Что такоеуплотнение вала насоса?
Уплотнения вала предотвращают утечку жидкости из вращающегося или совершающего возвратно-поступательное движение вала. Это важно для всех насосов, а в случае центробежных насосов будет доступно несколько вариантов уплотнений: сальники, манжетные уплотнения и все типы механических уплотнений – одинарные, двойные и тандемные, включая картриджные уплотнения. Роторные объемные насосы, такие как шестеренные и лопастные насосы, доступны с набивкой, манжетным и механическим уплотнением. Поршневые насосы создают различные проблемы с уплотнением и обычно используют манжетные уплотнения или набивки. Некоторые конструкции, такие как насосы с магнитным приводом, диафрагменные насосы или перистальтические насосы, не требуют уплотнений вала. Эти так называемые «бессальниковые» насосы включают в себя стационарные уплотнения для предотвращения утечки жидкости.
Каковы основные типы уплотнений вала насоса?
Упаковка
Набивка (также известная как набивка вала или сальниковая набивка) состоит из мягкого материала, который часто сплетен или сформирован в кольца. Он вдавливается в камеру вокруг приводного вала, называемую сальником, для создания уплотнения (рис. 1). Обычно сжатие применяется к набивке в осевом направлении, но оно также может применяться радиально с помощью гидравлической среды.
Традиционно набивку изготавливали из кожи, веревки или льна, но теперь она обычно состоит из инертных материалов, таких как расширенный ПТФЭ, прессованный графит и гранулированные эластомеры. Набивка экономична и обычно используется для густых, трудногерметизируемых жидкостей, таких как смолы, гудрон или клеи. Однако это плохой метод герметизации для жидких жидкостей, особенно при более высоких давлениях. Набивка редко выходит из строя катастрофически, и ее можно быстро заменить во время плановых остановов.
Сальниковые уплотнения требуют смазки, чтобы избежать накопления тепла от трения. Обычно это обеспечивается самой перекачиваемой жидкостью, которая имеет тенденцию слегка просачиваться через материал набивки. Это может быть грязно, а в случае коррозийных, легковоспламеняющихся или токсичных жидкостей зачастую неприемлемо. В этих случаях можно применять безопасную внешнюю смазку. Набивка не подходит для герметизации насосов, перекачивающих жидкости, содержащие абразивные частицы. Твердые частицы могут попасть в набивочный материал, что может привести к повреждению вала насоса или стенок сальника.
Манжетные уплотнения
Манжетные уплотнения, также известные как радиальные уплотнения вала, представляют собой просто круглые эластомерные элементы, которые удерживаются на месте относительно приводного вала с помощью жесткого внешнего корпуса (рис. 2). Уплотнение возникает в результате фрикционного контакта между «кромкой» и валом и часто усиливается пружиной. Манжетные уплотнения широко распространены в гидравлической промышленности и их можно найти в насосах, гидравлических двигателях и приводах. Они часто обеспечивают вторичное, резервное уплотнение для других систем уплотнений, таких как механические уплотнения. Манжетные уплотнения обычно ограничены низким давлением, а также плохо подходят для жидких несмазывающих жидкостей. Системы с несколькими манжетными уплотнениями успешно применяются против различных вязких неабразивных жидкостей. Манжетные уплотнения не подходят для использования с абразивными жидкостями или жидкостями, содержащими твердые частицы, поскольку они подвержены износу, и любое незначительное повреждение может привести к выходу из строя.
Механические уплотнения
Механические уплотнения по существу состоят из одной или нескольких пар оптически плоских, тщательно отполированных поверхностей: одна неподвижна в корпусе, а другая вращающаяся, соединенная с приводным валом (рис. 3). Торцы требуют смазки либо самой перекачиваемой жидкостью, либо затворной жидкостью. Фактически, поверхности уплотнения соприкасаются только тогда, когда насос находится в состоянии покоя. Во время использования смазочная жидкость образует тонкую гидродинамическую пленку между противоположными поверхностями уплотнения, уменьшая износ и способствуя рассеиванию тепла.
Механические уплотнения могут работать с широким диапазоном жидкостей, вязкостей, давлений и температур. Однако механическое уплотнение не должно работать всухую. Ключевым преимуществом систем механических уплотнений является то, что приводной вал и корпус не являются частью уплотнительного механизма (как в случае с набивкой и манжетными уплотнениями) и, следовательно, не подвержены износу.
Двойные уплотнения
В двойных уплотнениях используются два механических уплотнения, расположенных спина к спине (рис. 4). Пространство внутри двух наборов поверхностей уплотнения может быть гидравлически герметизировано затворной жидкостью, так что пленка на поверхностях уплотнения, необходимая для смазки, будет представлять собой затворную жидкость, а не перекачиваемую среду. Затворная жидкость также должна быть совместима с перекачиваемой средой. Двойные уплотнения более сложны в эксплуатации из-за необходимости создания давления и обычно используются только тогда, когда необходимо защитить персонал, внешние компоненты и окружающую среду от опасных, токсичных или легковоспламеняющихся жидкостей.
Тандемные уплотнения
Тандемные уплотнения аналогичны двойным уплотнениям, но два комплекта механических уплотнений обращены в одном направлении, а не вплотную друг к другу. В перекачиваемой жидкости вращается только уплотнение со стороны продукта, но просачивание через поверхности уплотнения в конечном итоге приводит к загрязнению барьерной смазки. Это имеет последствия для бокового уплотнения атмосферы и окружающей среды.
Картриджные уплотнения
Картриджное уплотнение представляет собой предварительно собранный пакет компонентов механического уплотнения. Картриджная конструкция исключает такие проблемы при установке, как необходимость измерения и настройки сжатия пружины. Поверхности уплотнения также защищены от повреждений во время установки. По конструкции картриджное уплотнение может иметь одинарную, двойную или тандемную конфигурацию, находящуюся внутри сальника и встроенную в втулку.
Газобарьерные уплотнения.
Это двойные седла картриджного типа с торцами, предназначенными для создания давления с использованием инертного газа в качестве барьера, заменяющего традиционную смазочную жидкость. Поверхности уплотнения можно разделить или удерживать в свободном контакте во время работы путем регулирования давления газа. Небольшое количество газа может попасть в продукт и атмосферу.
Краткое содержание
Уплотнения вала предотвращают утечку жидкости из вращающегося или совершающего возвратно-поступательное движение вала насоса. Часто доступны несколько вариантов уплотнений: сальники, манжетные уплотнения и различные типы механических уплотнений – одинарные, двойные и тандемные, включая картриджные уплотнения.
Время публикации: 18 мая 2023 г.