Графитовые уплотнения для молочных насосов

Графитовые уплотнения в молочных насосах — это преимущественно торцевые (механические) уплотнения вала: пара трения из вращающегося и неподвижного колец, притёртых друг к другу по торцевым плоскостям. Задача узла — исключить утечку перекачиваемой жидкости наружу и предотвратить попадание посторонних частиц в продукт со стороны атмосферы. Графитовые материалы занимают здесь особое место благодаря сочетанию свойств, востребованных именно в пищевых насосных системах.

Почему графит подходит для уплотнений молочных насосов

Насосы пищевой промышленности, в том числе молочные, работают в особых условиях: контакт с продуктом, периодическая мойка по CIP/SIP-программам с горячей водой и моющими растворами, требование нулевой загрязняемости продукта материалами узлов трения. Графит отвечает этим требованиям по нескольким причинам.

Самосмазываемость. Слоистая кристаллическая структура графита обеспечивает низкий коэффициент трения без введения внешней смазки. Это свойство особенно важно в смоченном состоянии — именно таким образом работает торцевое уплотнение молочного насоса: тонкий слой перекачиваемой жидкости служит смазочной плёнкой между кольцами. При кратковременной работе в сухом режиме (например, при пуске или потере затворной жидкости) графит существенно надёжнее, чем большинство альтернативных материалов.

Коррозионная стойкость. Графит химически инертен к молоку, молочной сыворотке, большинству применяемых в молочной промышленности дезинфектантов и щелочных моющих средств. Это исключает коррозионный износ самого кольца и загрязнение продукта продуктами коррозии.

Чувствительность к абразивным частицам. Графитовые кольца мягче большинства контробразцов (керамики, карбида кремния) и плохо переносят присутствие в жидкости твёрдых абразивных включений: частицы попадают между притёртыми поверхностями и вызывают ускоренный износ. В молочном производстве, где продукт, как правило, чист от механических включений, этот недостаток практически не проявляется.

Материалы графитовых уплотнений: что важно знать снабженцу и технологу

Не все графитовые материалы пригодны для контакта с пищевыми средами. Выбор определяется типом пропитки, используемой для уплотнения пористой графитовой матрицы.

Графит с пропиткой синтетическими смолами

После обжига углеграфитовые заготовки имеют пористость 6–30 %. Для устранения пористости, улучшения антифрикционных свойств и химической стойкости заготовки пропитывают в автоклаве синтетическими смолами — фенолформальдегидными или фурановыми. Пропитка снижает пористость, повышает модуль упругости, твёрдость и теплопроводность материала.

Именно графит с пропиткой смолами допустим к применению в парах трения уплотнений, контактирующих с пищевыми продуктами. Широко применяемая марка для торцевых уплотнений — 2П-1000 (пропитка фенолформальдегидной смолой). Рабочая температура для таких материалов ограничена характеристиками пропитывающего состава и, как правило, не превышает 150–180 °С — что полностью перекрывает диапазон рабочих и CIP/SIP-температур молочного производства.

Металлографит в пищевых насосах: ограничение

Антифрикционные углеграфитовые материалы марок АГ и АО также применяются в торцевых уплотнениях — но в их составе в качестве пропитки используются металлы: свинец, баббит, сурьма. Пропитка металлами повышает прочность и теплопроводность, однако делает такие материалы непригодными для контакта с пищевыми продуктами: металлические компоненты пропитки могут мигрировать в перекачиваемую среду. Для молочных насосов и любого другого пищевого оборудования металлографит с пропиткой свинцом или баббитом не применяется.

Силицированный графит как контробразец

В паре трения торцового уплотнения «мягкое» графитовое кольцо работает против «твёрдого» контробразца. В пищевом машиностроении в этой роли часто используют силицированный графит (марки СГ-П, ГАКК 55/40, ГАКК 60/25) — трёхкомпонентный композит на основе углерода, карбида кремния и кремния, отличающийся высокой твёрдостью, низкой пористостью и химической стойкостью. Реже применяют алюмооксидную керамику. Выбор пары трения определяется конструктором насоса.

Требования к уплотнениям для пищевого оборудования

Уплотнения, контактирующие с пищевыми продуктами или потенциально влияющие на их безопасность, должны соответствовать требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Материал уплотнений не должен изменять органолептические характеристики продукта и выделять вредные вещества в количествах, превышающих допустимые нормы. Соответствие подтверждается документацией изготовителя (декларация или свидетельство о государственной регистрации).

С точки зрения конструкции молочных насосов уплотнения работают в смоченном состоянии: перекачиваемая жидкость или специальная затворная жидкость постоянно омывают зону трения, обеспечивая охлаждение и смазку. Это ключевое условие нормального ресурса графитового кольца. При нарушении подачи жидкости (сухой ход) срок службы кольца резко сокращается.

Формы поставки графитовых уплотнительных колец

Графитовые уплотнительные кольца для молочных насосов поставляются в следующих формах:

• готовые кольца под стандартные типоразмеры торцевых уплотнений;
• заготовки из углеграфитового материала (диски, трубы, бруски) для изготовления колец нужного типоразмера на предприятии;
• блоки и пластины для изготовления нестандартных уплотнительных элементов.

При оформлении заказа необходимо указать: диаметр вала насоса, наружный и внутренний диаметры кольца, высоту, требования к материалу (марка или тип пропитки), рабочую температуру и перекачиваемую среду. Для пищевых применений — подтверждение допустимости материала к контакту с пищевыми продуктами.

Подробнее о графитовых изделиях для узлов трения — на страницах графитовые кольца и графитовые подшипники.