Un sello hidrostático es un sello mecánico sin contacto que opera bajo un equilibrio de fuerzas. A diferencia de los sellos hidrodinámicos tradicionales , los sellos hidrostáticos tienen dos zonas de presión diferentes que se utilizan para establecer una zona de presión equilibrada entre dos caras del sello. [1] El sistema de dos presiones hace que el sello sea único porque los sellos mecánicos típicos tienen una zona de presión que crea una acumulación de presión que eventualmente hará que el sello no funcione correctamente. Una vez que la presión ha llegado a un equilibrio en la cara del sello, se libera un fluido incompresible entre las dos caras del sello. El fluido crea una película alrededor de la cara del sello que actúa como lubricante.y como medio para la sustancia que fluye a través del sello. Los sellos hidrostáticos se han utilizado en la industria aeronáutica; sin embargo, han visto muy poco uso comercial porque hay una investigación mínima sobre los sellos.
Una vez que se aplica presión y el sello se une, se libera un líquido viscoso entre las dos caras del sello y se forma una película delgada para ayudar a crear un sello hermético. Si aumenta la cantidad de presión dentro del sello y hay un exceso de presión entre las placas frontales, las dos caras se separan y el sello comienza a abrirse. Por el contrario, si la presión cae y no hay suficiente presión dentro del sello, las dos caras del sello se juntan y comienza a formarse el sello hidrostático. [2] El caudal del sistema también se puede controlar con gran precisión limitando la cantidad de presión dentro del sello. Las zonas de presión se pueden cambiar para crear un equilibrio dentro del sistema que permitiría menos fugas en todo el sistema.
La zona de presión dual de los sellos ayuda a mantener una zona de presión constante dentro del sistema. La presión constante estabiliza el sello y no permite que las dos caras del sello entren en contacto. Hay ranuras de control de cara en ambas caras del sello que estabilizan cada cara en la dirección axial . El más mínimo movimiento axial hará que las dos caras del sello se toquen y el sello comenzará a erosionarse . [3]
La placa frontal trasera consta de una pequeña abertura que alberga el sistema de inyección, que alimenta los fluidos incompresibles a través del sistema. Una vez que el fluido está dentro del sello, forma una película delgada alrededor de todo el sistema interno. Después de crear la película, los fluidos salen del sello y pasan a la placa frontal trasera, que enfría el sistema y evita que se acumule un exceso de calor. [4] Este ciclo de fluido se repite continuamente mientras el sello está en funcionamiento.
Los sellos hidrostáticos se desarrollaron por primera vez a principios de la década de 1960 para controlar el sellado del aire del compresor en la industria aeronáutica. Recientemente, los sellos hidrostáticos solo se han utilizado en la industria de los compresores porque los sellos hidrodinámicos tienen una aplicación mucho mayor. El sello hidrostático también tiene un gran potencial en la industria química ya que puede usarse para transportar y sellar productos químicos . Sin embargo, la industria química ha establecido regulaciones muy estrictas y el sello no se puede usar para ciertos productos químicos debido a las constantes fugas del sello. [1] [5]
El primer sello hidrostático fue desarrollado para reemplazar los sellos hidrodinámicos actuales ; Los sellos hidrodinámicos anteriores eran costosos de fabricar y tediosos de ensamblar. Los sellos hidrostáticos de primera generación usaban un sistema de dos presiones para establecer el equilibrio en la cara del sello. La cara del sello se desarrolló para funcionar en condiciones de alta presión ; sin embargo, la cara del sello comenzó a deformarse y deteriorarse durante las pruebas de esfuerzo . una vez amoníaco(el líquido utilizado en el primer sello hidrostático), las dos caras del sello harían contacto entre sí y comenzarían el proceso de erosión. Luego se probó el agua fría como fluido incompresible, tiene el doble de viscosidad que el amoníaco, lo que mostró resultados favorables. Dado que el agua fría tenía el doble de viscosidad que el amoníaco, el agua impedía que los sellos hicieran contacto entre sí, lo que hacía que el sistema funcionara correctamente. [2]