Что такоеуплотнение вала насоса?
Уплотнения вала предотвращают утечку жидкости из вращающегося или возвратно-поступательного вала. Это важно для всех насосов, и в случае центробежных насосов доступны различные варианты уплотнений: сальниковые, манжетные и все типы механических уплотнений – одинарные, двойные и тандемные, включая картриджные. Роторные объемные насосы, такие как шестеренные и пластинчатые, доступны с сальниковыми, манжетными и механическими уплотнениями. Поршневые насосы сталкиваются с другими проблемами уплотнения и обычно используют манжетные или набивочные уплотнения. Некоторые конструкции, такие как насосы с магнитным приводом, мембранные или перистальтические насосы, не требуют уплотнений вала. Эти так называемые «бессальниковые» насосы оснащены неподвижными уплотнениями для предотвращения утечки жидкости.
Каковы основные типы уплотнений вала насоса?
Упаковка
Набивка (также известная как набивка вала или сальниковая набивка) состоит из мягкого материала, часто плетёного или сформованного в кольца. Он запрессовывается в камеру вокруг приводного вала, называемую сальником, для создания уплотнения (рис. 1). Обычно сжатие набивки осуществляется в осевом направлении, но может также осуществляться и в радиальном направлении с помощью гидравлической среды.
Традиционно набивку изготавливали из кожи, веревки или льна, но теперь обычно используют инертные материалы, такие как вспененный ПТФЭ, прессованный графит и гранулированные эластомеры. Набивка экономична и широко применяется для густых, трудно герметизируемых жидкостей, таких как смолы, деготь или клеи. Однако для жидких жидкостей этот метод герметизации неэффективен, особенно при высоких давлениях. Катастрофические отказы набивки случаются редко, и её можно быстро заменить во время плановых остановок.
Уплотнения сальников требуют смазки, чтобы избежать накопления тепла от трения. Обычно её обеспечивает сама перекачиваемая жидкость, которая имеет тенденцию к незначительной утечке через материал набивки. Это может привести к загрязнению и часто неприемлемо в случае коррозионных, легковоспламеняющихся или токсичных жидкостей. В таких случаях можно использовать безопасную внешнюю смазку. Набивка не подходит для герметизации насосов, работающих с жидкостями, содержащими абразивные частицы. Твёрдые частицы могут попадать в материал набивки, что может привести к повреждению вала насоса или стенки сальника.
Губные уплотнения
Манжетные уплотнения, также известные как радиальные уплотнения вала, представляют собой круглые эластомерные элементы, которые удерживаются на месте на приводном валу жестким внешним корпусом (рисунок 2). Уплотнение возникает за счет фрикционного контакта между «губой» и валом, и это часто усиливается пружиной. Манжетные уплотнения широко распространены в гидравлической промышленности и могут быть найдены на насосах, гидравлических двигателях и приводах. Они часто обеспечивают вторичное, резервное уплотнение для других уплотнительных систем, таких как механические уплотнения. Манжетные уплотнения, как правило, ограничены низкими давлениями и также плохо подходят для жидких, не смазывающих жидкостей. Несколько систем манжетных уплотнений успешно применялись 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
Торцевые уплотнения по сути состоят из одной или нескольких пар оптически плоских, тщательно отполированных поверхностей, одна из которых неподвижна в корпусе, а другая вращается, соединённая с приводным валом (рис. 3). Поверхности требуют смазки либо самой перекачиваемой жидкостью, либо затворной жидкостью. Фактически, поверхности уплотнения соприкасаются только в состоянии покоя насоса. Во время работы смазочная жидкость образует тонкую гидродинамическую плёнку между противолежащими поверхностями уплотнения, уменьшая износ и способствуя отводу тепла.
Торцевые уплотнения могут работать с широким диапазоном жидкостей, вязкостей, давлений и температур. Однако торцевое уплотнение не должно работать всухую. Ключевым преимуществом систем торцевых уплотнений является то, что приводной вал и корпус не являются частью уплотнительного механизма (в отличие от сальниковых и манжетных уплотнений) и, следовательно, не подвержены износу.
Двойные уплотнения
Двойные уплотнения используют два торцевых уплотнения, расположенных спина к спине (рис. 4). Пространство внутри двух комплектов уплотнительных поверхностей может быть гидравлически заполнено затворной жидкостью, так что пленка на уплотнительных поверхностях, необходимая для смазки, будет представлять собой затворную жидкость, а не перекачиваемую среду. Затворная жидкость также должна быть совместима с перекачиваемой средой. Двойные уплотнения сложнее в эксплуатации из-за необходимости поддержания давления и обычно используются только в случаях, когда необходимо защитить персонал, внешние компоненты и окружающую среду от опасных, токсичных или легковоспламеняющихся жидкостей.
Тандемные уплотнения
Тандемные уплотнения аналогичны двойным, но два комплекта торцевых уплотнений обращены в одну сторону, а не 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 негативно сказывается на состоянии уплотнения со стороны атмосферы и окружающей среды.
Картриджные уплотнения
Картриджное уплотнение представляет собой предварительно собранный комплект компонентов торцевого уплотнения. Картриджная конструкция устраняет проблемы, связанные с монтажом, такие как необходимость измерения и регулировки сжатия пружины. Уплотняющие поверхности также защищены от повреждений во время монтажа. Картриджное уплотнение может быть одинарным, двойным или тандемным, помещенным в сальник и установленным на втулку.
Газобарьерные уплотнения.
Эти двойные седла картриджного типа с поверхностями, предназначенными для создания давления с использованием инертного газа в качестве барьера, заменяющего традиционную смазывающую жидкость. Уплотнительные поверхности могут быть разъединены или поддерживаться в неплотном контакте во время работы путем регулирования давления газа. Небольшое количество газа может уходить в продукт и атмосферу.
Краткое содержание
Уплотнения вала предотвращают утечку жидкости из вращающегося или возвратно-поступательного вала насоса. Часто доступны несколько вариантов уплотнений: сальниковые, манжетные и различные типы торцевых уплотнений – одинарные, двойные и тандемные, включая картриджные.
Время публикации: 18 мая 2023 г.