Ostatnia analiza danych dotyczących reklamacji firmy Gates potwierdza, że około 80% wszystkich reklamacji dotyczących pomp wodnych (WP) wynika z nieprzestrzegania zalecanych procedur montażu.
- Ponad 50% z tych reklamacji dotyczy ogólnie „chłodziwa”: mieszanie różnych rodzajów chłodziwa, nieprawidłowe przepłukiwanie układu, stosowanie wody wodociągowej jako rozcieńczalnika zamiast wody destylowanej/dejonizowanej
- Niecałe 30% reklamacji wynika z niewłaściwego użycia środka uszczelniającego na WP, które zostały już dostarczone z uszczelką lub gumowym pierścieniem O-ring.
Połączenie wszystkich tych elementów prowadzi do awarii WP spowodowanej ciągłym przeciekiem z najbardziej czułego elementu WP — uszczelnienia mechanicznego.
Oczywiście można było uniknąć tych wszystkich reklamacji. Odpowiedzią firmy Gates jest przygotowanie filmu poświęconego procedurze montażu i wyjaśniającego prawidłowy sposób montażu WP.
W tym artykule szczegółowo opisano procedurę instalacji i wyjaśniono, w jaki sposób uszkodzone uszczelnienie mechaniczne powoduje wycieki i ewentualną przedwczesną awarię WP.
1. Uszczelnienie mechaniczne
Patrz rys. 1. Uszczelnienie mechaniczne składa się z dwóch uszczelek/pierścieni:
- Uszczelnienie/pierścień statyczny
- Uszczelnienie/pierścień dynamiczny
Rys. 1
Zespół uszczelnienia statycznego jest zamocowany w obudowie WP i nie obraca się (= statyczny). Jednak nacisk sprężyny umożliwia jego ruch wzdłuż osi wału łożyska/wirnika. Połączenie siły sprężyny i ciśnienia hydraulicznego z uszczelnionego chłodziwa zapewnia ściśnięcie powierzchni uszczelniających. Zapobiega to wyciekom pomiędzy wałem a obudową WP. Zespół uszczelnienia dynamicznego jest przymocowany do wału. Dlatego uszczelnienie dynamiczne obraca się wraz z wałem napędzanym kołem pasowym.
2. Dlaczego uszczelnienie mechaniczne jest tak ważnym i wrażliwym elementem
Zarówno statyczne, jak i dynamiczne powierzchnie uszczelniające są precyzyjnie obrabiane z zachowaniem surowych tolerancji produkcyjnych w celu uzyskania wysokiej jakości płaskości.
Wewnątrz zespołu obie powierzchnie uszczelniające są ściskane razem. Jeśli powierzchnie uszczelniające byłyby obracane względem siebie w stanie suchym, bez smarowania, byłyby one narażone na zużycie i szybko uległy awarii. Może to być spowodowane kombinacją tarcia czołowego i wytwarzania ciepła
(patrz rys. 2).
Warstwa płynu chłodzącego między uszczelnieniem dynamicznym a statycznym zapobiega tarciu powierzchniowemu i wytwarzaniu ciepła i musi być zawsze wprowadzana przed pracą z WP. Warstwa ta tworzy mikroszczelinę, która jest utrzymywana przez sprężynę i siły hydrauliczne wypychające powierzchnie uszczelnienia do siebie, podczas gdy ciśnienie płynnego chłodziwa między powierzchniami uszczelnienia (błona cieczy) działa na nie, aby je rozdzielić.
Ta warstwa chłodziwa zapewnia smarowanie i umożliwia chłodzenie pomiędzy powierzchniami uszczelnień. Jednocześnie zapewnia doskonałe uszczelnienie między pierścieniami statycznym i dynamicznym. Jest to bardzo podobne do warstwy oleju powstałej między ścianą cylindra silnika a pierścieniami tłokowymi.
Rys. 2
3. Tworzenie warstwy chłodziwa chroniącej uszczelnienie mechaniczne
Należy pamiętać, że zawsze musi być obecna warstwa chłodziwa (mikroszczelina), aby chronić powierzchnie uszczelnień mechanicznych przed tarciem czołowym i wytwarzaniem ciepła.
Po wyjęciu z opakowania należy oprzeć się wszelkim pokusom związanym z obracaniem wirnika na WP. Próba suchobiegu nowej pompy WP doprowadzi do szybkiego uszkodzenia uszczelnienia mechanicznego.
Istnieją dwa sposoby tworzenia warstwy chłodziwa:
- Zanurzyć nową WP od strony wirnika w dół w pojemniku z czystym chłodziwem zalecanym przez producenta pojazdu (nie używać ponownie starego chłodziwa, ponieważ wszelkie cząstki stałe lub zanieczyszczenia mogą spowodować przedwczesną awarię). Obrócić koło pasowe WP ręcznie około 10 razy, aby umożliwić wciągnięcie warstwy chłodziwa między powierzchnie uszczelnienia mechanicznego
- Innym sposobem jest napełnienie układu chłodzenia nowym płynem chłodzącym podczas montażu nowej pompy chłodziwa. Następnie można ręcznie obrócić WP około 10 razy, aby umożliwić wciągnięcie warstwy chłodziwa między powierzchnie uszczelnienia mechanicznego
Jeśli warstwa płynu chłodzącego nie zostanie wprowadzona przed sprawdzeniem wirnika pod kątem swobody ruchu, uszczelnienie mechaniczne zostanie naruszone, co może mieć katastrofalne skutki jeszcze przed zainstalowaniem pompy WP. Wkrótce spowoduje to zużycie i szybkie uszkodzenie uszczelnienia, co będzie skutkować ciągłym przeciekiem podczas pracy.
4. Opróżnianie i napełnianie układu chłodzenia
Przed zamontowaniem nowej WP należy całkowicie opróżnić układ chłodzenia i upewnić się, że wszelkie zanieczyszczenia, takie jak rdza, zgorzelina i inne cząstki stałe, które mogą być obecne, zostały usunięte.
Można to osiągnąć bezpiecznie i skutecznie dzięki płukarce PowerClean (R) firmy Gates 91002. Zapewnia kontrolowany, ale silny przepływ regulowany, który usuwa zanieczyszczenia bez uszkadzania jakichkolwiek elementów.
Jeśli układ chłodzenia nie został całkowicie opróżniony i przepłukany, nowy płyn chłodzący zmiesza się ze starym płynem chłodzącym i pozostałymi zanieczyszczeniami.
5. Typy zanieczyszczeń
Zanieczyszczenie cząstkami stałymi o wielkości zaledwie 50 mikronów (0,05 mm) może spowodować nieodwracalne uszkodzenie powierzchni uszczelek (patrz rys. 3). Po uszkodzeniu powierzchni uszczelniającej wszelkie rysy będą pełniły rolę ścieżek przecieku (patrz rys. 4). Te drogi umożliwią ciągłe wyciekanie chłodziwa z otworu drenażowego WP do zbiornika komory otworu drenażowego. Po napełnieniu zbiornika wystąpi wyciek z otworu drenażowego komory otworu drenażowego.
Otwór drenażowy to mały, wywiercony otwór, zwykle znajdujący się w najniższym punkcie WP, gdy znajduje się w pozycji zamontowanej. Niewielkie ilości płynu chłodzącego wyciekające z otworu drenażowego są zjawiskiem normalnym, szczególnie podczas rozruchu po montażu. Wiele pomp WP (uwaga: nie wszystkie pompy WP mają jedną) ma „komory otworów drenażowych”. Są one przeznaczone do wychwytywania i odparowywania tego chłodziwa. Jeśli wycieka duża ilość chłodziwa, oznacza to, że wewnętrzna uszczelka jest uszkodzona. WP wymaga wymiany.
Odbarwione ślady chłodziwa wokół otworu drenażowego i na korpusie WP są oznakami uszkodzenia uszczelnienia mechanicznego z powodu pewnej formy zanieczyszczenia.
Patrz również: https://www.gatestechzone.com/en/problem-diagnosis/cooling-system/water-pump-failure- signs
Rys. 3
Zanieczyszczenie cząstkami stałymi uszkadza powierzchnie uszczelnienia mechanicznego, tworząc rowki, które działają jak ścieżki przecieku. Bezpośrednim efektem jest ciągły wyciek z otworu drenażowego podczas pracy.
Rys. 4
Produkty używane do zatrzymywania wycieków z układu chłodzenia mogą spowodować nieodwracalne uszkodzenie uszczelnień mechanicznych pomp WP. Dzieje się tak dlatego, że produkty te mogą zawierać połączenie związków na bazie gliny i włókien szklanych. Wnikanie elementów mieszanki pomiędzy powierzchnie uszczelniające powoduje oddzielanie, uszkodzenie powierzchni uszczelniających i tworzenie kanałów przeciekowych (patrz rys. 5).
Należy pamiętać, że zawsze musi być obecna warstwa chłodziwa (mikroszczelina), aby chronić powierzchnie uszczelnień mechanicznych przed tarciem czołowym i wytwarzaniem ciepła.
Rys. 5
6. Używanie płynnych środków uszczelniających
Nowa pompa WP jest zazwyczaj dostarczana w komplecie z uszczelką. Uszczelka może być wykonana z papieru, metalu, kompozytu lub być może z gumowego O-ringu. Dostarczona uszczelka powinna być jedyną formą uszczelnienia pomiędzy pompą chłodziwa a blokiem silnika. Nigdy nie używać środka uszczelniającego w połączeniu z którąkolwiek z nich. Jest to niepotrzebne, niebezpieczne i narusza warunki gwarancji, ponieważ prowadzi do uszkodzenia uszczelnienia mechanicznego. Skutkiem tego są ciągłe wycieki i przedwczesna awaria WP.
Jeśli uszczelki nie są dostarczane, a producent pojazdu zaleca stosowanie środka uszczelniającego, należy użyć wyłącznie zalecanego rozmiaru paciorka (patrz rys. 6). Użycie zbyt dużej ilości środka uszczelniającego może spowodować zassanie jego nadmiaru do układu chłodzenia i przedostanie się go do uszczelnienia mechanicznego. Przedwczesna awaria WP jest nieuniknionym wynikiem. Środek uszczelniający nie działa już jako szczeliwo, ale jako droga wycieku. Wnikanie elementów mieszanki pomiędzy powierzchnie uszczelniające powoduje oddzielanie, uszkodzenie powierzchni uszczelniających i tworzenie kanałów przeciekowych.
Należy pamiętać, że zawsze musi być obecna warstwa chłodziwa (mikroszczelina), aby chronić powierzchnie uszczelnień mechanicznych przed tarciem czołowym i wytwarzaniem ciepła.
Rys. 6
7. Mieszanie różnych rodzajów chłodziwa
Mieszanie różnych technologii chłodziwa powoduje reakcje chemiczne, które mogą powodować powstawanie koagulowanych
substancji podobnych do żelu, jeśli krzemiany oddzielą się (wypadają) z roztworu chłodziwa. Powoduje to zablokowanie układu chłodzenia.
Samochodowe układy chłodzenia zawierają zwykle mieszaninę wody destylowanej, demineralizowanej lub dejonizowanej o stężeniu 50/50 z płynem chłodzącym. Nie używać wody wodociągowej! Większość wody z kranu zawiera chlorek, który jest żrący. Woda z kranu może zawierać wapń i magnez, które mogą się osadzać w układzie chłodzenia, powodując zatory w przewodach chłodnicy, które mogą również spowodować awarię WP.
Płyn chłodzący zawiera zwykle glikol etylenowy lub propylenowy. Właściwości smarne i chłodzące glikolu oraz właściwości chłodzące wody pomagają chronić uszczelnienie mechaniczne.
Patrz również: https://www.gatestechzone.com/en/news/2021-07-cooling-system-maintenance
8. Dobre praktyki warsztatowe:
- Dokładnie przepłukać układ chłodzenia za pomocą narzędzia do płukania PowerClean (R) firmy Gates 91002
- Nie obracać pompy WP ręcznie w suchych warunkach, tylko po zanurzeniu w nowym chłodziwie
- Nie nakładać środka uszczelniającego na WP, która jest już wyposażona w uszczelkę lub O-ring.
- Sprawdzić zbiornik wyrównawczy i/lub chłodnicę pod kątem oznak zanieczyszczenia
- Przy każdym uzupełnianiu chłodziwa zaleca się stosowanie chłodziwa dobrej jakości zalecanego przez producenta pojazdu.