для чего предназначены уплотнения колеса
Уплотнения рабочих колес
Ввиду наличия в насосах зазоров между вращающимися и неподвижными деталями и разности давления между отдельными полостями образуются внутренние и внешние утечки жидкости, а также проникновение воздуха из атмосферы в полость всасывания.
Рисунок 4. Конструктивные схемы уплотнения рабочих колес:
а – д – передние уплотнения; е – ж – межступенчатые уплотнения.
К внутренним утечкам относят те, которые образуются в зазорах между рабочим колесом и корпусом насоса в направлении от выхода жидкости из рабочего колеса к входу в колесо. Эти утечки полностью не устраняют, а только снижают их до приемлемой величины. Достигают это посредством специального уплотнения, выполненного в виде малого кольцевого зазора прямой, ступенчатой или лабиринтной формы (рисунок 4, а-ж). Для предохранения от износа корпуса насоса и рабочего колеса стенки зазора выполняют в виде сменных (уплотнительных) колец. У малых насосов кольца на рабочее колесо не ставят.
Уплотнения рабочего колеса.
Уплотнение рабочего колеса центробежного насоса служит для уменьшения объемных потерь и увеличения КПД путем снижения протечек воды из напорной части во всасывающую через зазор между ротором и статором. В качестве уплотнения рабочего колеса обычно применяются бесконтактные уплотнения щелевого типа.
Их уплотняющий эффект основан на использовании гидравлического сопротивления кольцевых дросселей с малым радиальным зазором. Радиальный зазор принимают минимальным при условии обеспечения надежной сборки и работы без металлического контакта вращающихся и неподвижных элементов насоса.
На рисунке 2.113 показаны схемы щелевых уплотнений, применяемых в центробежных насосах. Щелевое уплотнение состоит из уплотнительного и защитного колец, закрепленных соответственно в корпусе насоса и на рабочем колесе. Кольца запрессовываются или крепятся винтами таким образом, что между их уплотнительными поверхностями образуется щель с зазором.
а – прямое; б – угловое;
1 – корпус насоса; 2 – уплотнительное кольцо; 3 – рабочее колесо; 4 – защитное кольцо
Рисунок 2.113 – Щелевые уплотнения рабочего колеса
Материал уплотнительных и защитных колец должен обладать хорошей износостойкостью, эрозионной и коррозионной стойкостью, а также стойкостью против задирания при возможном соприкосновении вращающихся и неподвижных поверхностей или попадания в щель металлических включение.
Подшипники.
В преобладающем большинстве насосов применяют выносные подшипниковые опоры.
Все подшипники подразделяют на две группы: радиальные – воспринимающие радиальные усилия, и упорные– воспринимающие осевые усилия, действующие на ротор.
Для малых и средних насосов в качестве радиальных опор применяют шарико- и роликоподшипники (рисунок 2.114). Основным их преимуществом являются минимальные потери на трение, небольшие размеры, легкая смена и способность многих подшипников качения воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия.
Рисунок 2.114 − Шариковый подшипник
При больших окружных скоростях работоспособность шарикоподшипников резко снижается. Кроме того, при разрушении подшипника, как правило, происходит разрушение ротора. Поэтому для ответственных насосов в качестве радиальных опор часто применяют подшипники скольжения, которые при правильной установке и эксплуатации имеют практически неограниченное время эксплуатации.
В большинстве конструкций много ступенчатых насосов для восприятия неуравновешенного осевого усилия применяют два радиально-упорных шарикоподшипника, воспринимающих усилие в двух направлениях.
Упорный подшипник, как правило, располагают со стороны свободного конца вала насоса в общем корпусе с радиальным подшипником.
В настоящее время продолжаются работы по разработке новых конструкций насосов.
Для чего предназначены уплотнения колеса
Ввиду различия давлений на выходе из рабочего колеса и у входа в него возникает возможность перетекания жидкости из отводного канала (через пространство между передним диском рабочего колеса и крышкой корпуса) в подводной канал насоса (рис. 38). Поэтому производительность насоса Q
Рис. 38. Схема протекания воды в рабочем колесе и в зазоре между колесом и
крышкой корпуса
становится меньше производительности его рабочего колеса Qк на величину вышеуказанной утечки жидкости д. Отсюда объемный к. п. д. центробежного насоса будет равен:
Увеличения объемного к. п. д. центробежного насоса можно достичь уменьшением утечки жидкости. Для этого у входа в рабочее колесо делают уплотнение в виде небольшого зазора (около 0,25-0,3 мм) между колесом и корпусом. Стенки этого зазора изнашиваются довольно быстро из-за большой скорости течения в нем и особенно при наличии в жидкости абразивных взвесей.
Во избежание износа рабочих колес и корпуса изготавливаются специальные сменные уплотнительные кольца, которые закрепляются на корпусе и на рабочем колесе и образуют необходимой величины уплотняющий зазор. Уплотнительные кольца изготовляют из материала, более стойкого, чем корпус и рабочее колесо насоса.
На рисунке 39 показаны используемые в насосостроении виды уплотнений рабочего колеса. Наиболее простым является плоское кольцевое уплотнение (рис. 39, а). Недостатком этой конструкции является то, что поток жидкости, вытекающий из щели с большой скоростью и имеющий направление, противоположное основному потоку жидкости во всасывающем отверстии колеса, может вызывать в нем неравномерное распределение скоростей.
Рис. 39. Конструктивные формы уплотнений рабочего колеса центробежного насоса.
Поэтому плоские уплотняющие кольца применяются для быстроходных колес центробежных (то есть низконапорных) насосов.
Более качественным следует считать уголковое кольцевое уплотнение (рис. 39, б). В этом виде уплотнения выходной зазор значительно больше входного; поэтому скорость на выходе из щели оказывается настолько малой, что не нарушает движения основного потока при входе на лопатки колеса. Это уплотнение применяется в средненапорных насосах.
При больших напорах, создаваемых колесом центробежного насоса, употребляются так называемые лабиринтные уплотнения (рис. 39, в), отличающиеся наименьшим коэффициентом расхода и минимальными щелевыми утечками.
Торцевое уплотнение для насоса – назначение, пример установки
Торцевое уплотнение для насоса – это герметизирующие устройства, относящиеся к контактному типу уплотнений с парой трения поверхностей двух деталей. Одна деталь крепится на валу и является подвижной, другая неподвижная располагается в корпусе насоса. Трущаяся пара устройства работает в условиях перепадов давления с минимальным расходом смазывающего вещества. Смазкой в данных устройствах, зачастую, выступает уплотняемая среда.
По статистике торцевые уплотнения для всякого насоса считаются самым уязвимым узлом среди всех конструктивных элементов насоса.
Стандартная конструкция устройства состоит из 9 базовых элементов:
Торцевое уплотнение для насоса (видео)
Принцип работы торцевого уплотнения насоса
В общих случаях торцевое уплотнение вала насоса имеет два кольца:
Одно из колец может аксиально перемещаться, благодаря наличию упругого поджимающего элемента (пружины, сильфона, мембраны). Этот элемент вместе с нажимной втулкой и подвижным кольцом образуют аксиально-подвижный блок или поджимной узел. Кольца обеспечивают контакт торцевых поверхностей в сопряжении подвижного и неподвижного колец пары без поджимающей силы давления среды.
Обязательными деталями устройства торцевого уплотнения являются вторичные (вспомогательные) уплотнения между ротором и вращающимся блоком, между корпусом и статорным блоком. В конструкцию входят элементы фиксации уплотняющих колец (приводные штифты, установочные винты), которые осуществляют привод подвижного кольца и предотвращают проворот (угловое смещение) неподвижного кольца относительно корпуса.
Разновидности уплотнений торцевых для насосов
Деление уплотнительных торцевых устройств на разные типы происходит по следующим критериям.
Группы торцевых уплотнений по нагруженности
Степень нагрузки на торцевые уплотнения различается и зависит от условий работы: давления и частоты вращения вала. С целью оценки условий нагруженности устройства в уплотняющем стыке во время работы существуют отдельные рекомендации.
Для общей характеристики степени тяжести условий работы уплотнений, используют произведение двух показателей: скорости V скольжения в паре трения и перепада давления P в устройстве.
Значения показателей P,V и P хV для различных уплотнений подразделяют по степени их нагруженности на 4 группы:
Способы правки искривлений вала насоса
В процессе эксплуатации насосов, под воздействием повышенных нагрузок может происходить кривизна вала. Искривленный вал агрегата подлежит восстановлению различными методами правки. Используются такие способы правки вала:
Все перечисленные способы правки вала, за исключением наклепа, связаны с его нагреванием. Такие показатели, как значение прогиба, длина, диаметр и материал вала являются определяющими в выборе способа его правки.
Виды уплотнений в центробежных насосах
Основным условием устойчивой работы центробежного насоса является конструкция его уплотнения. Агрегаты отличаются размерами, характеристиками, предназначением, перекачиваемыми средами.
Исходя из этих параметров, подбирается оптимальный вид уплотнения вала помпы. Виды уплотнений вала бывают следующими:
Одинарное уплотнение торцовое насоса
Применяется в помпах, перекачивающих растворы, утечка и попадание которых во внешнюю среду недопустимо в больших количествах. К таким жидкостям относятся: горячие, легкокипящие, агрессивные, неорганические и органические.
Такой вид уплотнения требует повышенной точности монтажа блока установки и высокого качества поверхности вала. При обработке трущихся поверхностей допуск на осевое биение минимальный. Проводится и последующая тонкая шлифовка. Утечка жидкости при таком одинарном устройстве незначительна.
Насосы с двойным торцевым уплотнением
Такое устройство отличается от устройства одинарного количеством уплотняющих притертых поверхностей. Устройство дополнено системой подвода затворной жидкости, которая препятствует попаданию во внешнюю среду рабочей жидкости. В роли затворной жидкости выступает вода, глицерин и прочие жидкости, не взаимодействующие с перекачиваемой средой.
Есть два варианта размещения сдвоенных уплотнений:
Первый вариант применяется чаще. В данном случае давление затворной жидкости превышает на 1-2 бара давление перекачиваемой жидкости. Это достигается за счет использования дозировочного насоса, специального сосуда или гидроусилителя. Преимущество такого варианта в том, что зазор между подвижным и неподвижным кольцами заполнен затворной жидкостью, которая препятствует проникновению твердых частиц и грязи из перекачиваемой среды. Это существенно увеличивает срок эксплуатации устройства, в сравнении с вариантом Тандем.
В варианте Тандем затворная жидкость обладает меньшим давлением, чем перекачиваемая. При разгерметизации устройства, именно перекачиваемая жидкость попадает в затворную. Это важно там, где недопустимо проникновение посторонней жидкости в напорную линию. В данном варианте нет надобности осуществлять серьезный контроль за давлением затворной жидкости, что в определенных ситуациях существенно.
Материал для торцевых уплотнений на насосы
В выборе торцевого устройства определяющим является подбор материала для пары трения и вторичных уплотнений. Данные элементы изготавливаются из различных материалов.
Для пары трения используют следующие материалы:
Вторичные уплотнения изготовляют из материалов, имеющих различную температуростойкость:
Торцевые уплотнения для насосов разных производителей
Для насосов выпускаемых различными производителями существует своя маркировка. Все уплотнительные устройства изготовляются из современных материалов с продолжительным сроком эксплуатации.
Приведем некоторый перечень популярных насосов и торцевых уплотнений к ним:
Отдельные производители насосов применяют торцевые уплотнительные устройства собственного производства, другие используют устройства, выпускаемые специализирующимися на их производстве компаниями.
Сколько видов уплотнений в центробежном насосе должно быть
При установке оборудования для перекачки воды, следует разобраться, сколько видов уплотнений в центробежном насосе, в чём их отличие и принцип действия. Эти знания необходимы для дальнейшего обслуживания агрегата в процессе эксплуатации.
Уплотнения в центробежном насосе обеспечивают необходимую герметичность агрегата и препятствуют утечке жидкости. Правильно подобранные уплотнительные элементы увеличивают сок эксплуатации насосного оборудования. Чтобы определить, какие герметизирующие устройства установить на помпу, необходимо знать, сколько видов уплотнений в центробежном насосе присутствуют, их предназначение и принцип работы.
Сколько видов уплотнений в центробежном насосе
Принцип действия уплотнений центробежных насосов
Конструктивная особенность центробежных насосов – лопастное устройство рабочего узла. Вал насоса с установленной на нём крыльчаткой передаёт механическую энергию на рабочее колесо через муфту.
При этом сам вал выступает из корпуса насоса через технологическое отверстие. Чтобы перекачиваемая жидкость не утекала через это отверстие, используют различные уплотнительные элементы. Действуют они по принципу, который основан на создании гидравлического сопротивления в местах возможных утечек жидкости.
Классификация уплотнений центробежных насосов
Уплотнительные устройства для центробежных насосов можно квалифицировать по нескольким признакам. Основные типы используемых уплотнений для валов насосов подразделяются на:
Каждый из типов имеет свои особенности конструкции и способ применения.
Для чего нужны в насосах сальниковые уплотнения
Один из первых способов герметизации отверстий разного предназначения не только в насосном и помповом оборудовании – использование сальниковой набивки. Несложное приспособление для обеспечения влагонепроницаемости чего-либо было в ходу до открытия резины и используется по настоящее время. По сути, сальниковая набивка – это плетенная бичевка, пропитанный вязким составом. Процесс установки сальниковой набивки достаточно прост:
Если первые сальниковые набивки изготавливали из веревок, пропитанных жиром, то сегодня производители предлагают сальниковые уплотнители квадратного сечения из различных материалов для каждой рабочей жидкости:
Современное сальниковое уплотнение вала насоса эффективно выполняет свою функцию.
Манжетное уплотнение для центробежных насосов
Принцип действия у манжетных уплотнений схож с сальниковыми набивками. По конструкции – это эластичная манжета, изготовленная из резины различных марок. Типоразмеры манжетных уплотнений регламентируются ГОСТом 8752-79. Изготавливаются манжеты с защитой от пыли или без неё, кромкой, полученной с помощью формовки литьём или механической обработкой.
Устанавливаются манжетные герметизирующие элементы на вал насоса. При этом уплотнитель прижимается к корпусу пружинным кольцом. Герметичность достигается за счёт давления жидкой рабочей среды, которое воздействует на манжетный элемент изнутри агрегата.