Publicado el 01/09/2020 / Cliff / Seals
Cuando se trata de mantener un eje giratorio de alto funcionamiento, debe seleccionar el sello de labio adecuado.
El sello del eje protege el eje giratorio de contaminantes como el polvo y la suciedad, y mantiene el agua fuera y el lubricante dentro.
Un sello rotativo, también conocido como sello radial del eje, generalmente se encuentra entre un eje rotativo y una carcasa fija, como una pared de cilindro, para detener la fuga de fluido a lo largo del eje. La superficie exterior del sello giratorio se fija a la carcasa, mientras que el labio interior del sello presiona contra el eje giratorio.
Las aplicaciones comunes para sellos de ejes incluyen motores, cajas de engranajes, bombas y ejes. También se utilizan cada vez más para el procesamiento de alimentos y productos químicos, así como en aplicaciones de gas presurizado.
Tres de las consideraciones más importantes a la hora de elegir el mejor sello de labio para un eje giratorio son:
- El material del que está hecho el sello,
- la dureza de la superficie del eje y
- la rugosidad de la superficie del eje.
Aquí está nuestra guía sobre cómo lograr un rendimiento y una longevidad óptimos para sus sellos y ejes, minimizando en última instancia el riesgo de fallas en los sellos.
¿Qué Material es El Mejor para los Sellos Rotativos?
El material destacado de elección para un sello de labio de eje giratorio es el politetrafluoroetileno, también conocido como PTFE. Este material se usa comúnmente en sellos debido a su extremadamente baja fricción y resistencia al desgaste.
También funciona excepcionalmente bien a altas temperaturas de funcionamiento, lo que requiere una lubricación mínima. Además, es compatible con muchos productos químicos, por lo que es una buena opción universal.
Los sellos de labio de eje giratorio hechos de PTFE son muy resistentes y tienen un bajo coeficiente de fricción, lo que les permite deslizarse sobre los puntos más altos de la superficie de acoplamiento (en este caso, el eje giratorio) al tiempo que resisten la abrasión. Y pueden hacerlo sin lubricación.
¿Qué Propiedades de los Ejes Giratorios Metálicos Afectan Más al Rendimiento de Sellado?
La rugosidad y dureza de un eje giratorio metálico son las dos características más importantes que se deben considerar al diseñar un sello de labio para el eje. Veamos primero la aspereza.
¿Qué es la rugosidad en un eje giratorio?
La rugosidad, en el contexto de un eje giratorio, se refiere a la irregularidad de la superficie del eje. La forma en que medimos la rugosidad del eje es midiendo los puntos altos y bajos de la superficie del eje y, a continuación, calculando la diferencia. Esto se denomina tolerancia mecanizada.
La rugosidad se puede minimizar acabando correctamente la superficie del eje. Una superficie bien acabada con una tolerancia mecanizada adecuada permitirá un excelente rendimiento de sellado, así como una larga vida útil.
Un eje giratorio con una gran rugosidad superficial puede permitir que se produzcan fugas a través de los puntos bajos de la superficie del eje. La abrasividad de la superficie también puede desgastar el sello rápidamente, lo que lleva a fallas.
En general, cuanto más suave sea la superficie del eje giratorio, mejor funcionará el sello. Sin embargo, una suavidad excesiva más allá de las especificaciones en realidad puede disminuir la eficacia de un sello. Esto se debe a que en superficies extremadamente lisas, no se permite que una película de fluido lubricante fluya entre el sello y la superficie de acoplamiento.
El paso de esta película lubrica el sello y prolonga su longevidad. Sin él, el sello se desgastará antes. Esencialmente, si la superficie de su eje giratorio es demasiado lisa, un sello funcionará demasiado bien, hasta que no lo haga.
¿Qué es la dureza en un eje Giratorio?
La dureza de un eje giratorio se mide observando la profundidad con la que un penetrador puede penetrar en la superficie del eje cuando se lo fuerza a alta presión. Usando una escala de Rockwell, podemos medir la profundidad de penetración relativa a la obtenida por una presión de referencia.
Un sello siempre debe ser más suave que el eje giratorio. Esto asegura que se desgasta en lugar del eje. Por lo tanto, cuanto más duro sea el eje, más opciones tendrá para el material de sellado.
En ejes rotativos metálicos, cuanto más dura sea la superficie, mejor. El aumento de la dureza permite el uso de materiales de sellado altamente reforzados, lo que aumentará la vida útil tanto del sello de labio como del eje en sí.
La alternativa, un eje de metal más blando, es susceptible a la abrasión y erosión de los mejores materiales de labio de sellado (PTFE). Por lo tanto, cuando trabaja con un eje giratorio suave, debe usar un sello más suave. Esta es una solución viable, pero significa que tendrá una vida útil de sellado más corta.
Sin embargo, hay una ventaja de mantener la dureza de la superficie del eje giratorio por debajo de 45 en la escala Rockwell C, y esta es que la mayoría de los sellos pulirán la superficie del eje durante el período inicial de «lecho».
Después de ese período, el desgaste del eje giratorio se aliviará, dependiendo del material de PTFE del sello, el acabado de la superficie del eje y la velocidad de presión*(clasificación PV) de la aplicación.
Cuando la dureza supera los 45 Rockwell C, el acabado inicial de la superficie fabricada es absolutamente crucial para la vida útil del sello. ¿Por qué? Porque no se permite mucho pulido en el período de» ropa de cama». Cuando la dureza es alta, cualquier rugosidad en la superficie causará desgaste en el sello.
Como puede ver, la rugosidad y la dureza de la superficie del eje giratorio no son propiedades independientes cuando se trata del diseño del sello de labio: a medida que aumenta la dureza, la rugosidad debe disminuir. Alternativamente, una superficie menos dura permite un poco más de rugosidad.
¿Cuál es la Dureza recomendada para un eje Giratorio?
La dureza ideal para un eje giratorio de metal depende de la velocidad del eje y la presión ambiental.
- En el extremo inferior del espectro, en velocidades de eje giratorio de hasta 150 sfpm (0,76 m/s), con 0 psi, la dureza debe ser de al menos 35 Rc (con alta lubricación) o 44 (si no hay lubricación).Se puede requerir
- 70+ Rc para 1000 psi a la misma velocidad (hasta 150 sfpm).
- 60 + Rc puede ser necesario para 2500 sfpm a la misma presión (0 psi).
En la práctica de ingeniería típica, la dureza utilizada es normalmente un compromiso entre el gasto de metales de acabado más duros y la vida útil del sello. Al igual que con cualquier tarea de diseño, el desafío es encontrar una solución que cumpla no solo con los requisitos técnicos, sino que también esté dentro de los límites logísticos (es decir, presupuestarios).
Lograr la combinación óptima entre el eje Giratorio y el Sello de labio
Debido a la amplia gama de rellenos de PTFE y especificaciones de materiales, no siempre es fácil encontrar exactamente el sello giratorio adecuado para su eje para garantizar una eficacia y una longevidad de sellado óptimas.
Si no puede encontrar un sello de eje existente que satisfaga sus necesidades, es posible que deba diseñar un sello personalizado. Eso es exactamente en lo que se especializan nuestros ingenieros de sellos aquí en Eclipse Engineering. Fabricamos muchos tipos de sellos para aplicaciones de eje giratorio. incluye sellos de labio con carcasa, sellos de labio con junta tórica y sellos de microlip.
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