Торцевое уплотнение вала насоса
Торцевое уплотнение вала насоса предназначено для разделения пространств с различными давлениями, рабочими средами и температурами. Уплотнения для насосов предотвращают, например, проникновение посторонних частиц в рабочую среду или утечку смазки из корпуса.
В последние годы в связи с ростом давления, температуры и скорости скольжения чрезмерно повысились требования надежности прежде всего к данному типу уплотнений. Это вызвано также применением новых химических соединений, облучением, которое влияет на свойства многих материалов, изменяющих срок их службы.
Содержание статьи
Торцевые уплотнения монтируются на все современные типы насосов: центробежные, фекальные, поверхностные, погружные, насосные станции и т.д.
Герметизируемые жидкости и газы могут быть самыми разнообразными, например: жидкий кислород, высоконагретый водород, пивное сусло, растворы красителей, различные кислоты, щелочи, асфальт, какао-паста и другое. Чтобы уплотнение насоса отвечало всем необходимым требованиям необходимо использовать коррозионно-стойкие, прочные и теплостойкие материалы.
Однако при этом следует обратить внимание на то, что достижение предельных параметров возможно часто только в случае применения специальных конструкций и вспомогательных приспособлений.
При определении геометрических размеров и конструкции уплотнения необходимо учитывать шесть взаимосвязанных между собой факторов.
Торцевые уплотнения для насосов должны отвечать следующим требованиям:
максимально возможной герметичности
наивысшей долговечности, т.е. минимальному износу
наивысшей надежности, т.е. отсутствию необходимости в техническом обслуживании и ремонте.
наименьшим потерям на трение и тепловыделение
минимальным размерам
наивысшей экономичности и минимальной стоимости.
К сожалению не все эти требования возможно реализовать в одной конкретной конструкции, поэтому каждое уплотнение является результатом компромиссного решения, которое должно учитывать эксплуатационные факторы и соотношения между ними.
Принцип работы.
Принцип работы торцевого уплотнения можно рассмотреть на примере общей схемы изображенной на рисунке.
Здесь резиновый сильфон выполняет не только функцию радиального уплотнительного элемента, но и пружины. Уплотнение может быть смонтировано и сконструировано таким образом, что нагрузка на уплотнительные поверхности может передаваться, например, только через пружины или манжеты. Однако недостатком такого уплотнения является то, что оно может работать только в очень узком диапазоне давлений, поскольку при повышенном внутреннем давлении уплотнительные поверхности расходятся.
Параметры уплотнений
При рассмотрении конструкции торцевого уплотнения центробежного насоса было установлено, что эффективность его работы зависит геометрических размеров и схемы компоновки. Кроме того, существенное влияние на утечку, потери на трение, надежность и долговечность, оказывают следующие факторы:
1) нагрузка
2) скорость скольжения
3) шероховатость и параллельность контактных поверхностей торцевого уплотнения вала насоса
4) температура уплотняемой жидкости и контактных поверхностей, а так же её изменение со временем
5) форма зазора, зависящая от механической и температурной деформации в процессе работы;
6) сочетание материалов пары трения торцевого уплотнения вала насоса
7) уплотняемая среда, её смазывающие свойства, теплопроводность, степень загрязнения и химический состав.
8) режим трения, вибрация, гидравлические удары, перерывы в движении, пуск под нагрузкой, периодическая работа без смазки, нагрев или охлаждение, течение жидкости по направлению действия центробежной силы, радиальное биение, а также прочие конструктивные и эксплуатационные факторы, причем решающее значение имеет возможность отвода тепла.
Типы торцевых уплотнений
Торцевое уплотнение вала насоса обеспечивает упругогерметичное соединение между вращающейся и неподвижной торцевыми поверхностями.
Исходя из конструктивных особенностей подвижная в осевом направлении часть уплотнения, находящаяся внутри уплотняемой полости, может вращаться (рисунок а) или быть неподвижной (рисунок б).
При внутреннем расположении неподвижного в осевом направлении контркольца, которое в свою очередь может вращаться или быть неподвижным, уплотняемая часть запирается в направлении падения давления.
При наружном расположении контркольца уплотняемая полость запирается невращающейся (рисунок в) или вращающейся (рисунок г) подвижной в осевом направлении частью торцевого уплотнения для насосов.
Несмотря на то, что уплотнения с невращающейся подвижной в осевом направлении частью вследствие меньшей силы инерции и малых потерь на трение выгодны при высокой частоте вращения или большой вязкости среды, в торцевом уплотнении с вращающейся частью условия отвода тепла более благоприятные.
Кроме того выбор типа торцевого уплотнения зависит от перепада температур в радиальном направлении от диаметра, или наоборот, от направления действия центробежной силы, создающей давление, прочности материалов трущейся пары, конструктивных факторов, возможности быстрой замены или легкости контроля. Другими словами все представленные на рисунках варианты торцевого уплотнения вала насоса находят своё применение.
В общем случае уплотнители в зависимости от конструкции бывают:
пружинного типа. Конструкция поджимается за счет одной или двух пружин
сильфонного типа. Уплотнитель и неподвижный элемент прижимает друг к другу специальная гофрированная пружина, которую называют сильфоном.
Кроме того конструктивно и в зависимости от установки кроме одинарных существуют и двойные торцевые уплотнения.
Одинарное.
Самая распространенная схема. Такая установка используется, если не требуется полной герметичности и рабочая температура в пределе +95…+140°С.
Утечки мизерные, но все же существуют. Для воды и неагрессивных жидкостей это не критично, но если требуется перекачка химически активных или даже ядовитых жидкостей, то и небольшие утечки, могут привести к скаплению в помещении опасных паров этих жидкостей.
Для того, чтобы этого избежать, используют двойное уплотнение торцевое.
Двойное торцевое уплотнение насоса
Двойное торцевое уплотнение по схеме «спина к спине»
Этот вариант компоновки применяется при перекачивании взрывоопасных или ядовитых жидкостей, утечки паров которых не допустимы. Для работы этого узла требуется подвод затворной жидкости, давление которой должно быть больше давление перекачиваемой насосом среды.
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140…+200°С.
Двойное торцевое уплотнение по схеме «тендем».
Используется, когда подвод затворной жидкости к узлу уплотнения извне невозможен. Для работы такого узла необходимо изготовление автономного бачка с жидкостью для охлаждения. Уплотнения этого типа могут работать с температурами до +140°С.
Наиболее простая конструкция изображена на рисунке далее.
Схема торцевого уплотнения
Уплотняемый узел, в данном случае, расположен между плоскостями корпуса уплотнения поз.1 и контркольца поз.5. Под действием осевых сил поток (изображен стрелками) стремится пройти в радиальном направлении через зазор между корпусом поз.1 и контркольцом поз.5 и раскрыть уплотнение. Чтобы этого не произошло на валу установлено упорное кольцо поз.2 закрепленное штифтом поз.3. Упорное кольцо прижимает корпус поз.1 к контркольцу поз.5 пружиной поз.4. Таким образом обеспечивается герметичность вращающихся элементом. Герметичность корпуса поз.1 по валу, а так же герметичность контркольца поз.5 по втулке обеспечивают прокладки поз.6, 7.
В общем случае торцевое уплотнение состоит из неподвижного и вращающегося уплотнительных элементов. В отличие от сальникового уплотнения в этом случае геометрические параметры уплотнительной поверхности можно выполнить более точно и с меньшими затратами, не изнашивается поверхность вала или его вкладыша. Для компенсации нарушения параллельности поверхностей уплотнительных колец, вызванного термическим удлинением деталей и узлов уплотнения, а также износом этих поверхностей, необходимо иметь по меньшей мере одну упругую деталь, такую как мембрана, сильфон, эластичная резиновая фасонная деталь или, в данном случае, пружина поз.4.
Замена и стоимость
Замена уплотнения должна выполняться квалифицированным специалистом. Если по ряду причин вызвать специалиста нет возможности, то замену уплотнения выполняют самостоятельно.
Этапы замены уплотнения:
1 Отключить питание насоса
2 Слить рабочую среду. Убедиться, что в системе нет давления.
3 Снять защитный кожух
4 Демонтировать поврежденный узел
5 Руководствуясь инструкции по монтажу установить новое уплотнение.
6 Собрать насосный агрегат в обратном порядке согласно руководству по эксплуатации.
Стоимость
Стоимость торцевого уплотнения в среднем составляет около 400 руб. для обычного бытового насоса. Для замены торцевого уплотнения в профессиональном оборудовании придется отдать около 2000 руб.
Видео по теме
До широкого распространения торцев большой популярностью пользовались сальниковые уплотнения. Сальник в насосе это конструктивно шнур, пропитанный графитом или фторопластом, который укладывается в канавку вокруг вала и зажимается каким-либо способом.
Несмотря на невысокую стоимость, которой характеризуется набивной сальник, торцевое уплотнение для насоса, обеспечивающее лучшую герметичность и имеющее повышенную надежность и долговечность, всё больше применяется в центробежных агрегатах.
Источник
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Ремонт — торцовое уплотнение
Ремонт торцовых уплотнений производят поагрегатным способом. С целью уменьшения простоев оборудования и обеспечения равномерной загрузки ремонтной базы необходим сменный фонд торцовых уплотнений. Наличие запасных торцовых уплотнений значительно сокращает простой аппаратов из-за отказов торцовых уплотнений. Ремонт торцовых уплотнений целесообразно производить на специализированном участке. [1]
Ремонт торцовых уплотнений должен производиться квалифицированными слесарями-механиками, имеющими опыт локальных работ и прошедшими специальную подготовку по торцовым уплотнениям. Для изучения особенностей технологии изготовления торцовых уплотнений полезно командировать мастера участка ( бригадира слесарей) и одного-двух слесарей на завод-изготовитель. Опыт показывает, что даже кратковременное пребывание ремонтников на заводе-изготовителе значительно повышает их квалификацию. [2]
Ремонт торцовых уплотнений заключается в замене быстроизнашивающихся деталей: колец пар трения, резиновых колец, сильфонов, прокладок, пружин и др. Посадочные места под резиновые кольца необходимо прошлифовать до шероховатости Ra 0 8 мкм. При наличии глубоких рисок, раковин и других дефектов на поверхностях деталей — в зоне контакта с резиновыми уплотнительными кольцами детали восстановлению не подлежат и должны заменяться новыми. При демонтаже уплотнений необходимо промыть смазочную систему и систему охлаждения жидкостью, растворяющей осадки смазочной жидкости и воды. [3]
Ремонт торцовых уплотнений должен производиться в изолированном помещении с принудительной вентиляцией. [4]
Для ремонта торцовых уплотнений необходимо следующее оборудование: токарно-винторезный станок типа 16К20; вертикально-сверлильный станок типа 2А135; настольно-сверлильный станок типа НС-12А; универсально-фрезерный станок типа 6Р82Ш; универсальный круглошлифо-вальный станок типа ЗМ131; шкаф сушильный типаСНОП — 3 5 — 3 5 3.5 / — М2; комплект притирочных плит; комплект приспособлений и оснастки. [5]
При ремонте торцовых уплотнений повторная установка уп-лотнительных колец не рекомендуется. [6]
Средняя трудоемкость ремонта торцового уплотнения составляет 20 нормо-часов, причем основная часть трудоемкости относится к слесарным работам. Для производства токарных, фрезерных, шлифовальных и сварочных работ по мере необходимости привлекаются соответствующие специалисты РМЦ. [7]
Зона Д предназначена для ремонта торцовых уплотнений . [8]
В настоящем разделе обобщен опыт эксплуатации и ремонта торцовых уплотнений конструкций Гипронефтемаша и некоторых предприятий. [9]
Материалы, применяемые при изготовлении, модернизации и ремонте торцовых уплотнений , должны удовлетворять требованиям соответствующих стандартов и технических условий. [10]
Насос, подлежащий вскрытию ( в том числе и при ремонте торцовых уплотнений ), должен быть остановлен и отключен от про-дуктодроводов при помощи задвижек и заглушек. При ремонте парового поршневого насоса и насоса с приводом от паровой турбины необходимо ставить заглушки и на трубопроводы острого и мятого пара. [11]
Насос, подлежащий вскрытию ( в том числе и при ремонте торцовых уплотнений ), должен быть остановлен и отключен от продуктопроводов при помощи задвижек и заглушек. [12]
Насос, подлежащий вскрытию ( в том числе и при ремонте торцовых уплотнений ), должен быть остановлен и отключен от про-дуктопроводов при помощи задвижек и заглушек. При ремонте парового поршневого насоса и насоса с приводом от паровой турбины необходимо ставить заглушки и на трубопроводы острого и мятого пара. [13]
При кратковременном текущем ремонте, не требующем вскрытия и разборки насоса ( набивка сальника, ремонт торцовых уплотнений ), при исправных задвижках заглушки ставить не обязательно, за исключением насосов, перекачивающих сжиженные газы и горячие нефтепродукты. В таких случаях на закрытых задвижках вывешивают таблички: Не открывать — работают люди, а электропривод насоса обесточивают в двух местах и тоже вывешивают предупреждающие таблички. При ревизии и ремонте компрессоров необходимо пользоваться светильниками напряжением не выше 36 В. Подготовленные к ремонту насосы или компрессоры должны быть приняты в ремонт по акту, форма которого предусматривается системой ППР. Всякое исправление ( ремонт) во время работы насосов и компрессоров запрещается. [14]
При кратковременном текущем ремонте, не требующем вскрытия и разборки насоса ( набивка сальника, ремонт торцовых уплотнений ), при исправных задвижках отглушение не обязательно, за исключением насосов, перекачивающих сжиженные газы и горячие нефтепродукты. В таких случаях на закрытых задвижках должны быть вывешены таблички Не открывать — работают люди. Электропривод насоса должен быть обесточен в двух местах и вывешена табличка. [15]
Источник