Торцевые уплотнения для насосов: виды, материалы изготовления, правила применения

Различные отрасли промышленности, сельское и коммунальное хозяйство, частные домовладения не могут обойтись без разного рода оборудования, которое помогает во многих технологических процессах.

Не малую роль среди такого оборудования играют центробежные насосы, которые перекачивают различные жидкости. Чтобы насос работал эффективно и бесперебойно, следует обращать внимание на техническое состояние аппарата. Основная задача техобслуживания насосов – установка уплотнителей, которые упреждают протечку рабочей среды на участках соединения деталей механизма.

1 Виды уплотнителей

В настоящее время есть много типов уплотнительных устройств. И порою выбрать лучшее не просто.
к меню ↑

1.1 Сальниковая набивка

Этим устройством как уплотнителем пользуются с давних времен. Сальниковая набивка выглядит так:

• шнур, который пропитывается специальными веществами, зависящими от области применения уплотнения;
• шнур укладывают в паз корпуса центробежной помпы вокруг вала;
• шнур прижимают к корпусу при помощи болтов специальной крышкой.
  
  

  Уплотнители в структуре циркуляционного насоса с сухим ротором

Сальниковая набивка должна быть всегда в смоченном состоянии.  Крышку сальника нужно прижать так, чтобы в процессе работы аппарата жидкость попадала в набивку. При чрезмерном уплотнении набивка может быстро разрушиться.

Этот вид уплотнителя обладает следующими преимуществами:

• коэффициент трения низкий;
• свойство самовсасывания;
• уровень теплопроводности достаточно высок;
• продолжительный срок службы.

Сальниковая набивка существует таких видов:

• набивка с синтетической основой, обладающая прочностью и сопротивлением агрессивным средам;
• графитовое уплотнение со свойствами пластичности и упругости;
• фторопластовое уплотнение обладает хорошей адгезией к холодным жидкостям.

к меню ↑

1.2 Манжетные

Уплотнения этого вида изготовляются из различных типов резины:

• нитриловую резину применяют в центробежных устройствах для перекачивания нефтепродуктов;
• фторкаучуковую резину используют в аппаратах, которые перекачивают агрессивные кислотные среды;
• уплотнения из этиленпропиленового каучука используют для работы с водой и другими неагрессивными жидкостями.

Конструкция манжетных видов такова:

• на вал центробежного аппарата надевается эластичная и мягкая манжета;
• манжета к корпусу прижимается при помощи давления рабочей среды в корпусе и, с другой стороны, — пружинистым кольцом.

Для лучшего уплотнения соединения элементов помпы могут использоваться несколько манжет подряд.

Использование манжет для уплотнения в центробежных аппаратах имеет такие преимущества:

• уплотнение небольшого размера;
• просто и удобно в использовании;
• отличается высоким уровнем герметичности и надежности.

к меню ↑

1.3 Торцевой тип

Эти уплотнения считают современным изобретением в герметизации.  Их называют еще механическими.

Разновидности торцевых уплотнений

2 Зачем нужны торцевые уплотнения?

Насосное оборудование, в котором установлено торцевое уплотнение не требует постоянного обслуживания и, не смотря на это, выдерживает повышенное давление рабочей среды. Механические уплотнения применяют для избегания протечек на валу аппарата, который перекачивает разные жидкости.
к меню ↑

2.1 Принцип устройства

К задней стенке корпуса помпы крепится неподвижное кольцо. Чтобы между корпусом и кольцом избежать утечек, используют эластомерный элемент. Этот элемент не изнашивается, потому как кольцо неподвижно. Вал водяного насоса проходит внутри кольца, не задевая его. Если бы вал с кольцом соприкасались, между ними не было бы жидкости, и само кольцо выступало бы в роли уплотнителя. Такой принцип устройства сальниковых и манжетных уплотнений. А торцевые уплотнения для насоса исключают трение между уплотнителем и валом.

Вал не соприкасается с кольцом,поэтому между ними была бы жидкость, однако есть второе кольцо – вращаемое, насаженное на вал плотно с неподвижным.  Поверхности колец  называются парой трения. Этот элемент единственный трущийся в конструкции. Зазор между подвижным и неподвижным кольцом менее микрона. В нем образуется тонкая пленка жидкости, которая смазывает поверхности пары трения и предохраняет их от перегрева.

Для упрощения устройства можно было бы подвижное кольцо закрепить на валу и уплотнить эластомером. Тогда была бы пара колец, одно прикрепленное к корпусу, а другое на валу. Но  такая конструкция невозможна, потому что в процессе работы помпы вал смещается по оси. При таком смещении кольца бы то сближались, то удалялись. В увеличившийся зазор попадала бы жидкость. Поэтому возникает необходимость в элементе, обеспечивающем плотное непрерывное соприкосновение колец. Эту роль  выполняет пружина или сильфон.
к меню ↑

2.2 Какие есть виды торцевых уплотнителей?

Классификация торцевых уплотнителей зависит от различных факторов.

В зависимости от устройства конструкции различаются виды:

• пружинное уплотнение, которое отличается простотой конструкции, содержит одну или более пружин;
• сильфонное уплотнение, в котором уплотнитель и недвижимый элемент прижимаются друг к другу при помощи гофрированной пластины, которая называется сильфоном.
  
  

  Одинарное торцевое уплотнение насосов

В зависимости от способа крепления уплотнители делятся:

• картриджные уплотнения – это цельные конструкции элементов, которые надеваются всем блоком на вал помпы и крепятся штифтами;
• компонентные уплотнения – в них элементы монтируют последовательно по отдельности.

к меню ↑

2.3 Что такое двойные торцевые уплотнения?

Для исключения протечек при использовании уплотнения торцевого насоса может использоваться не один уплотнитель, а два. Между уплотнениями присутствует камера с жидкостью. Эта жидкость смазывает, промывает и охлаждает уплотнение вала насоса, а также препятствует попаданию перекачиваемой жидкости наружу. Затворной жидкостью может быть глицерин, вода или другая жидкость. Располагаться сдвоенные уплотнения могут:

• тандемом;
• спина к спине.

Двойное торцевое уплотнение варианта «спина к спине» более распространен.  Давление жидкости в уплотнителе должно быть выше на 1-2 бара, чем давление перекачиваемой среды. Плюс этого варианта состоит в том, что в зазоре между кольцами находится затворная жидкость, поэтому грязь и твердые частицы из перекачиваемой среды в зазор не попадут. А это в свою очередь влияет на длительность службы насосов с двойным торцевым уплотнением.

Торцевое уплотнение на насосы, выполненное «тандемом», имеет меньшее давление затворной жидкости, по сравнению с перекачиваемой средой. При разгерметизации уплотнителя перекачиваемая среда может попасть в затворную.
к меню ↑

2.4 Какие преимущества торцевых уплотнений?

• значительно уменьшают потери перекачиваемой жидкости;
• корпус помпы полностью герметизирован;
• сключается износ валов насосов;
• коэффициент трения низкий;
• подходят для перекачивания различных видов жидкости.
  
  

  Устройство торцевого (механического) уплотнения

к меню ↑

2.5 Какие используют Материалы для уплотнений торцевых?

При выборе торцевого уплотнения не в последнюю очередь обращают внимание и на материал, из которого изготовлена пара трения и вторичные уплотнения.Например, фирмы Flygt, компания НПП, занимаются производством насосного оборудования, муфт, уплотнителей. Они используют только высококачественные материалы. Так, пара трения изготавливается из:

• металла (нержавеющей стали);
• графита;
• керамики;
• карбида кремния;
• карбида вольфрама.

Для вторичных уплотнений используют материалы различной температуростойкости:

• каучук нитрил-бутадиеновый;
• каучук этилен-пропиленовый;
• фторкаучук;
• фторопласт.

к меню ↑

2.6 Где расположены ТОРЦЕВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ НАСОСОВ? (ВИДЕО)

2.7 Выработка на уплотнении

Длительность работы торцевых уплотнителей  зависит  от условий эксплуатации насоса, а также от качества перекачиваемой среды, жесткости, от содержания в ней примесей. Вращение вала помпы без биения, равномерно, влияет также на износ уплотнителя. Если одно из перечисленных условий присутствует, то трущиеся поверхности подвергаются интенсивной выработке и уплотнитель теряет свои свойства.

Об износе уплотнителя свидетельствует протекание жидкости из корпуса помпы. Следует заменить его на новый, иначе перекачиваемая среда попадет в двигатель. Последствиями износа могут быть заклинивание подшипника и поломка двигателя.
к меню ↑

3 Искривления вала

При эксплуатации насосов, из-за воздействия высоких нагрузок  может возникнуть кривизна вала аппарата. Искривленный вал устройства восстанавливают различными способами правки.
к меню ↑

3.1 Методы восстановления вала

Для правки вала существуют такие способы:

Двойное торцевое уплотнение насоса Grundfos (вид в разрезе)

• термический;
• механический;
• термомеханический.

Для  термической правки  вала необходимы две опоры. Выявляют изогнутый участок и выпуклой стороной поворачивают вверх, закрывают вал асбестом с вырезом, после чего нагревают до 500 – 550 градусов.

При нагреве вал прогибается в сторону первоначального изгиба, а остывая, выпрямляется. После окончания нагрева вал покрывают асбестом.

Охладившийся вал проверяется индикатором, если возникает необходимость, правку можно повторить. Продолжительность нагревания зависит от диаметра вала, твердости материала и стрелы прогиба. Излишний же нагрев приведет к нежелательному обратному прогибу. Окончив правку, делают отжиг участка, который подвергали нагреву. Отжиг производят при температуре 350 градусов.

В основе механической правки лежит механическое воздействие на вал. Для этого используют токарный станок, пресс или специальное приспособление. Вал зажимают в станке, повернув выпуклую сторону к суппорту, которым давят на нее в направлении противоположном прогибу. При использовании чеканки вал устанавливается в центрах вогнутой стороной вверх, а к прогибу подводится жесткая опора с деревянной или медной подкладкой. Чеканку производят по вогнутой стороне молотком 1 – 2 кг.После правки вал должен иметь биение не больше 0,03 мм.

При термомеханическом способе вал нагревают до 500 – 550 градусов и воздействуют механически с противоположной изгибу стороны.  Применяют этот способ редко.