej


52

90 -

+

140 -

++

90 -

+

90 -

+

140 -

++

Při teplotách nad +40°C se doporučuje použití proplachované, popř. dvojité ucpávky; v závislosti na složení uhlovodíků dehtového oleje může být nutné použití materiálu FFKM (Kalrez). 90

125

90

90

125

-

++

-

±

±

-

++

Nerozpustný ve vodě; možná přítomnost nerozpustných částic v kapalině

-

±

Čerpané kapaliny


Rostlinné oleje Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Kukuřičný olej


Olivový olej


Podzemnicový olej


Řepkový olej


Sojový olej


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

90 -

++

B Q V G G

B V E G G

120 -

±

B V V G G

U U E G G

120 -

±

U U V G G

B U E G G

90 -

++

B U V G G 120

-

±

Nerozpustný ve vodě; možná přítomnost nerozpustných částic v kapalině 90 -

++

120 -

±

120 -

±

90 -

++

120 -

±


++

120 -

±

120 -

±

90 -

++

120 -

±


++

120 -

±

120 -

±

90 -

++

120 -

±


++

120 -

±

120 -

±

90 -

++

120 -

±

Nerozpustný ve vodě; možná přítomnost nerozpustných částic v kapalině

53

Čerpané kapaliny


Rozpouštědla Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Aceton (dimethylketon) CH3COCH3

Perchloroethylen (tetrachlorethylen) C2Cl4

Toluen (methylbenzen) C6H5CH3

Trichlorethylen (trichlorethen) C2HCl3

Lakový benzín

Rotační těsnicí plocha: Pevné sedlo: Sekundární ucpávka: Pružina: Ostatní komponenty: Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář Max. teplota [°C] Max. koncentrace [%] Vhodnost Komentář

Xylen (dimethylbenzen) C6H4(CH3)2

54


Q Q E G G

-

Q Q V G G

B Q E G G

-

60 100 ++

B Q V G G

B V E G G

-

60 100 ++

B V V G G

-

U U E G G

-

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

60 100 ++

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, rozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky; bod vzplanutí: -18 °C 70 -

+

70 -

++

70 -

+

70 -

+

70 -

++

Nerozpustný ve vodě; doporučuje se použití dvojité ucpávky (vysoce toxická kapalina); nutno vyloučit styk s hliníkem a mědí; jestliže kapalina obsahuje vodu, vzniká riziko koroze komponentů z korozivzdorné oceli.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, nerozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky; bod vzplanutí: +4,4°C; nutný materiál FFKM (Kalrez). 20 -

+

20 -

++

20 -

+

20 -

+

20 -

++

Nerozpustný ve vodě; doporučuje se použití dvojité ucpávky (vysoce toxická kapalina); jestliže kapalina obsahuje vodu, vzniká riziko koroze komponentů z korozivzdorné oceli. 60 -

-

-

++

60 -

+

60 -

-

-

++

Nebezpečí výbuchu; hořlavý, nerozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky; bod vzplanutí: +41°C.

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, nerozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky (toxická kapalina); bod vzplanutí: +29°C; nutný materiál FFKM (Kalrez).

Čerpané kapaliny


Oxidační činidla Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Peroxid vodíku H2O2


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G


20 30 ++

20 30 ++

20 30 ++

20 30 ++

20 30 ++

20 30 ++

-

-

-

-

-

-

-

Komentář Chlornan sodný (bělicí činidlo) NaClO


Pro vysoké koncentrace se doporučuje použití dvojité ucpávky. 20 1 ±

20 1 ±

-

-

-

-

-

Riziko důlkové koroze komponentů z korozivzdorné oceli..

55

Čerpané kapaliny


Organické sloučeniny Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Benzen (ligroin) C6H6


Butanol (butylalkohol) C4H7OH

Hexan C6H14


Isopropylalkohol CH3CHOHCH3


Naftalen C10H8


Propanol (propylalkohol) CH3CH2CH2OH

Triethanolamin N(C2H4OH)3


56

Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, toxický, nerozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: -11°C; doporučený materiál FFKM (Kalrez).

+*

+*

40 100 +

80 100 ++

40 100 +

80 100 +

-

-

40 100 +

80 100 ++

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, rozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: +37°C; * materiál těsnicí plochy musí být SiCG

+*

+*

-

20 100 ++

-

20 100 +

-

-

-

20 100 ++

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, nerozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: -22°C; * materiál těsnicí plochy musí být SiCG 70 100 +

80 100 +

70 100 +

80 100 ++

70 100 +

80 100 +

70 100 +

80 100 +

70 100 +

80 100 ++

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, rozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: +11,7°C.

-

80 100 ++

-

80 100 +

-

80 100 +

-

80 100 ++

-

80 100 +

Nerozpustný ve vodě; hořlavý, doporučuje se použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: +79°C. 80 100 +

80 100 +

80 100 +

80 100 ++

80 100 +

80 100 +

80 100 +

80 100 +

80 100 +

80 100 ++

Nebezpečí výbuchu; vysoce hořlavý, rozpustný ve vodě; může být nutné použití dvojité ucpávky, bod vzplanutí: +22°C. 60 10 ++

-

Rozpustný ve vodě.

60 10 +

-

60 10 +

-

60 10 ++

-

60 10 +

-

Čerpané kapaliny


Různé kapaliny Legenda ++ + ± -

= = = =


Kapalina

Jablečné víno


Q Q E G G

Q Q V G G

B Q E G G

B Q V G G

B V E G G

B V V G G

U U E G G

U U V G G

B U E G G

B U V G G


90

60

120

60

90

60

90

60

120

60

+

+

++

+

+

+

+

+

++

+

90 <100 ++

80 <100 +

120 <100 ±

80 <100 ±

90 <100 ±

80 <100 ±

80 <100 ++

90 <100 +

120 <100 ±

80 <100 ±

60 <100 ++

60 <100 +

60 <100 ++

Komentář

Cukerná šťáva


Ocet


Doporučuje se použití proplachované, popř. dvojité ucpávky. 60 <100 +

60 <100 ++

60 <100 +

60 <100 ++

60 <100 +

60 <100 +

60 <100 +

Komentář

57

Diagnostika poruch hřídelových ucpávek


Návod k provádění diagnostiky poruch hřídelových ucpávek Obecný návod k provádění diagnostiky typických poruch hřídelových ucpávek je obsažen v níže uvedené tabulce. Na následujících stranách jsou uvedeny příklady nejčastějších příčin poruch ucpávek. Možné příčiny poruchy

13

Vibrace

Špatná ventilace

13

Čištění (údržba)

Teplota

Průtok

Špatné vyrovnání

Umístění

Smontování

15

2 7

16 5

17/18 18

otlučené

19 11

15

10

18

16

11

odloupnuté

13

odřené

13

poškozené rýhami

Poruchy soustavy

11

Zanesená

poleptané

1

13

Zablokovaná rozpadlé

1

Nesprávná montáž

Tlak

Ucpávka

Hlučný provoz

Zahřívání

Dobrý stav

Chlazení

Koroze

Kontaminace

Výsledek vizuální kontroly

Abraze

Komponent

Špatné mazání

Špatná termoregulace

5 10 6

18

20

8

18

20

8

15

19

7

4

s neúplnou dráhou Těsnicí plochy

matované napadené důlkovou korozí ošoupané nadměrně opotřebené se změnou barvy zanesené s puchýři zlomené

11 21

15

7

9/17 18

24

13

3

4

13

16

3

13 28

12

13

13

11 3

27 19

nalomené

10 10

opotřebované 15

27

27

28

26

28

13

28

13

11

27 16

se změnou barvy

11

5

poleptané

11

5

napadené důlkovou korozí

11

opotřebovaná

11

nalomená

15

prasklá

15

napadená důlkovou korozí

58

15

11

vytlačené

Hřídel / trubka

16

3 25

rozpadlé

zlomené

5

3 13

11

zlomené

Kovové části

4

10 10

nabobtnalé Elastomery

4

15

10 11

13

10

otlučené spálené

13

22 23

3

prasklé

4

3

5 14/26

28 13 13

11

5

Diagnostika poruch hřídelových ucpávek


Klíč k tabulce diagnostiky poruch hřídelových ucpávek Porucha číslo

Popis možných příčin poruchy

1

Ucpávka se rozevírá následkem diferenciální dilatace mezi pevnými a rotačními částmi. Příčinou jsou usazeniny, které brání axiálnímu posunu rotačního kroužku ucpávky po hřídeli.

2

Ucpávka není nastavena na správnou pracovní délku a její těsnicí plocha tak není v kontaktu s pevným sedlem.

3

Těsnicí plochy ucpávky pracují nasucho, čímž dochází k přehřívání. Velký krouticí moment na těsnicích plochách ucpávky vyrobených z tvrdého materiálu může generovat teplo, které se může přenášet na elementy ucpávky z elastomerů, jež tak mohou zatvrdnout, popř. shořet.

4

Uzavřené šoupátko na výtlaku čerpadla může způsobit přehřátí, popř. poruchu č. 3.

5

Chemická reakce s oxidačním činidlem, např. s kyselinou dusičnou.

6

Nedostatečný přítok na výměník tepla, popř. na chlazené duté sedlo s následkem poruchy č. 3.

7

Přetlak způsobený nesprávnou montáží nebo nesprávnou pracovní délkou ucpávky s následkem poruchy č. 3.

8

Nerozpustné částice, jako např. krystalky hydroxidu sodného, vysrážené z čerpané kapaliny na kontaktních těsnicích plochách ucpávky. Použijte ucpávku se styčnými těsnicími plochami z tvrdého materiálu, popř. proplachovanou ucpávku.

9

Těkavé složky čerpané kapaliny se odpařují v ucpávkové mezeře a zanechávají na styčných těsnicích plochách ucpávky vazkou lepivou vrstvu. Použijte ucpávku se styčnými těsnicími plochami z tvrdého materiálu, popř. dvojitou ucpávku.

10

Poškození v důsledku neopatrného zacházení nebo nadměrného tlaku.

11

Materiály ucpávky nejsou chemicky odolné proti účinkům čerpané kapaliny nebo v ní obsažených kontaminujících látek.

12

Došlo k rozkladu materiálu následkem teplot přesahujících povolené mezní hodnoty.

13

Ucpávka byla vystavena tlaku, popř. teplotě převyšující povolené mezní hodnoty.

14

Neustálé odstraňování pasivního filmu v důsledku relativního pohybu.

15

Tlak v soustavě je nižší než hodnota tlaku par nebo je těsně u této hodnoty.

16

Zkontrolujte ložiska.

17

Čerpaná kapalina je nasycena látkami vytvářejícími vodní kámen.

18

Nerozpustné látky v čerpané kapalině. Nutné použití ucpávky s těsnicími plochami z tvrdého materiálu.

19

Nesprávně provedená montáž.

20

Nutné použití ucpávky s chlazením typu “air-cooled top” k zajištění delší životnosti.

21

V důsledku koroze má karbid wolframu matně šedou nebo zelenou barvu.

22

V případě, že čerpadlo není elektricky uzemněno vůbec nebo je uzemněno nesprávně, se působením elektrolýzy mohou na těsnicích plochách ucpávky vytvářet povlaky kovu, jako např. mědi.

23

Ve vodě, která má vodivost nižší než 5 µS/cm, některé materiálové varianty SiC korodují. Používejte ucpávky s těsnicími plochami Qg.

24

Nadměrné teplo může způsobovat puchýřkování uhlíku. Snižte otáčky, zatížení pružiny nebo tlak, popř. použijte uhlík impregnovaný kovem.

25

Prvky z elastomerů jsou umístěny na neočištěném povrchu.

26

Sedlo není vyrovnáno. Zkontrolujte, zda na těsnicích plochách ucpávky nejsou nečistoty nebo usazeniny.

27

Nesprávné vyrovnání ucpávky, porucha č. 26, nebo vibrace, porucha č. 16, může mít za následek nahromadění tepla a výbuch v důsledku dekomprese.

28

Režim start/stop při nadměrném tlaku v soustavě a při použití ucpávky s těsnicími plochami z tvrdého materiálu.

59

Další dokumentace výrobků


Zdroje dokumentace výrobků Kromě tištěných katalogů nabízí Grundfos ještě následující zdroje dokumentace svých výrobků: • WinCAPS • WebCAPS

WinCAPS

Klikněte na Catalogue (Katalog) a zvolte výrobek z obsáhlého katalogu výrobků.

Obr. 67

176 60

WinCAPS

Obr. 66

WinCAPS CD-ROM

Klikněte na Sizing (Dimenzování) a vyberte nejvhodnější výrobek pro danou aplikaci

WinCAPS

WinCAPS, jenž je k dostání na CD-ROM ve více než 15 jazycích, poskytuje: • podrobné technické informace • možnost volby optimálního čerpadla • rozměrové náčrtky každého čerpadla • podrobnou servisní dokumentaci • montážní a provozní předpisy • schémata elektrického zapojení každého čerpadla

cd-wincaps

WinCAPS je program pro volbu výrobku pomocí počítače na bázi operačního systému Windows, který obsahuje informace o více než 90.000 výrobcích firmy Grundfos.

Další dokumentace výrobků


WebCAPS WebCAPS je program pro volbu výrobku pomocí počítače na bázi webové sítě a webové verze programu WinCAPS. Program WebCAPS je přístupný na domovské stránce firmy Grundfos www.grundfos.com a poskytuje: podrobné technické informace rozměrové náčrtky každého čerpadla schémata elektrického zapojení každého čerpadla

Klikněte na Catalogue (Katalog) a zvolte výrobek z obsáhlého katalogu výrobků.

Klikněte na Replacement (Záměna) a zvolte patřičnou náhradu za stávající čerpadlo v dané instalaci.

Obr. 68

Klikněte na Literature (Dokumentace) a stáhněte si dokumentaci firmy Grundfos, přičemž procházejte výrobním programem nebo provádějte vyhledávání specifického výrobku. Technická dokumentace obsahuje: - katalogy - montážní a provozní předpisy - servisní příručky apod.

WebCAPS

Klikněte na Product search (Hledání výrobku) a zvolte výrobek z obsáhlého katalogu výrobků.

Klikněte na Service (Servis) a obdržíte informace o servisních soupravách a náhradních dílech.

Jste-li registrovaný uživatel, klikněte na Log in (Přihlášení) a: - uložte své nastavení - definujte a uložte své vlastní jednotky měření - uložte osobní informace

Klikněte na Units (Jednotky) a zvolte vámi preferované jednotky měření: - jednotky nastavené výrobcem - jednotky SI - jednotky US Klikněte na Language (Jazyk) a zvolte příslušný jazyk.

WebCAPS

• • •

61177

62

Grundfos v České a Slovenské republice

63

Naším krédem je odpovědnost Toto krédo naplňujeme myšlením dopředu Podstatou myšlení dopředu jsou inovace

96 51 98 75 01 04 - GCZ 08.04

www.grundfos.com

CZ

Změna technických údajů a vyobrazení vyhrazena

Hřídelové ucpávky TECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS Hřídelové ucpávky

Recommend Documents