Mehaničke brtveigraju vrlo važnu ulogu u izbjegavanju curenja za mnoge različite industrije. U pomorskoj industriji postojemehaničke brtve pumpe, mehaničke zaptivke rotirajućeg vratila. I u industriji nafte i gasa ima ihkertridž mehaničke zaptivke,razdvojene mehaničke zaptivke ili mehaničke zaptivke na suvi gas. U automobilskoj industriji postoje vodene mehaničke brtve. A u hemijskoj industriji postoje mehaničke zaptivke mešača (mehaničke zaptivke mešalice) i mehaničke zaptivke kompresora.
Ovisno o različitim uvjetima korištenja, potrebno je rješenje za mehaničko zaptivanje s različitim materijalom. Postoji mnogo vrsta materijala koji se koriste umehaničke zaptivke vratila kao što su keramičke mehaničke brtve, karbonske mehaničke brtve, mehaničke brtve od silikonskog karbida,SSIC mehaničke brtve iTC mehaničke brtve.
Keramičke mehaničke brtve
Keramičke mehaničke zaptivke su kritične komponente u različitim industrijskim aplikacijama, dizajnirane da spriječe curenje fluida između dvije površine, kao što su rotirajuće vratilo i stacionarno kućište. Ove brtve su visoko cijenjene zbog svoje izuzetne otpornosti na habanje, otpornosti na koroziju i sposobnosti da izdrže ekstremne temperature.
Primarna uloga keramičkih mehaničkih zaptivača je održavanje integriteta opreme sprečavanjem gubitka tečnosti ili kontaminacije. Koriste se u brojnim industrijama, uključujući naftu i gas, hemijsku preradu, tretman vode, farmaciju i preradu hrane. Široka upotreba ovih brtvi može se pripisati njihovoj izdržljivoj konstrukciji; Izrađeni su od naprednih keramičkih materijala koji nude superiorne karakteristike u odnosu na druge materijale za brtvljenje.
Keramičke mehaničke brtve se sastoje od dvije glavne komponente: jedna je mehanička stacionarna površina (obično napravljena od keramičkog materijala), a druga je mehanička rotirajuća strana (obično izrađena od ugljičnog grafita). Akcija zaptivanja se dešava kada su obe strane pritisnute zajedno pomoću sile opruge, stvarajući efikasnu barijeru protiv curenja tečnosti. Kako oprema radi, film za podmazivanje između zaptivnih površina smanjuje trenje i habanje uz održavanje čvrstog zaptivanja.
Jedan ključni faktor koji izdvaja keramičke mehaničke zaptivke od drugih vrsta je njihova izuzetna otpornost na habanje. Keramički materijali posjeduju izvrsna svojstva tvrdoće koja im omogućavaju da izdrže abrazivne uvjete bez značajnih oštećenja. To rezultira dugotrajnijim brtvama koje zahtijevaju rjeđu zamjenu ili održavanje od onih napravljenih od mekših materijala.
Osim otpornosti na habanje, keramika pokazuje i izuzetnu termičku stabilnost. Mogu izdržati visoke temperature bez degradacije ili gubitka efikasnosti zaptivanja. To ih čini pogodnim za upotrebu u aplikacijama na visokim temperaturama gdje bi drugi materijali za brtvljenje mogli prerano pokvariti.
Na kraju, keramičke mehaničke brtve nude odličnu hemijsku kompatibilnost, otpornost na različite korozivne supstance. To ih čini atraktivnim izborom za industrije koje se rutinski bave jakim hemikalijama i agresivnim tečnostima.
Keramičke mehaničke brtve su neophodnezaptivke komponentidizajniran da spriječi curenje tekućine u industrijskoj opremi. Njihova jedinstvena svojstva, kao što su otpornost na habanje, termička stabilnost i hemijska kompatibilnost, čine ih poželjnim izborom za različite primene u više industrija.
| fizička svojstva keramike | ||||
| Tehnički parametar | jedinica | 95% | 99% | 99,50% |
| Gustina | g/cm3 | 3.7 | 3.88 | 3.9 |
| Tvrdoća | HRA | 85 | 88 | 90 |
| Stopa poroznosti | % | 0.4 | 0.2 | 0.15 |
| Čvrstoća loma | MPa | 250 | 310 | 350 |
| Koeficijent toplinske ekspanzije | 10(-6)/K | 5.5 | 5.3 | 5.2 |
| Toplotna provodljivost | W/MK | 27.8 | 26.7 | 26 |
Mehaničke brtve od ugljenika
Mehanička karbonska brtva ima dugu istoriju. Grafit je izoforma elementa ugljika. Godine 1971. Sjedinjene Države su proučavale uspješan fleksibilni grafitni materijal za mehaničko zaptivanje, koji je riješio curenje ventila atomske energije. Nakon dubinske obrade, fleksibilni grafit postaje odličan materijal za brtvljenje, od kojih se izrađuju razne karbonske mehaničke brtve sa efektom zaptivnih komponenti. Ove karbonske mehaničke zaptivke se koriste u hemijskoj, naftnoj, elektroenergetskoj industriji, kao što su zaptivke za visoke temperature.
Budući da fleksibilni grafit nastaje ekspanzijom ekspandiranog grafita nakon visoke temperature, količina interkalacionog agensa koja ostaje u fleksibilnom grafitu je vrlo mala, ali ne u potpunosti, tako da postojanje i sastav interkalacionog agensa imaju veliki utjecaj na kvalitetu. i performanse proizvoda.
Izbor materijala za lice od karbonske brtve
Prvobitni pronalazač koristio je koncentriranu sumpornu kiselinu kao oksidans i sredstvo za interkalaciju. Međutim, nakon nanošenja na brtvu metalne komponente, otkriveno je da mala količina sumpora koja je ostala u fleksibilnom grafitu korodira kontaktni metal nakon dugotrajne upotrebe. S obzirom na to, neki domaći naučnici su pokušali da ga poboljšaju, poput Song Kemina koji je odabrao sirćetnu i organsku kiselinu umjesto sumporne kiseline. kiseline, sporo u azotnoj kiselini, i snizi temperaturu na sobnu temperaturu, napravljenu od mješavine dušične kiseline i octene kiseline. Korištenjem mješavine dušične i octene kiseline kao sredstva za umetanje, pripremljen je ekspandirani grafit bez sumpora s kalijevim permanganatom kao oksidansom, a octena kiselina je polako dodavana dušičnoj kiselini. Temperatura se snižava na sobnu temperaturu i pravi se mješavina dušične i octene kiseline. Zatim se ovoj mješavini dodaju prirodni grafit u pahuljici i kalijum permanganat. Uz stalno miješanje, temperatura je 30 C. Nakon reakcije od 40 min, voda se ispere do neutralne i osuši na 50 ~ 60 C, a ekspandirani grafit je napravljen nakon ekspanzije na visokoj temperaturi. Ovom metodom se ne postiže vulkanizacija pod uslovom da proizvod može postići određeni volumen ekspanzije, kako bi se postigla relativno stabilna priroda zaptivnog materijala.
| Tip | M106H | M120H | M106K | M120K | M106F | M120F | M106D | M120D | M254D |
| Brand | Impregnirano | Impregnirano | Impregnirani fenol | antimon ugljik(A) | |||||
| Gustina | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 1.75 | 1.7 | 2.3 | 2.3 | 2.3 |
| Frakturna čvrstoća | 65 | 60 | 67 | 62 | 60 | 55 | 65 | 60 | 55 |
| Čvrstoća na pritisak | 200 | 180 | 200 | 180 | 200 | 180 | 220 | 220 | 210 |
| Tvrdoća | 85 | 80 | 90 | 85 | 85 | 80 | 90 | 90 | 65 |
| Poroznost | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1 | <1.5 | <1.5 | <1.5 |
| Temperature | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 250 | 400 | 400 | 450 |
Mehaničke brtve od silicijum karbida
Silicijum karbid (SiC) je takođe poznat kao karborund, koji se pravi od kvarcnog peska, naftnog koksa (ili koksa od uglja), drvne sečke (koju treba dodati kada se proizvodi zeleni silicijum karbid) i tako dalje. Silicijum karbid takođe ima rijedak mineral u prirodi, dud. U suvremenim C, N, B i drugim neoksidnim visokotehnološkim vatrostalnim sirovinama, silicijum karbid je jedan od najčešće korištenih i najekonomičnijih materijala, koji se može nazvati zlatnim čeličnim pijeskom ili vatrostalnim pijeskom. Trenutno je kineska industrijska proizvodnja silicijum karbida podijeljena na crni silicijum karbid i zeleni silicijum karbid, od kojih su oba heksagonalni kristali sa udjelom od 3,20 ~ 3,25 i mikrotvrdoćom od 2840 ~ 3320 kg/m²
Proizvodi od silicijum karbida klasifikovani su u više vrsta prema različitim okruženjima primene. Obično se više koristi mehanički. Na primjer, silicijum karbid je idealan materijal za mehaničku zaptivku od silicijum karbida zbog svoje dobre otpornosti na hemijsku koroziju, velike čvrstoće, velike tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, malog koeficijenta trenja i otpornosti na visoke temperature.
SIC brtveni prstenovi se mogu podijeliti na statički prsten, pokretni prsten, ravni prsten i tako dalje. SiC silicijum se može napraviti u različite karbidne proizvode, kao što su rotacioni prsten od silicijum karbida, stacionarno sedište od silicijum karbida, čaura od silicijum karbida i tako dalje, prema posebnim zahtevima kupaca. Može se koristiti i u kombinaciji sa grafitnim materijalom, a njegov koeficijent trenja je manji od glinice keramike i tvrde legure, tako da se može koristiti u visokoj PV vrijednosti, posebno u uvjetima jake kiseline i jake lužine.
SIC-ovo smanjeno trenje je jedna od ključnih prednosti njegovog korištenja u mehaničkim zaptivkama. SIC stoga može izdržati habanje bolje od drugih materijala, produžavajući vijek trajanja zaptivke. Dodatno, smanjeno trenje SIC-a smanjuje potrebu za podmazivanjem. Nedostatak podmazivanja smanjuje mogućnost kontaminacije i korozije, poboljšavajući efikasnost i pouzdanost.
SIC takođe ima veliku otpornost na habanje. To ukazuje da može izdržati kontinuiranu upotrebu bez kvarenja ili loma. To ga čini savršenim materijalom za namjene koje zahtijevaju visoku razinu pouzdanosti i izdržljivosti.
Takođe se može ponovo preklopiti i polirati tako da se pečat može obnavljati više puta tokom svog životnog veka. Obično se koristi više mehanički, kao što je u mehaničkim zaptivkama zbog dobre otpornosti na hemijsku koroziju, visoke čvrstoće, velike tvrdoće, dobre otpornosti na habanje, malog koeficijenta trenja i otpornosti na visoke temperature.
Kada se koristi za mehaničke zaptivke, silicijum karbid dovodi do poboljšanih performansi, produženog veka zaptivke, nižih troškova održavanja i nižih troškova rada za rotirajuću opremu kao što su turbine, kompresori i centrifugalne pumpe. Silicijum karbid može imati različita svojstva u zavisnosti od toga kako je proizveden. Reakcijski vezani silicijum karbid nastaje spajanjem čestica silicijum karbida jedne za druge u procesu reakcije.
Ovaj proces ne utječe značajno na većinu fizičkih i toplinskih svojstava materijala, ali ograničava kemijsku otpornost materijala. Najčešće hemikalije koje predstavljaju problem su kaustici (i druge hemikalije sa visokim pH) i jake kiseline, pa se silicijum karbid koji je vezan reakcijom ne bi trebao koristiti za ove aplikacije.
Reakciono sinterovano infiltriranosilicijum karbida. U takvom materijalu, pore originalnog SIC materijala se u procesu infiltracije popunjavaju sagorevanjem metalnog silicijuma, pa nastaje sekundarni SiC i materijal dobija izuzetna mehanička svojstva, postajući otporan na habanje. Zbog svog minimalnog skupljanja, može se koristiti u proizvodnji velikih i složenih dijelova sa bliskim tolerancijama. Međutim, sadržaj silicijuma ograničava maksimalnu radnu temperaturu na 1.350 °C, hemijska otpornost je takođe ograničena na oko pH 10. Materijal se ne preporučuje za upotrebu u agresivnim alkalnim sredinama.
Sinterovanosilicijum karbid se dobija sinterovanjem prethodno komprimovanog veoma finog SIC granulata na temperaturi od 2000 °C da bi se formirale jake veze između zrna materijala.
Prvo se rešetka zgušnjava, zatim se poroznost smanjuje, a na kraju se veze između zrna sinteruju. U procesu takve obrade dolazi do značajnog skupljanja proizvoda – za oko 20%.
SSIC zaptivni prsten otporan je na sve hemikalije. Budući da u njegovoj strukturi nema metalnog silicijuma, može se koristiti na temperaturama do 1600C bez utjecaja na njegovu čvrstoću
| svojstva | R-SiC | S-SiC |
| Poroznost (%) | ≤0,3 | ≤0.2 |
| Gustina (g/cm3) | 3.05 | 3.1~3.15 |
| Tvrdoća | 110~125 (HS) | 2800 (kg/mm2) |
| Modul elastičnosti (Gpa) | ≥400 | ≥410 |
| Sadržaj SiC (%) | ≥85% | ≥99% |
| Sadržaj Si (%) | ≤15% | 0,10% |
| Snaga na savijanje (Mpa) | ≥350 | 450 |
| Čvrstoća na pritisak (kg/mm2) | ≥2200 | 3900 |
| Koeficijent toplinske ekspanzije (1/℃) | 4,5×10-6 | 4,3×10-6 |
| Otpornost na toplotu (u atmosferi) (℃) | 1300 | 1600 |
TC mehanički zaptivač
TC materijali imaju karakteristike visoke tvrdoće, čvrstoće, otpornosti na habanje i otpornosti na koroziju. Poznat je kao "industrijski zub". Zbog svojih vrhunskih performansi, široko se koristi u vojnoj industriji, vazduhoplovstvu, mehaničkoj preradi, metalurgiji, bušenju nafte, elektronskim komunikacijama, arhitekturi i drugim poljima. Na primjer, u pumpama, kompresorima i miješalicama, prsten od volframovog karbida se koristi kao mehanička brtva. Dobra otpornost na habanje i visoka tvrdoća čine ga pogodnim za proizvodnju dijelova otpornih na habanje s visokim temperaturama, trenjem i korozijom.
Prema svom hemijskom sastavu i karakteristikama upotrebe, TC se može podeliti u četiri kategorije: volfram kobalt (YG), volfram-titanijum (YT), volfram titan tantal (YW) i titanijum karbid (YN).
Tvrda legura volfram kobalta (YG) sastoji se od WC i Co. Pogodna je za obradu krhkih materijala kao što su liveno gvožđe, obojeni metali i nemetalni materijali.
Stelit (YT) se sastoji od WC, TiC i Co. Zbog dodavanja TiC leguri, njegova otpornost na habanje je poboljšana, ali su smanjena čvrstoća na savijanje, performanse brušenja i toplotna provodljivost. Zbog svoje krtosti na niskim temperaturama, pogodan je samo za brzo rezanje općih materijala, a ne za obradu krhkih materijala.
Volfram titanijum tantal (niobijum) kobalt (YW) se dodaje leguri da bi se povećala tvrdoća na visokim temperaturama, čvrstoća i otpornost na abraziju kroz odgovarajuću količinu tantal karbida ili niobijum karbida. U isto vrijeme, žilavost je također poboljšana uz bolje sveobuhvatne performanse rezanja. Uglavnom se koristi za tvrdo rezanje materijala i povremeno sečenje.
Osnovna klasa karboniziranog titana (YN) je tvrda legura sa tvrdom fazom TiC, nikla i molibdena. Njegove prednosti su visoka tvrdoća, sposobnost protiv vezivanja, protiv trošenja i antioksidaciona sposobnost. Na temperaturi većoj od 1000 stepeni još uvek se može mašinski obrađivati. Primjenjivo je za kontinuiranu završnu obradu legiranog čelika i čelika za gašenje.
| model | sadržaj nikla (težinski%) | gustina (g/cm²) | tvrdoća (HRA) | čvrstoća na savijanje (≥N/mm²) |
| YN6 | 5.7-6.2 | 14.5-14.9 | 88.5-91.0 | 1800 |
| YN8 | 7.7-8.2 | 14.4-14.8 | 87,5-90,0 | 2000 |
| model | sadržaj kobalta (težinski%) | gustina (g/cm²) | tvrdoća (HRA) | čvrstoća na savijanje (≥N/mm²) |
| YG6 | 5.8-6.2 | 14.6-15.0 | 89,5-91,0 | 1800 |
| YG8 | 7.8-8.2 | 14.5-14.9 | 88,0-90,5 | 1980 |
| YG12 | 11.7-12.2 | 13.9-14.5 | 87.5-89.5 | 2400 |
| YG15 | 14.6-15.2 | 13.9-14.2 | 87,5-89,0 | 2480 |
| YG20 | 19.6-20.2 | 13.4-13.7 | 85,5-88,0 | 2650 |
| YG25 | 24.5-25.2 | 12.9-13.2 | 84.5-87.5 | 2850 |