Рассмотрим пример, в котором имеется три одинаковых по габаритно-присоединительным размерам гидравлически нагруженных торцевых уплотнения (например, Джон Крейн 2100, BS2100 или других аналогичных по конструкции, которые применяются для многочисленных циркуляционных насосов) с материалами:
- CAR/CER/NBR (вариант 1),
- CAR/SIC/HNBR (вариант 2),
- TC/TC/VITON (вариант 3).
Насос продолжительно работает и перекачивает чистое фильтрованное масло с температурой +80 град С при перепаде давления на уплотнении не более 5 Бар. Первое, что обычно интересует покупателей — это цена. Ниже приведен график, показывающий относительную цену уплотнений для рассматриваемых вариантов.
Цена уплотнения для насоса с материалами CAR/CAR/NBR (графит — керамика Al2O3 или обозначение BR1C1) принята нами за единицу.
Уплотнения с более дорогими материалами стоят дороже: углеграфит — карбид кремния с улучшенной маслобензостойкой резиной (CAR/SIC/HNBR) — примерно в 2,5 раза дороже,
со специальными металлокерамическими кольцами пары трения и эластомером из фторкаучука (TC/TC/VITON) — почти в 5 раз дороже.
На первый взгляд, если остановиться только на цене, выбор уплотнения вполне очевиден: только графит — керамика и маслобензостойкая резина CAR/CER/NBR или BR1C1, но не всё так просто.
Срок службы до предельного износа и ресурс уплотнений
Пойдём несколько дальше и выполним оценку по вероятностному сроку службы пары трения рассматриваемых уплотнений, а также ресурсу эластомеров в эксплуатации. В первом случае график получен в предположении максимального износа колец пары трения на величину до 1,5 мм, оценка проведена исходя из известных величин износов материалов колец пары трения в эксплуатации.
Сразу бросается в глаза тот факт, что самое дешевое уплотнение (материалы CAR/CER/NBR) может проработать чуть больше полугода, второй вариант может эксплуатироваться до примерно полутора лет, а третий показывает исключительный срок службы до предельного износа колец пары трения — более двух с половиной лет. Если условия работы будут менее благоприятные, и, например, в перекачиваемой насосом жидкости будут присутствовать абразивные частицы, то дешевые варианты уплотнений 1 и 2 дополнительно существенно проиграют варианту 3. При неизбежном ухудшении технического состояния насоса в эксплуатации, в особенности связанном с частой его разборкой и сборкой для замены вышедшего из строя уплотнения, первые два варианта уплотнений износятся ещё быстрее последнего. Оценочный ресурс эластомеров уплотнения насоса получен исходя из известных экспериментальных данных и на основе программного комплекса MSLC.
С резиновыми деталями уплотнений и их оценочным ресурсом картина ещё более резкая: маслобензостойкая резина NBR поработает в масле около полугода, улучшенная маслобензостойкая резина (HNBR) продержится почти год, а более дорогой фторкаучук (VITON) может противостоять старению около пяти лет.
Количество торцевых уплотнений для насоса
Идем ещё дальше и рассчитаем исходя из определенных ранее данных необходимое количество торцевых уплотнений, которых потребуется на 5 лет непрерывной работы насоса — эту цифру мы взяли исходя из возможного минимального срока службы насосного агрегата.
Получаем, что за время эксплуатации насоса в течение упомянутого выше периода времени нам бы потребовалось заменить:
- не менее 12 штук уплотнений графит — керамика Al2O3 и резина NBR (кодировка BR1C1);
- не менее 7 штук уплотнений с материалами углеграфит — карбид кремния и улучшенной маслобензостойкой резины HNBR;
- всего 2 штуки уплотнений с парой трения из металлокерамики и резины на основе фторкаучука (VITON).
