Торцевое уплотнение вала насоса предназначено для разделения пространств с различными давлениями, рабочими средами и температурами. Уплотнения для насосов предотвращают, например, проникновение посторонних частиц в рабочую среду или утечку смазки из корпуса.
В последние годы в связи с ростом давления, температуры и скорости скольжения чрезмерно повысились требования надежности прежде всего к данному типу уплотнений. Это вызвано также применением новых химических соединений, облучением, которое влияет на свойства многих материалов, изменяющих срок их службы.
Содержание статьи
Торцевые уплотнения монтируются на все современные типы насосов: центробежные, фекальные, поверхностные, погружные, насосные станции и т.д.
Герметизируемые жидкости и газы могут быть самыми разнообразными, например: жидкий кислород, высоконагретый водород, пивное сусло, растворы красителей, различные кислоты, щелочи, асфальт, какао-паста и другое. Чтобы уплотнение насоса отвечало всем необходимым требованиям необходимо использовать коррозионно-стойкие, прочные и теплостойкие материалы.
Однако при этом следует обратить внимание на то, что достижение предельных параметров возможно часто только в случае применения специальных конструкций и вспомогательных приспособлений.
При определении геометрических размеров и конструкции уплотнения необходимо учитывать шесть взаимосвязанных между собой факторов.
Торцевые уплотнения для насосов должны отвечать следующим требованиям:
максимально возможной герметичности
наивысшей долговечности, т.е. минимальному износу
наивысшей надежности, т.е. отсутствию необходимости в техническом обслуживании и ремонте.
наименьшим потерям на трение и тепловыделение
минимальным размерам
наивысшей экономичности и минимальной стоимости.
К сожалению не все эти требования возможно реализовать в одной конкретной конструкции, поэтому каждое уплотнение является результатом компромиссного решения, которое должно учитывать эксплуатационные факторы и соотношения между ними.
Видео:Вебинар KSB - Уплотнения в центробежных насосахСкачать
Принцип работы.
Принцип работы торцевого уплотнения можно рассмотреть на примере общей схемы изображенной на рисунке.
Здесь резиновый сильфон выполняет не только функцию радиального уплотнительного элемента, но и пружины. Уплотнение может быть смонтировано и сконструировано таким образом, что нагрузка на уплотнительные поверхности может передаваться, например, только через пружины или манжеты. Однако недостатком такого уплотнения является то, что оно может работать только в очень узком диапазоне давлений, поскольку при повышенном внутреннем давлении уплотнительные поверхности расходятся.
Параметры уплотнений
При рассмотрении конструкции торцевого уплотнения центробежного насоса было установлено, что эффективность его работы зависит геометрических размеров и схемы компоновки. Кроме того, существенное влияние на утечку, потери на трение, надежность и долговечность, оказывают следующие факторы:
1) нагрузка
2) скорость скольжения
3) шероховатость и параллельность контактных поверхностей торцевого уплотнения вала насоса
4) температура уплотняемой жидкости и контактных поверхностей, а так же её изменение со временем
5) форма зазора, зависящая от механической и температурной деформации в процессе работы;
6) сочетание материалов пары трения торцевого уплотнения вала насоса
7) уплотняемая среда, её смазывающие свойства, теплопроводность, степень загрязнения и химический состав.
8) режим трения, вибрация, гидравлические удары, перерывы в движении, пуск под нагрузкой, периодическая работа без смазки, нагрев или охлаждение, течение жидкости по направлению действия центробежной силы, радиальное биение, а также прочие конструктивные и эксплуатационные факторы, причем решающее значение имеет возможность отвода тепла.
Типы торцевых уплотнений
Торцевое уплотнение вала насоса обеспечивает упругогерметичное соединение между вращающейся и неподвижной торцевыми поверхностями.
Исходя из конструктивных особенностей подвижная в осевом направлении часть уплотнения, находящаяся внутри уплотняемой полости, может вращаться (рисунок а) или быть неподвижной (рисунок б).
Читайте также: Шестерня вала распределительного мтз
При внутреннем расположении неподвижного в осевом направлении контркольца, которое в свою очередь может вращаться или быть неподвижным, уплотняемая часть запирается в направлении падения давления.
При наружном расположении контркольца уплотняемая полость запирается невращающейся (рисунок в) или вращающейся (рисунок г) подвижной в осевом направлении частью торцевого уплотнения для насосов.
Несмотря на то, что уплотнения с невращающейся подвижной в осевом направлении частью вследствие меньшей силы инерции и малых потерь на трение выгодны при высокой частоте вращения или большой вязкости среды, в торцевом уплотнении с вращающейся частью условия отвода тепла более благоприятные.
Кроме того выбор типа торцевого уплотнения зависит от перепада температур в радиальном направлении от диаметра, или наоборот, от направления действия центробежной силы, создающей давление, прочности материалов трущейся пары, конструктивных факторов, возможности быстрой замены или легкости контроля. Другими словами все представленные на рисунках варианты торцевого уплотнения вала насоса находят своё применение.
В общем случае уплотнители в зависимости от конструкции бывают:
пружинного типа. Конструкция поджимается за счет одной или двух пружин
сильфонного типа. Уплотнитель и неподвижный элемент прижимает друг к другу специальная гофрированная пружина, которую называют сильфоном.
Кроме того конструктивно и в зависимости от установки кроме одинарных существуют и двойные торцевые уплотнения.
Самая распространенная схема. Такая установка используется, если не требуется полной герметичности и рабочая температура в пределе +95…+140°С.
Утечки мизерные, но все же существуют. Для воды и неагрессивных жидкостей это не критично, но если требуется перекачка химически активных или даже ядовитых жидкостей, то и небольшие утечки, могут привести к скаплению в помещении опасных паров этих жидкостей.
Для того, чтобы этого избежать, используют двойное уплотнение торцевое.
Двойное торцевое уплотнение насоса
Двойное торцевое уплотнение по схеме «спина к спине»
Этот вариант компоновки применяется при перекачивании взрывоопасных или ядовитых жидкостей, утечки паров которых не допустимы. Для работы этого узла требуется подвод затворной жидкости, давление которой должно быть больше давление перекачиваемой насосом среды.
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140…+200°С.
Двойное торцевое уплотнение по схеме «тендем».
Используется, когда подвод затворной жидкости к узлу уплотнения извне невозможен. Для работы такого узла необходимо изготовление автономного бачка с жидкостью для охлаждения. Уплотнения этого типа могут работать с температурами до +140°С.
Наиболее простая конструкция изображена на рисунке далее.
Схема торцевого уплотнения
Уплотняемый узел, в данном случае, расположен между плоскостями корпуса уплотнения поз.1 и контркольца поз.5. Под действием осевых сил поток (изображен стрелками) стремится пройти в радиальном направлении через зазор между корпусом поз.1 и контркольцом поз.5 и раскрыть уплотнение. Чтобы этого не произошло на валу установлено упорное кольцо поз.2 закрепленное штифтом поз.3. Упорное кольцо прижимает корпус поз.1 к контркольцу поз.5 пружиной поз.4. Таким образом обеспечивается герметичность вращающихся элементом. Герметичность корпуса поз.1 по валу, а так же герметичность контркольца поз.5 по втулке обеспечивают прокладки поз.6, 7.
В общем случае торцевое уплотнение состоит из неподвижного и вращающегося уплотнительных элементов. В отличие от сальникового уплотнения в этом случае геометрические параметры уплотнительной поверхности можно выполнить более точно и с меньшими затратами, не изнашивается поверхность вала или его вкладыша. Для компенсации нарушения параллельности поверхностей уплотнительных колец, вызванного термическим удлинением деталей и узлов уплотнения, а также износом этих поверхностей, необходимо иметь по меньшей мере одну упругую деталь, такую как мембрана, сильфон, эластичная резиновая фасонная деталь или, в данном случае, пружина поз.4.
Читайте также: 260 1005030 шестерня коленчатого вала
Замена и стоимость
Замена уплотнения должна выполняться квалифицированным специалистом. Если по ряду причин вызвать специалиста нет возможности, то замену уплотнения выполняют самостоятельно.
Этапы замены уплотнения:
1 Отключить питание насоса
2 Слить рабочую среду. Убедиться, что в системе нет давления.
3 Снять защитный кожух
4 Демонтировать поврежденный узел
5 Руководствуясь инструкции по монтажу установить новое уплотнение.
6 Собрать насосный агрегат в обратном порядке согласно руководству по эксплуатации.
Стоимость торцевого уплотнения в среднем составляет около 400 руб. для обычного бытового насоса. Для замены торцевого уплотнения в профессиональном оборудовании придется отдать около 2000 руб.
Видео по теме
До широкого распространения торцев большой популярностью пользовались сальниковые уплотнения. Сальник в насосе это конструктивно шнур, пропитанный графитом или фторопластом, который укладывается в канавку вокруг вала и зажимается каким-либо способом.
Несмотря на невысокую стоимость, которой характеризуется набивной сальник, торцевое уплотнение для насоса, обеспечивающее лучшую герметичность и имеющее повышенную надежность и долговечность, всё больше применяется в центробежных агрегатах.
Видео:Самое простое обьяснение.Механический сальник 2.0 Как работает механическое торцевое уплотнение.Скачать
Уплотнения в центробежных насосах
Увеличение объемного КПД центробежных насосов достигается применением уплотнений. Принцип их действия основан на создании повышенного гидравлического сопротивления в направлениях возможных перетоков и утечек. По этому признаку уплотнения центробежных насосов разделяются на бесконтактные и контактные.
В бесконтактных уплотнениях гидравлическое сопротивление создается благодаря применению многократно чередующихся последовательно расположенных щелей и расширительных камер; при этом контакт между поверхностями подвижных и неподвижных деталей не образуется. Двигаясь через зазоры, нефть (нефтепродукт) неоднократно меняет направление, теряет скорость в местах расширений, т.е. имеют место существенные потери давления как по длине, так и в местных сопротивлениях. Соответственно, расход перекачиваемой жидкости через уплотнение невысок.
Уплотнения бесконтактного типа называются лабиринтными. В центробежных насосах лабиринтные уплотнения устанавливаются между его нагнетательной и всасывающей камерами, между соседними ступенями в многоступенчатом насосе, в разгрузочном устройстве.
Для предотвращения чрезмерных утечек в первом случае устанавливают уплотнительные кольца с зазорами одного из четырех видов (рисунок ниже): плоские, с поворотом на 90º, в виде однорядного лабиринта и в виде двурядного лабиринта. В холодном состоянии осевой зазор должен быть равен 1,2-5 мм, радиальный — 0,3-1 мм.
Видео:Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Уплотнительные устройства рабочих колес
а — плоские; б — с поворотом на 90°; в — в виде однорядного лабиринта; г — в виде двурядного лабиринта
Бесконтактные уплотнения, предназначенные для разгрузки концевых контактных уплотнений, могут быть пяти типов (рисунок ниже): однощелевые с длинной дросселирующей поверхностью постоянного размера, со ступенчатой поверхностью, с канавками на уплотняемой поверхности или винтовой нарезкой, лабиринтные двухщелевые и лабиринтные трехщелевые.
Видео:Ремонт насосной станции. Замена торцевого уплотнения (сальника)Скачать
Уплотнительные устройства концевых уплотнений
а — однощелевые с длинной дросселирующей поверхностью по-стоянного размера; б — со ступенчатой поверхностью; в — с канавками на уплотняемой поверхности или винтовой нарезкой; г — лабиринтные двухщелевые; д — лабиринтные трехщелевые
Читайте также: Обороты вала через шкив расчет
В контактных уплотнениях гидравлическое сопротивление в направлении утечки создается путем непрерывного прижатия к герметизируемым поверхностям специальных деталей. Прижатие обеспечивается благодаря либо упругости материла дополнительных деталей (набивка, кольца), либо упругости пружин (пружинные кольца, аксиальные и плавающие уплотнения), либо воздействию уплотняемой рабочей среды (манжеты, разжимные кольца), либо гидравлическому давлению (гидравлический затвор).
В магистральных центробежных насосах используются контактные уплотнения, называемые торцовыми. Они служат для предотвращения утечки перекачиваемой жидкости из корпуса насоса вдоль вала в окружающую среду и устанавливаются в месте его выхода из корпуса. Торцовое уплотнение образуется двумя плоскими герметизирующими поверхностями, расположенными под прямым углом к оси вращения (рисунок ниже).
Видео:Двойное торцовое уплотнение насоса (конструкция) Х 80-50-200 - 1Скачать
Принципиальная схема торцового уплотнения
1 — вал; 2 — пружина; 3 — подвижное контактное кольцо; 4 — опорное (неподвижное) контактное кольцо
При этом одна из них (входящая в состав аксиальнонеподвижного блока) неподвижно закреплена на валу и вращается вместе с ним, а вторая (входящая в состав аксиально-подвижного блока) может перемещаться вдоль вала и прижиматься к первой, как правило, винтовыми цилиндрическими пружинами. Две эти поверхности кольцевой формы образуют так называемую пару трения.
Материалы пар трения должны быть коррозионно- стойкими к уплотняемой среде, термостойкими в рабочем диапазоне температур, обладать достаточной прочностью при рабочих давлениях уплотняемой среды. Контактирующие материалы пары трения должны обладать хорошими антифрикционными свойствами и выдерживать кратковременную работу без смазки.
Наиболее благоприятными средами для работы пар трения торцовых уплотнений являются чистые, без механических примесей нефти, обладающие (в сравнении с водой) повышенной вязкостью и хорошей смазывающей способностью. В таких средах хорошо работают пары трения, одно кольцо которых (обычно вращающееся) изготовлено из стали, а второе — из бронзы или углеграфитовых материалов.
При перекачке маловязких жидкостей без механических примесей и с низкой температурой кипения (таких, как бензин, керосин, дизельное топливо) пара трения сталь по бронзе работает неудовлетворительно из-за плохой смазывающей способности жидкости и ее быстрого испарения из области контакта (из-за чего режим трения близок к сухому). В этих условиях хорошо зарекомендовали себя пары трения, в которых одно кольцо изготовлено из стали, чугуна или керамики, а другое — из углеграфитовых материалов.
Нефть и нефтепродукты, перекачиваемые по трубопроводам, содержат различные механические примеси. Поэтому пары трения торцовых уплотнений помимо хороших антифрикционных свойств должны обладать высокой абразивной износостойкостью. В идеале их твердость должна быть больше твердости частиц мехприме- сей. Тогда при попадании загрязнений на контакт пары трения механическая частица будет перемалываться и уноситься жидкостью, а герметичность уплотнения не пострадает. Высокой твердостью обладает минералоке- рамика, изготавливаемая из силикатных и алюмосиликатных материалов с большим содержанием окислов кремния, алюминия, магния, циркония, а также металлокерамика на основе карбидов вольфрама и титана. Перспективным материалом для изготовления пар трения торцовых уплотнений является силицированный графит, получаемый пропиткой графита жидким кремнием.
Наряду с применением в торцовых уплотнениях материалов с повышенной абразивной стойкостью при перекачке нефтей и нефтепродуктов, содержащих механические примеси, применяют средства предотвращения их попадания в пары трения: фильтры, сальниковые уплотнения, импеллеры и т.д.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📺 Видео
Сальниковое уплотнениеСкачать
Монтаж торцевого уплотнения на насосСкачать
Торцевое Уплотнение Насоса НЦС 12-10Скачать
Как работает центробежный насос? Основные типы конструкций центробежных насосовСкачать
Меняем торцевое уплотнение на насосе Grundfos TP65-260/2Скачать
Замена сальниковых уплотнений на насосахСкачать
Торцевые уплотнения для насосов. www.avtokomtg.com. Аналоги торцевых уплотнений.Скачать
Как устроен и работает механический сальник. Механическое уплотнение и почему протекает сальник.Скачать
Торцевое уплотнение для насосов, обзор уплотнений для ОНЦСкачать
ВЫЯВЛЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ И РЕМОНТ ЦНС. ППД.Скачать
Какие факторы следует учитывать при выборе двойных торцевых уплотнений и уплотнений типа тандемСкачать
Торцевое уплотнениеСкачать
Центробежный насос устройство конструкцияСкачать
Какие функции выполняет бачок торцовых уплотненийСкачать
Смазка торцевого уплотненияСкачать
