Основные уплотнения вала насосов
Уплотнения валов насосов
1. Сальниковая набивка (I поколение уплотнений)
Это одно из самых простых и недорогих уплотнений вала, которым пользовались не одно столетие и пользуются до сих пор.
Конструктивно представляет собой шнур 1, который укладывается в канавку корпуса насоса 3 вокруг вала и поджимается каким-либо способом (уплотняется крышкой сальника 2, которая затягивается винтами к корпусу насоса).
Название «сальниковая набивка» сохранилось со времен, когда в качестве уплотнительного шнура служила веревка пропитанная жиром.
В настоящее время, для уплотнения этого типа используются специальные шнуры, изготовленные из различных материалов и пропитанных специальными пропитками, в зависимости от перекачиваемой жидкости и рабочей температуре.
Данные уплотнения могут работать, если набивка постоянно находится в смоченном состоянии, для чего ее затягивают до такого состояния, чтобы при работе насоса через нее капала жидкость. Если затянуть набивку слишком сильно, то это может привести к перегреву сальникового узла и разрушению набивки. В связи с чем, такое уплотнение не может гарантировать полной герметичности.
Применяется одинарная сальниковая набивка и двойная.
Одинарная работает с жидкостями до +95°С, двойная до +140°С и более.
Особенностью эксплуатации двойного сальнака служит необходимость подвода затворной жидкости в камеру между уплотнениями. При этом давление затворной жидкости должно быть на 0,5 атм выше, чем давление в насосной части. На рисунке показано устройство двойного сальникового уплотнения.
— графитовые, на основе армированной фольги сечение от 3мм до 50мм
Такие сальниковые набивки обладают высокой упругостью, хорошей пластичностью при обжатии, имеют низкий коэффициент трения, высокую теплопроводность , исключают коррозионный и механический износ рабочей поверхности.
Применяются для использования в водяных насосах.
— из синтетических волокон сечение от3мм до 50мм
Набивки из синтетических волокон обладают высокой механической прочностью и стойкостью к абразивным средам. Они рекомендуются к применению в нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной промышленности.
— фторопластовые (на основе экспандированного фторопласта) сечение от 3мм до 50мм
Фторопластовые набивки стойки к агрессивным средам, практически не имеют холодной текучести, при обжатии очень пластичны. Они рекомендуются к применению в фармацевтической, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической промышленности.
Исключение составляют фторсодержащие жидкости.
-фторопластовые графитонаполненые (на основе экспандированного графитонаполненного фторопласта) сечение от 3мм до 50мм
Графитонаполненые сальниковые набивки обладают хорошей химической стойкостью во всех средах, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом трения, высокой упругостью и пластичностью, практически не имеют холодной текучести.
Прочность этих набивок достигнута путём вплетения в угловую оплётку армидного волокна (кевлара)- это даёт возможность использовать данные набивки для надёжной герметизации оборудования служащего для перекачки сред содержащих абразивные частицы, песок, а также среды способные к крестализации. Они рекомендуются к применению в фармацевтической, пищевой, химической промышленности и энергетике.
— комбинированные (графит-фторопласт) сечение от 3мм до 50мм
Комбинированые набивки обладают высокой пластичностью, упругостью, имеют низкий коэффициент трения, наиболее долговечны в эксплуатации благодаря угловой оплётке, которая обеспечивает упрочнение набивки, исключая выдавливание материала зазоры сальника.
2. Манжетные уплотнения (II поколение уплотнений)
Эти уплотнения являются альтернативой сальниковой набивки и появились после изобретения резины.
По конструкции представляет эластичную манжету, надетую на вал насоса, уплотнитель которой герметизирует вал за счет установленного пружинного кольца и давления жидкости в корпусе насоса .
Обычно, при установке в насосах, температура перекачиваемой жидкости не превышает +70. 90°С
Изготавливаются из резины различных марок:
— этилен-пропиленового каучука (EPDM) – для пищевой промышленности и щелочных жидкостей,
— нитриловой резины (NBR) – при перекачивании ГСМ,
— фторкаучуковой резины (Viton, FPM) при перекачивании кислотосодержащих жидкостей.
Манжеты могут изготавливаться в 4 исполнениях в соответствии с ГОСТ 8752-79.
Пример обозначения: 1.2-dxD, где 1.2 исполнение манжеты, d – диаметр вала, D – диаметр посадочного места в корпусе насоса.
Различаются:
— по типу манжеты (первая цифра): 1 – без пыльника, 2 с пыльником
— по исполнению манжеты (вторая цифра): 1 – с рабочей кромкой, полученной механической обработкой, 2 – с формованной рабочей кромкой.
Могут устанавливаться как по отдельности, так и последовательно по несколько штук.
3. Торцевые уплотнения (III поколение уплотнений)
Такие уплотнения называют еще механическими. Торцевые уплотнения представляют собой сборочную единицу, состоящую из 2 основных частей: неподвижного элемента (кольцо 6 и уплотнительный элемент 7), который крепится в корпусе насоса и уплотняет место установки, и подвижного, который крепится на валу и герметизирует вал (состоит из резинового сильфона 2, кольца 5 и пружины 4). Между этими элементами находятся 2 кольца из композитных материалов или керамики (поз. 5, 6), которые имеют в месте контакта прецизионные поверхности, по которым и идет уплотнение между подвижным и неподвижным деталями.
На чертеже, для наглядности, показано рабочее колесо насоса (поз. 1) и корпус насоса (поз. 2).
Торцевые уплотнения имеют большой срок службы и практически не дают утечек (утечки составляют менее 0,1 см3/ч).
Различают 3 вида установки торцевых уплотнений:
— одинарное торцевое уплотнение.
Это самая распространенная схема. Применяется, если не требуется полной герметичности и достаточно рабочей температуры до +95…+140°С.
Утечки, хоть и небольшие, но все же существуют в любом уплотнении. Для воды и неагрессивных жидкостей это не принципиально, но если требуется перекачка ядовитых или химически активных жидкостей, то даже утечки менее 0,1 см3/час, могут привети к скапливанию в помещении паров этих жидкостей.
Для того, чтобы этого избежать, используют двойное торцевое уплотнение.
— двойное торцевое уплотнение по схеме «спина к спине»
Такое уплотнение применяется при перекачивании взрывоопасных или ядовитых жидкостей, утечки паров которых не допустимы. Также эта схема применяется при перекачивании жидкостей, которые могут при высыхании «склеить» рабочую пару уплотнения (например, сахарные сиропы и т.п.). Для работы такого узла уплотнения требуется подвод затворной жидкости, давление которой должно быть больше чем в насосе не менее чем на 0,5 атм).
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140…+200°С.
— двойное торцевое уплотнение по схеме «тендем».
Применяется, когда подвод затворной жидкости к узлу уплотнения извне невозможен. Для работы возможно изготовление автономного бачка с жидкостью для охлаждения узла уплотнения.
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140°С.
Существует много типов торцевых уплотнений. Приводим фото одного из них (серии Т2100). Принцип работы остальных схожий. Отличаются, в основном, материалами сильфона, эластомеров, материалами колец и монтажными размерами.
Сильфон может быть выполнен из металла или из резины различных марок.
Кольца могут быть изготовлены из керамики, карбида кремния, графита.
Срок службы правильно подобранного торцевого уплотнения может быть 5 и более лет. Уплотнения не требуют обслуживания.
Важное дополнение от ремонтного отдела:
Торцевое уплотнение относится к расходным материалам. Продолжительность работы ТУ (Торцевое Уплотнение) зависит от многих факторов.
Нормально работавшее уплотнение может выйти из строя по различным причинам: попадание инородных предметов, сухой ход, перекачка густых, клейких жидкостей с плохим теплоотводом, жидкостей с примесями абразива, жидкостей с температурой и хим. составом не соответствующим параметрам торцевого уплотнения, кристаллизация жидкостей в насосной части, нормальный износ, запуск насоса после простоя со склеившимися частями ТУ.
После складского хранения нового насоса, длительного простоя, промывки, перед очередным запуском рекомендуется провернуть вал от руки за вентилятор электродвигателя. Если ТУ было склеено, оно придет в рабочее состояние без повреждений, в то время как пусковой момент электромотора в большинстве случаев выводит из строя части склеенного ТУ и оно больше не может выполнять своих функций герметизации.
Торцевые уплотнения, независимо от модели и марки производителя, проходят тщательный многократный контроль в заводских условиях, что гарантирует 100% качество и отсутствие брака. В связи с чем данная продукция не подлежит замене по гарантии.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Уплотняющая вода
Концевое уплотнение может иметь различные конструкции, например состоять из системы плавающих колец, на которые для предотвращения протечки из насоса активной воды с высоким давлением и температурой подается так называемая запирающая нерадиоактивная охлажденная вода с давлением более высоким, чем на всасе ГЦН. Циркуляция уплотняющей воды производится специальным насосом гидроуплотнений, обычно общим для всех ГЦН реактора. Один из насосов рабочий, а другой резервный. [16]
Водокольцевые насосы типа В ( рис. V.37 — V.40), выпускаемые по ГОСТ 10889 — 64, предназначены для создания небольшого избыточ1 — ного давления или вакуума. При работе насоса рабочая уплотняющая вода из водопровода подается через полость гидравлического затвора сальника. Одна часть воды используется на охлаждение и уплотнение сальника, другая поступает в корпус насоса, наполняя и охлаждая водяное кольцо. [17]
Задвижка имеет клиновой двухдисковый затвор. Для обеспечения более высокой степени герметичности имеется возможность подачи уплотняющей воды в среднюю полость. Для исключения возрастания давления в замкнутой полости корпуса задвижки при использовании ее в системах, где может повышаться температура среды в корпусе при закрытом положении затвора, в одной из тарелок затвора имеется отверстие, в которое устанавливается пакет дроссельных шайб, ограничивающих расход уплотняющей воды. Соединение корпуса с крышкой уплотняется двумя металлическими прокладками, кроме того предусмотрена сварка на ус. Сальник задвижки выполнен двухступенчатым с отводом возможных протечек, кольца сальника — прессованные асбестогра фитовые марки АГ-50. Для исключения контактной коррозии шпинделей во время хранения задвижки поставляются с сальниковой набивкой марки АС, пропитанной водоглицериновым раствором нитрата натрия. Штатная набивка АГ-50 устанавливается при монтаже. [18]
Промывку трубопроводов систем проводят по специальным программам, разработанным предприятием, осуществляющим наладочные работы. Промывка проводится, минуя ГЦН и фильтры тонкой очистки уплотняющей воды , за счет установки технологических перемычек и специальных фильтров. [19]
Корпус насоса, отлитый из стали 20ХМФ, имеет две лапы для крепления к раме. Она имеет специальные расточки под сальник, отверстия для подвода уплотняющей воды и воды на разгрузку и две лапы для крепления крышки к раме насоса во время разборки. Сварной направляющий аппарат, выполненный из нержавеющей стали, крепится к корпусу 12 болтами. [20]
Конструкция уплотнения выполнена таким образом, что при прекращении подачи уплотняющей воды оно автоматически переходит в режим работы на контурной воде. Мощности встроенных холодильников в этом случае достаточно для поддержания температуры уплотнения в заданных пределах, поэтому время работы ГЦН в таком режиме неограничено. [22]
В настоящее время для реакторных контуров применяются ГЦН с контролируемыми протечками среды, которые затем организованно возвращаются в контур. Для уменьшения таких протечек разработаны механические уплотнения вала насоса и несложные вспомогательные контуры уплотняющей воды . Эти новые насосы примерно в два раза дешевле герметичных в основном за счет применения выносного электродвигателя обычного исполнения и установленного вертикально над насосом. [23]
Задвижка имеет клиновой двухдисковый затвор. Для обеспечения более высокой степени герметичности имеется возможность подачи уплотняющей воды в среднюю полость. Для исключения возрастания давления в замкнутой полости корпуса задвижки при использовании ее в системах, где может повышаться температура среды в корпусе при закрытом положении затвора, в одной из тарелок затвора имеется отверстие, в которое устанавливается пакет дроссельных шайб, ограничивающих расход уплотняющей воды . Соединение корпуса с крышкой уплотняется двумя металлическими прокладками, кроме того предусмотрена сварка на ус. Сальник задвижки выполнен двухступенчатым с отводом возможных протечек, кольца сальника — прессованные асбестогра фитовые марки АГ-50. Для исключения контактной коррозии шпинделей во время хранения задвижки поставляются с сальниковой набивкой марки АС, пропитанной водоглицериновым раствором нитрата натрия. Штатная набивка АГ-50 устанавливается при монтаже. [24]
Для каждого котла используют три насоса, один из них является резервным. Входной и выходной патрубки обработаны под приварку к трубам циркуляционной линии котла, которые служат насосу опорами. Уплотнение состоит из дросселирующей втулки и гильзы вала, расположенных между камерой подвода холодной воды и тыльной стороной колеса. Оно препятствует доступу горячей котельной воды к самоустанавливающемуся ( в осевом направлении) защитному устройству, расположенному между камерой подвода уплотняющей воды и сальником насоса. [25]
Качество и свойство сальниковой набивки должны соответствовать требованиям перекачиваемой насосами жидкости и указаниям заводских инструкций. Сальниковую набивку набирают отдельными кольцами с зазорами в стыке кольца 3 — 5 мм и стыки смещают на 120 один относительно другого. Затягивают сальники так, чтобы вал или плунжеры перемещались от руки; окончательную затяжку производят во время опробования. После набивки и затяжки сальника отверстия в фонарном промежуточном кольце его должны совпадать с отверстиями в корпусах и цилиндрах, предназначенными для подачи и отвода охлаждающей и уплотняющей воды или смазки на сальник в зависимости от конструкции насоса. [26]
Фильтры используют также для очистки воды от частиц шерсти, что позволяет вести промывку желобов прессового вала свежей оборотной водой. Это не только снижает загрязнение стоков, но и регенерирует тепло и делает излишней подачу свежей воды, которая потребовалась для постоянной промывки желобов вала пресса. Эти же фильтры используют для очистки подогретой воды теплоуловителей сушильных систем Янки и подачу ее в спрыски сукномоек. Волокно и волокнистый пух, принесенные с горячим воздухом в тешюуло-витель, также эффективно задерживаются фильтрами. После фильтрации уплотняющая вода от вакуум-насосов или другая во-локносодержащая вода может быть использована повторно в какой-нибудь спрысковой системе, например в спрысках дисковых фильтров-массоловушек, в спрысках сукон сеточных цилиндров. [27]
Уплотнение с плавающими кольцами включает в себя девять колец, установленных в корпусе и свободно плавающих под действием гидростатических сил. Неподвижное графитовое кольцо закреплено в корпусе, а вращающееся кольцо посажено на вал насоса. В уплотнение подается запирающая вода с давлением, превышающим давление перекачиваемой среды. Некоторая часть запирающей воды через два нижних плавающих кольца проходит внутрь насоса. Основной расход уплотняющей воды через семь колец попадает в камеру перед торцевым уплотнением, откуда возвращается в систему, питающую уплотнение. Протечки через торцевое уплотнение отводятся безнапорным сливом. [28]
Уплотнение высокого давления содержит набор колец 2, установленных на втулке 12 вала 3 с радиальным зазором 0 1 — 0 15 мм. Кольца под действием перепада давления вывешиваются в осевом и радиальном направлениях, что обеспечивает их свободное ( без механического контакта) перемещение в радиальном направлении. Суммарный осевой зазор между диафрагмой и кольцом составляет 0 05 — 0 1 мм. Плавающие кольца 2 и втулка 12 изготовлены из закаленных до твердости HRC50 сталей 30X13 и 40X13 соответственно. В уплотнение подается через патрубок 11 запирающая вода под давлением, превышающим давление на всасывании насоса на 0 1 — 0 35 МПа. Часть запирающей воды через два нижних кольца в количестве 5 — 8 м3 / ч проходит внутрь насоса ( в полость 13), препятствуя выходу из него горячего теплоносителя. Основной расход уплотняющей воды ( 15 м3 / ч) через семь плавающих колец попадает в полость 10 перед концевым уплотнением, в котором поддерживается избыточное давление 0 26 МПа за счет высоты расположения сливной емкости. Ввиду того что радиальное перемещение плавающего кольца мало, износ его торцовых поверхностей в процессе работы незначителен. [29]
Источник
