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

Торцевые уплотнения

Торцевые уплотнения являются наиболее надежным и самым распространенным типом защиты от протечек жидкости (или газа) по валу насоса и выхода ее в окружающую среду.  До торцевых уплотнений большинство насосных агрегатов оснащались сальниковым типом уплотнения. Сальниковое уплотнение представляет собой набивку из колец, которые сжаты вокруг вала.

Данная уплотнительная система не могла похвастаться герметичностью, и из-за огромного количества прочих недостатков перестала соответствовать растущим требованиям рынка. В конечном счете, сальниковое уплотнение уступило свое место торцевым уплотнениям.

  Торцевые уплотнения просты в монтаже, могут работать длительное время с минимальным обслуживанием или вообще без него.

Чаще всего торцевые уплотнения устанавливается на вал насоса или мешалки:

Конструкция и типы торцевых уплотнений

Основными компонентами торцевого уплотнения являются уплотнительные кольца, на которых действует механическая сила, создаваемая пружинами или сильфонами, и гидравлическая сила, создаваемая давлением рабочей жидкости. Уплотнительное кольцо, которое вращается вместе с валом, называется «вращающимся кольцом».

Уплотнительное кольцо, закрепленное на корпусе насоса, называется «стационарным кольцом». Вторичные уплотнения необходимы для выполнения статического уплотнения между вращающимися кольцами и валом насоса, а также между неподвижными кольцами и корпусом насоса.

В качестве вторичных уплотнений чаще всего используются эластомерные кольцевые уплотнения.

• Вращающееся кольцо
• Стационарное кольцевое уплотнение
• Стационарное кольцо
• Вращающееся кольцевое уплотнение
• Пружина
• Вращающийся вал

Одинарные торцевые уплотнения

Одинарное торцевое уплотнение внутреннее

Это наиболее популярный и часто применяемый тип уплотнения для большинства поставленных задач. Свое имя данное уплотнение получило, потому что полностью погружено в перекачиваемую жидкость в процессе работы.

Одинарное торцевое уплотнение внешнее

В этом исполнении перекачиваемая жидкость находится внутри уплотнения, а наружная часть вращающегося кольца подвергается воздействию атмосферы.

Чаще всего данный тип уплотнения используется при работе с агрессивными жидкостями, которые могут повредить материалы внутренних уплотнений. В этом типе уплотнений, со стороны перекачиваемой среды, не применяются металлические детали.

В крайних случаях используются специальные сплавы: Hastelloy или Titanium. Вращающиеся и стационарные кольца выполняют из графита, керамики или карбида кремния.

Прокладки и кольцевые уплотнения используют из фторэластомера, PTFE или перфторэластомера.

Двойные торцевые уплотнения

Двойное торцевое уплотнение «спина-к-спине»

Двойные торцевые уплотнения данной конструкции рекомендуется при работе с критическими средами (легколетучими, абразивными, токсичными или ядовитыми), когда недопустима возможность попадания рабочей жидкости в атмосферу.

Торцевые уплотнения «спина к спине» называются так, потому что два уплотнения расположены буквально спина к спине, что дает возможность создать барьер из затворной жидкости под давлением.

В конфигурации «спина к спине» давление затворной жидкость выше на 1 бар (или на 10%) чем давление в проточной части насоса. Это позволяет избежать проблемы с раскрытием торцевого уплотнения в процессе работы, также предотвращает выход перекачиваемой среды в атмосферу

Двойное торцевое уплотнение Тандем

В этой конфигурации два уплотнения располагаются друг за другом с одинаковой ориентацией. Затворная жидкость, для данной конструкции, чаще всего находится под более низким давлением, чем рабочая среда.

В исполнении без давления есть преимущество в том, что можно не использовать дорогостоящую термосифонную систему для обвязки торцевого уплотнения, как например для конструкции «спина к спине».

Однако эта конфигурация не подходит для работы с токсичными, абразивными или высоковязкими жидкостями. Тандемные двойные уплотнения обычно используются на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах, где насосные агрегаты работают с жидкостями с высоким давлением насыщенных паров и с низким удельным весом.

Двойное уплотнение

Это новая конфигурация, предусмотренная стандартом API 682 (American Petroleum Institute), где два уплотнения собраны в виде тандема.

Специальная конструкция уплотнительных колец дает возможность работать как в системе без давления, так и в системе с избыточным давлением (как при конфигурации «спина к спине»), получая преимущества двух предыдущих конфигураций. В этой конфигурации API 682 возможно только картриджное исполнение.

Двойное торцевое уплотнение «лицо к лицу»

«Лицо к лицу» — это последняя конфигурация из двойных торцевых уплотнений. Данная конструкция состоит из уникального центрального стационарного кольца и двух противоположных уплотнений и может работать так же, как двойное уплотнение (под давлением и без него). По сравнению с другими версиями у данного уплотнения есть ряд преимуществ:

— уменьшенные габаритные размеры;

— пружины не контактируют с перекачиваемой средой;

Выбор торцевых уплотнений и планов обвязки

Правильный подбор торцевых уплотнений для технологических процессов на химических и нефтехимических предприятиях – задача сложная и требующая детальной проработки.

Многие параметры должны быть учтены при подборе: характеристики жидкости, условия эксплуатации, тип оборудования, на которое планируется установка уплотнения.

Стандарт API 682 – мощный инструмент, помогающий сделать правильный выбор торцевого уплотнения для конкретного применения.

Ниже представлены типы торцевых уплотнений по стандарту API Plan 682 и рекомендации в каких случаях какое уплотнение применять.

Одинарные торцевые уплотнения

API Plan 01 (План 01)

Описание: Внутренняя промывка с нагнетания насоса. Работает схоже с Plan 11

Где применять: Чистые, неагрессивные, невоспламеняющиеся жидкости. В качестве уплотнения горизонтальный стандартных насосов.

API Plan 02 (План 02)

Описание: Глухая уплотнительная камера

Где применять: Чистые, неагрессивные, невоспламеняющиеся жидкости.  В качестве уплотнения вертикальных мешалок

API Plan 03 (План 03)

Описание: Циркуляция жидкости создается с благодаря дизайну уплотнительной камеры, который позволяет предотвратить оседание твердых включений на поверхностях уплотнений.

Где применять: Грязные или загрязненные жидкости

API Plan 11 (План 11)

Описание: Внешняя промывка жидкости с нагнетания насоса через дроссель. План обвязки по умолчанию для одинарного уплотнения

Где применять: Чистые, неполимеризующиеся жидкости

API Plan 13 (План 13)

Описание: Рециркуляция из уплотнительной камеры насоса на всасывание насоса.

Стандартный план обвязки для вертикальных насосов

Где применять: Умеренные текучие среды с умеренным содержанием твердых веществ. Неполимеризующиеся жидкости.

API Plan 14 (План 14)

Описание: Подача промывки с нагнетания насоса и рециркуляция ее на всасывание насоса. Комбинация Плана 11 и Плана 13.

Где применять: Вертикальные насосы Чистые, умеренные текучие среды, неполимеризующиеся жидкости

API Plan 21 (План 21)

Описание: Подача промывки с нагнетания насоса на теплообменник. Теплообменник добавляется к обвязке по Плана 11. Тем самым промывка улучшает уровень отвода тепла.

Где применять: Высокотемпературное применение, обычно менее 177°C. Горячая вода более 80°C. Чистые, неполимеризующиеся жидкости.

API Plan 23 (План 23)

Описание: Подача промывки из уплотнительной камеры насоса через теплообменник. Стандартное применение при работе с горячей водой.

Где применять: Высокотемпературное обслуживание, горячие углеводороды. Котловая вода и горячая вода выше 80°C. Чистые, не полимеризующиеся жидкости.

API Plan 31 (План 31)

Описание: Подача промывки из нагнетания насоса через циклонный сепаратор. Отделенные твердые включения возвращаются на всасывание насоса.

Где применять: Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Например, вода с песком. Неполимеризующиеся среды.

API Plan 32 (План 32)

Описание: Подача промывки из внешнего чистого источника

Где применять: Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Высокотемпературное исполнение. Полимеризующиеся и/или окисляющие среды.

API Plan 41 (План 41)

Описание: Подача промывки из нагнетания через циклонный сепаратор и теплообменник. Комбинация Плана 21 и Плана 31.

Где применять Высокотемпературное исполнение (жидкости с температурой до +177°C). Загрязненные жидкости или жидкости с включениями. Например, вода с песком. Неполимеризующиеся среды.

Двойные торцевые уплотнения

API Plan 52 (План 52)

Описание: Затворная жидкость циркулирует без давления через бачок. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение

Где применять: для обвязки двойных уплотнений без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители

API Plan 53A (План 53А)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления через бачок. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

 API Plan 53B (План 53В)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления с мембранным аккумулятором. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для давлений выше, чем при обвязке по Плану 53А. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

API Plan 53C (План 53С)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давления с поршневым аккумулятором. Жидкость циркулирует с помощью откачивающего кольца в двойное уплотнение. Возможность динамического отслеживания давления в системе.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для давлений выше, чем при обвязке по Плану 53А. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители.

API Plan 54 (План 54)

Описание: Затворная жидкость циркулирует под давлением из внешнего источника.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров, теплоносители. Грязные, абразивные и полимеризующиеся среды.

API Plan 55 (План 55)

Описание: Затворная жидкость циркулирует без давления из внешнего источника.

Где применять: для обвязки двойных уплотнений без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Для жидкостей, которые могут затвердевать при контакте с атмосферой.

Промывка уплотнений

API Plan 62 (План 62)

Описание: Внешняя промывка со стороны атмосферы. В качестве промывочной среды чаще всего применяют пар, азот или воду.

Где применять: для предотвращения накопления твердых частиц на атмосферной стороне уплотнения и для защиты от обледенения. Применяется для одинарных торцевых уплотнений. Кристаллизирующиеся, окисляющиеся жидкости. Горячие углеводороды. Щелочи. Холодные жидкости с температурой ниже 0°C.

API Plan 65A (План 65А)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения

Где применять: может быть использовано как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 62. Используется с закрывающей втулкой дроссельной заслонки. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды

API Plan 65B (План 65В)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения

Где применять используется с закрывающей втулкой дроссельной заслонки. Для невоспламеняющихся и конденсирующихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды.

API Plan 66А (План 66А)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения с использованием двух дроссельных втулок в линию

Где применять может использоваться как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 65А, 65B. Для невоспламеняющихся и конденсирующихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды.

API Plan 66B (План 66В)

Описание: Внешний дренаж с контролем протечек на атмосферной стороне уплотнения с использованием дроссельной втулки и заглушки.

Где применять может использоваться как самостоятельная обвязка или с промывочным Планом 65А, 65B. Для воспламеняющихся и невоспламеняющихся сред. Применяется при удаленных локациях и критических условиях окружающей среды. Используется, когда добавляется контроль протечек на атмосферной стороне к уже существующему уплотнению.

Газовые уплотнения

API Plan 72 (План 72)

Описание: Буферная газовая система контроля состояния уплотнения без давления. В большинстве случаев с использованием азота, в качестве буферного газа.

Где применять: с двойными уплотнениями без давления. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Используются в комбинации с обвязками План 75 и/или План 76

API Plan 74 (План 74)

Описание: Затворная газовая система контроля состояния уплотнения под давлением. В большинстве случаев с использованием азота, в качестве затворного газа.

Где применять: с двойными уплотнениями под давлением. Для опасных, токсичных жидкостей. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Жидкости с умеренной температурой.

API Plan 75 (План 75)

Описание: Дренаж из уплотнительной камеры в сборник жидкости с последующим извлечением газа.

Где применять: может использоваться как самостоятельная обвязка или совместно с Планом 72. Для конденсирующихся при температуре окружающей среды жидкостях. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Агрессивные и токсичные жидкости.

API Plan 76 (План 76)

Описание: Вентиляция из уплотнительной камеры для удаления газа.

Где применять: может использоваться как самостоятельная обвязка или совместно с Планом 72. Для неконденсирующихся при температуре окружающей среды жидкостях. Легколетучие углеводороды, жидкости с высоким давлением насыщенных паров. Чистые, неполимеризующиеся, неокисляющиеся среды. Агрессивные и токсичные жидкости.

Материальное исполнение торцевых уплотнений

Хорошая работа уплотнения требует идеального прилегания поверхностей уплотнения даже при постоянном росте рабочей температуры.

Кроме того, высокие скорости вращения и высокие давления, при которых должны работать уплотнения, требуют оптимальной смазки и охлаждения.

Поэтому выбор подходящего материала уплотнительной поверхности является первым и самым важным шагом для длительной работы всего насосного агрегата. Рассмотрим основные материалы, используемые в торцевых уплотнениях.

Материальные исполнения колец трения

• Графит;
• PTFE;
• Стеллит;
• Хромированная сталь;
• Карбид вольфрама;
• Карбид кремния;

Материальные исполнения уплотнительных колец

• Бутадиен нитрильный каучук;
• Фторкаучук;
• Этиленпропилен;
• Перфторэластомер;
• Силикон;
• Неопрен;
• Афлас;
• PTFE;
• FEP;
• Графойл;

Основные производители

Выбор надежного торцевого уплотнения гарантирует безаварийную работу насосного агрегата в течение долгого времени. На данный на рынке представлено широкое разнообразие механических уплотнений, в том числе и российского производства. Купить торцевые уплотнения можно следующих изготовителей

Источник: https://RuPumps.com/nasosyi/uplotneniya-vala-nasosa/tortsevyie-uplotneniya.html

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

Торцевое механическое уплотнение — это уплотнение используемое во вращающемся оборудовании, для обеспечения герметизации вала, передающего механическую энергию к рабочему органу механизма, в таком оборудовании как насосы, компрессора, химические реакторы, вакуумные фильтры-сушилки, мешалки и т.д.

Торцевые уплотнения применяются для разделения двух сред с различными физическими свойствами и параметрами, предотвращая утечки. Такие механизмы применяются в нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, пищевой, фармацевтической промышленности и других отраслях.

В частности, мешалки и насосы встречаются на предприятиях, выпускающих алкогольные и безалкогольные напитки, минеральную воду, масло, молочную продукцию, пищевые добавки, продукты фармацевтики и т.д. Основным узлом торцевого уплотнения является пара трения. Материал, из которого она изготовлена, должен обладать износостойкостью и малым коэффициентом трения.

По конструкции торцевое уплотнение может быть внутренним и внешним, одинарным и двойным.

Группа компаний «АвтокомТехнолоджи» является официальным представителем производителя торцевых уплотнений Kroma Ltd (Сербия). Мы готовы предложить отличное качество по разумной цене. Наши специалисты в Москве смогут подобрать торцевые уплотнения для импортных насосов таких фирм как Grundfos, KSB, Hilge, Alfa Laval, APV, Wilo, Fristam, Ebara и т.д, а также аналоги торцевых уплотнений AESSEAL, Burgmann, John Crane, Roten, Vulcan. В нашем каталоге представлены различные типы торцовых уплотнений, что позволяет подобрать оптимальный вариант для успешного решения проблем на производстве.

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.

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 конструкций

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.

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 кроме одинарных существуют и двойные торцевые уплотнения. В зависимости от установки бывают одинарные 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 торцевое уплотнение.

Двойное торцевое уплотнение

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».

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.

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

Источник: https://superfb.site/domashnij-uyut/instrumenty-i-oborudovanie/tortsevye-uplotneniya-dlya-nasosov-vidy-materialy-izgotovleniya-pravila-primeneniya.html

1.4 Уплотнения применяемые в насосах

Важным условием
надежной работы центробежного насоса
является конструкция его уплотнения.
Основное
назначение уплотнений насосов —
ограничение или полное исключение
проникновения рабочей жидкости через
соединения полостей разного давления.

Все уплотнения
насосов делятся на контактные,
бесконтактные и комбинированные.
Контактные уплотнения имеют непосредственное
соприкосновение разделяющих деталей,
обеспечивают высокую плотность и
применяются главным образом в качестве
концевых уплотнений валов. К этому типу
относятся преимущественно сальники,
манжеты, торцевые уплотнения.
[ 9. Стр. 85–86]

Одинарное сальниковое
уплотнение. Является наиболее простым
и распространенным типом уплотнения
(называемым еще мягким сальником),
состоящим из колец квадратного сечения
без какой-либо пропитки либо пропитанных
маслом, графитом и т.п.

В насосах для перекачки нефти
не используется, так как требует более
частого обслуживания чем торцевые
уплотнения, а так же имеют более большую
утечку рабочей среды что не приемлемо
при перекачке взрыво– пожароопасных
продуктов.

Одинарное торцовое
уплотнение.
Применяется при перекачивании таких
жидкостей, утечка которых в больших
количествах во внешнюю среду недопустима.

Этот тип уплотнения требует высшей
точности изготовления, в том числе
шлифовки и протирки торцевых трущихся
уплотняющих поверхностей из силицированного
графита или керамики, и квалифицированного
обслуживания. Внешняя утечка при этом
уплотнении минимальна.

Двойное торцовое
уплотнение.

Отличается от одинарного тем, что состоит
из двух притертых уплотняющих поверхностей
и специального подвода затворной
жидкости на проток исключающей попадание
перекачиваемой жидкости во внешнюю
среду. Применяется в основном для
перекачивания химически активных,
взрывоопасных и легковоспламеняющихся
жидкостей.

В зависимости
от материала манжеты могут применяться
сухими или смазанными, либо пропитанными
различными смазками, чтобы снизить
износ и трение и повысить срок службы.
Так же как и сальниковое уплотнение не
используется в магистральных насосах,
из–за необходимости в частом обслуживании.

Бесконтактные
уплотнения бывают щелевые, лабиринтные
и динамические.

Щелевое бесконтактное
уплотнение разделяет полость высокого
давления между корпусом и колесом с
областью всасывания. Это уплотнение
находиться внутри насоса, постоянного
наблюдения и обслуживания не требует.

Лабиринтное
уплотнение —
это уплотнение
вала,
представляющее собой бесконтактное
уплотнение в
виде малого зазора сложной извилистой
формы. Уплотняющее действие основывается
на удлинении пути уплотнения
благодаря
попеременному расположению колец на
валу и неподвижном корпусе.

Применением
динамического уплотнения можно обеспечить
полную внешнюю герметичность насоса,
что важно при перекачивании радиоактивных,
токсичных и взрывоопасных жидкостей.

Основным недостатком таких уплотнений
является то, что они не уплотняют вал
при стоянке насоса,
поэтому
их часто выполняют в комбинации со —
стояночным уплотнением того или иного
типа.

Комбинированные
уплотнения представляют собой
конструктивное сочетание контактных
и бесконтактных уплотнений. Это наиболее
совершенные уплотнения, которые
применяються чаще всего в качестве
концевых, обеспечивая почти полную
герметизацию вала.

Примером таких могут
служить конструктивное сочетание
торцевых и манжетных уплотнений,
динамических торцевых и другие комбинации.
На рис 1 показано расположение уплотнений
в магистральном центробежном
одноступенчатом насосе двустороннего
входа.

В таких насосах применяются два
типа уплотнений: бесконтактные щелевого
типа 7 и контактные концевые, в качестве
которых используются торцевые уплотнения
8. Размещение и функции этих уплотнений
видны из рис 1.

Если в щелевых
уплотнениях допускаются значительные
утечки, поскольку эти уплотнения
внутренние, то выход рабочей среды через вал насоса почти не допускаются
по условиям охраны труда и техники
безопасности (утечки через сальниковые
уплотнения не более 60 капель в минуту
и 0,3 л/час в торцовых уплотнениях).

Основное требования
к уплотнениям: герметичность, долговечность,
способность надежно работать при
заданной температуре, давлении, скорости
движения и различных жидкостях. [
9. Стр. 85–86]

Источник: https://StudFiles.net/preview/6869267/page:4/

Торцевые уплотнения в насосах — теория работы, типы, конструкции, технологии.. Статьи компании «ТОВ «Дисковые Технологии»»

Торцевое уплотнение – это устройство, которое образует вращающееся уплотнение между подвижной и неподвижной частями. Оно было разработано для устранения недостатков сальниковой набивки. Утечка может быть снижена до уровня соблюдения экологических ста

Торцевое уплотнение – это устройство, которое образует вращающееся уплотнение между подвижной и неподвижной частями. Оно было разработано для устранения недостатков сальниковой набивки. Утечка может быть снижена до уровня соблюдения экологических стандартов государственных регулирующих органов и затраты на техническое обслуживание и ремонт также могут быть снижены.

Преимущества торцевого уплотнения по сравнению с обычной сальниковой набивкой:

1. Отсутствие или ограниченная утечка перекачиваемой жидкости.
2. Уменьшение трения и потери мощности насоса.
3. Уменьшение  износа вала и втулки.
4. Сокращение расходов на обслуживание.
5. Возможность использования при более высоких давлениях и более агрессивных средах.
6. Широкое разнообразие конструкций позволяет использовать торцевые уплотнения почти во всех насосах.

Рисунок 1. Одинарное торцевое уплотнение

Основы торцевого уплотнения

Все торцевые уплотнения состоят из трех основных базовых наборов частей как показано на рисунке 1.

1. Набор первичного герметизирующего уплотнения: один вращающийся и один стационарный, представлен на рисунке 1 как уплотнительное кольцо и запрессованная деталь (прокладка).
2. Набор вторичного уплотнения, известный как сальниковая набивка вала и запрессованные детали (прокладки) таких как уплотнительные кольца, клинья и V-образные кольца.
3. Герметизирующие торцевые уплотнения включая уплотнительные кольца сальника, манжеты, компрессионные кольца, шпильки, пружины и гофрированные трубки.

Как работает торцевое уплотнение.

Первичное герметизирующее уплотнение достигается с помощью двух очень плоских полированных поверхностей, которые создают сложный путь, перпендикулярный пути утечки (препятствуют утечке). Трущийся контакт между этими двумя плоскими поверхностями сводит утечку к минимуму.

Как и во всех уплотнениях, одна поверхность установлена неподвижно в корпусе, а другая зафиксирована и вращается вместе с валом. Одна из поверхностей, как правило, выполнена из износостойкого материала, таких как угольный графит.

Другая, как правило, из относительно стойкого материала твердого материала как карбид кремния. Разнородные материалы, как правило, используют для стационарных прокладок и вращающихся кольцевых уплотнителей, чтобы предотвратить прилипание этих двух поверхностей.

Существуют четыре основных точки уплотнения в торце торцевого уплотнения (рисунок 2). Первичное уплотнение – это торцевая поверхность уплотнения, точка А. Путь утечки в точку В блокируется либо уплотнительными кольцами, V-образным кольцом, либо клином. Пути утечек в точки С и Д блокируются прокладками или уплотнительными кольцами.

Поверхности в типичных торцевых уплотнениях смазываются граничным слоем газа или жидкости. При разработке уплотнений с желаемыми параметрами протечек, ресурсом уплотнения, энергопотреблением, проектировщик должен учесть, как поверхности будут смазываться и принцип их смазывания.

Для выбора наилучшей конструкции уплотнения необходимо иметь как можно больше информации о рабочих условиях и перекачиваемой среде. Полная информация о продукте и окружающей среде позволяет выбрать наилучшее уплотнение для данного применения.

Рисунок 2. Точки уплотнения торцевого уплотнения

Типы торцевых уплотнений

Торцевые уплотнения можно разделить на несколько типов и конструкций:

Сталкиватель

Включение вторичного уплотнения, которые перемещаются аксиально вдоль вала или втулки необходимо для поддержания контакта уплотнительных поверхностей. Эта функция компенсирует износ по передней поверхности уплотнения и биения из-за смещения.

Преимуществом толкателя является его относительная дешевизна и коммерческая доступность в широком диапазоне размеров и конфигураций.

Его недостатком является то, что он может вызвать смещение вторичного уплотнения и коррозионное истирание вала или втулки.

Без сталкивателя

Уплотнение без сталкивателя или сильфон не должны двигаться по валу или втулке для поддержания контакта поверхностей торцевого уплотнения.

Основными преимуществами являются способность работать при высоких и низких температурах, и отсутствие необходимости во вторичном уплотнении (нет склонности смещению вторичного уплотнения).

Недостатком этого типа уплотнения является то, что поперечные сечения сильфона должны быть модернизированы для использования в агрессивных средах.

Несбалансированные

Они недороги, утечки малы, а также они более стабильны под воздействием вибрации, отклонении от соосности и кавитации. Недостатком является их относительно низний предел давления. Если равнодействующая сила, действующая на уплотнительные поверхности, превышает предел давления, то смазочная плёнка между поверхностями выдавливается и уплотнение будет работать по сухому ходу.

Сбалансированные

Сбалансированные уплотнения имеют более высокий предел давления, низкую нагрузку на уплотнительные поверхности и выделяют меньше тепла.

Это делает их наиболее подходящими при перекачивании жидкостей с низкой смазывающей способностью и высоким давлением насыщенных паров, таких как лёгкие углеводороды.

Обычные

Примером таких уплотнений являются те, которые требуют установку и выравнивание уплотнения (одинарное, двойное, тандем) на валу или втулке насоса. Хотя установка торцевого уплотнения относительно проста, на сегодняшний день делается акцент на снижении стоимости технического обслуживания и тем самым приводит в предпочтению картридж уплотнений.

Картридж

Основная выгода, конечно, заключается в отсутствии необходимости присоединительных размеров для их установки. Картриджевые уплотнения снижают эксплуатационные затраты и уменьшают возможные ошибки при установки уплотнения.

Конструкции торцевых уплотнений

Одинарное внутреннее

Это наиболее распространенный тип торцевого уплотнения. Эти уплотнения легко изменены для обеспечения буферной системы промывки уплотнений и могут быть сбалансированы, чтобы выдерживать высокие давления среды. Рекомендуется применять для неагрессивных и агрессивных жидкостей с удовлетворительными смазывающими свойствами, когда стоимость не превышает стоимости двойного торцевого уплотнения.

Одинарное внешнее

Если очень агрессивная жидкость имеет хорошие смазывающие свойства, внешнее уплотнение является экономичной альтернативой дорогим металлам, необходимым для обеспечения коррозионной стойкости во внутренних уплотнениях. Недостатком является незащищённость от воздействия ударов и гидравлических давлений, поэтому уплотнения имеют низкие пределы давления (сбалансированные и несбалансированные).

Двойное (двойное под давлением)

Такая конструкция рекомендуется для жидкостей, которые не совместимы с одинарным уплотнением (т.е. жидкости, которые являются токсичными, опасными (по охране окружающей среды), содержащие абразив или едкие вещества, требующие дорогостоящих металлов).

Кроме того, металл внутренней части уплотнения никогда не подвержен воздействию перекачиваемых жидкостей, вязкие, абразивные и термореактивные жидкости легко герметизируются без необходимости в больших затратах.

Кроме того, последние испытания показали, что срок службы двойного торцевого уплотнения практически не меняется при изменении технологических параметров работы насоса. Это является существенным преимуществом в пользу двойного торцевого уплотнения.

Окончательное решение при выборе между двойным или одинарным уплотнениями определяется стоимостью уплотнения, стоимостью эксплуатации, а также нормами промышленных выбросов в окружающую среду при протечки торцевого уплотнения.

Двойной газовый барьер (под двойным давлением)

Очень похож на картриджное двойное уплотнение. Уплотнение инертным газон, например азот, используется в качестве смазочного материала поверхности и охлаждающей жидкости вместо системы охлаждающей жидкости,  или промывки струёй жидкости, как у обычных или картриджных двойных уплотнений.

Эта концепция была разработана так как многие барьерные жидкости обычно используются в двойных торцевых уплотнениях и, уже не могут использоваться согласно новым нормам состава выбросов.

В качестве газового барьера, в уплотнениях используют азот или воздух в качестве безвредного и недорогого, который помогает предотвратить выброс продуктов в атмосферу и полностью соответствует нормам выбросов.

Уплотнения с двойным газовым барьером необходимо использовать, при перекачивании токсичных или опасных жидкостей, которые регламентированы или в ситуациях, когда требуется повышенная надёжность.

Тандем (двойное без давления)

Уплотнения «Тандем» предотвращают обледенение легких углеводородов и других жидкостей, температура которых может опускаться ниже атмосферной точки замерзания воды в воздухе (32F или 0С).

(Типичные жидкости, обладающее буферными свойствами — этиленгликоль, метанол и пропанол). Уплотнения «Тандем» также увеличивает надёжность.

Если обычное уплотнение выходит из строя, внешнее уплотнение может взять на себя функцию технического обслуживания.

Выбор торцевого уплотнения

Правильный выбор торцевого уплотнения может быть сделан только, когда имеется полная информация об условиях эксплуатации.

1. Жидкость
2. Давление
3. Температура
4. Характеристики жидкости
5. Надёжность и нормы выброса

1. Жидкость

В первую очередь должна быть определена рабочая жидкость. Металлические детали должны быть коррозионно-устойчивы, как правило, это сталь, бронза, нержавеющая сталь или Hastelloy.

Сопрягаемые поверхности также должны противостоять коррозии и износу. Например углерод, керамика, карбид кремния или карбид вольфрама.

Стационарные элементы уплотнения Buna, EPR, Viton and Teflon являются наиболее часто используемыми.

2. Давление

Собственно тип уплотнения, сбалансированное или несбалансированное, основывается на давлении уплотнения и его размерах.

3. Температура.

В частности, определяет использование деталей уплотнения. Материалы должны быть выбраны в соответствии с температурой жидкости.

4. Характеристики жидкости

Абразивные жидкости вызывают чрезмерный износ и сокращают срок службы уплотнения. Двойные уплотнения или система промывочной жидкости от внешнего источника позволяют использовать торцевые уплотнения на этих трудных жидкостях. При перекачивании лёгких углеводородов сбалансированные уплотнения часто используются с целью увеличения срока службы уплотнения, хотя давление и низкое.

5. Надёжность и нормы выброса

Выбранный тип уплотнения и его конструкция должны отвечать желаемой надёжности и стандартам выброса. Двойное уплотнение и уплотнение с двойным газовым барьером являются предпочтительными.

Оригинал статьи — https://www.sealing.com.ua/news/?sid=230

Источник: https://diskpumps.com.ua/a289800-tortsevye-uplotneniya-nasosah.html

Торцевое уплотнение вала насоса: принцип работы

Содержание:

Принцип работы торцевых уплотнений

Торцовые уплотнения де-факто стали основным вариантом уплотнения вала центробежных насосов, выпускаемых в настоящее время. Главным элементом торцового уплотнения является пара трения, состоящая из неподвижного и вращающегося колец, которые соприкасаются по плоским торцам.

Соприкасающиеся плоские торцы уплотнения имеют очень точную обработку, позволяющую достичь отклонения от плоскости не более 1 мкм. Это обеспечивает минимальный технически возможный зазор между кольцами пары трения и, соответственно, минимальную утечку через контактирующие кольца.

Для снятия тепла, выделяющегося при работе уплотнения, необходима циркуляция жидкости вокруг пары трения.

ТОРЦЕВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Одинарное торцовое уплотнение имеет одну пару трения и применяется для жидкостей, не являющихся химически агрессивными, токсичными, взрывоопасными. Для уплотнения вышеперечисленных жидкостей применяются торцовые уплотнения, содержащие две пары трения.

Возникает вопрос, как обеспечить снятие тепла с пары трения, описанное ранее? Ведь перекачиваемая жидкость не может быть использована для этого. Поэтому двойное торцовое уплотнение всегда оснащается системой обеспечения, которая должна создать условия циркуляции так называемой затворной жидкости вокруг двух пар трения.

Обычно затворную жидкость выбирают исходя из того, что она должна быть химически инертной по отношению к перекачиваемой жидкости и материалам уплотнения, а главное – её утечка в окружающую среду не должна быть опасна для обслуживающего персонала.

Затворная жидкость между парами трения может иметь давление меньшее, чем уплотняемая жидкость, либо, наоборот, большее (на 0,1..0,2 МПа).

Первый вариант, называемый Plan 52по API 682,используют, когда не допускается попадание затворной жидкости в уплотняемую жидкость.

Второй вариант – Plan 53поAPI 682 применяют, если категорически не допускается выход уплотняемой среды за пределы корпуса насоса, а также для жидкостей с высоким давлением насыщенного пара (около кипящих) или жидкостей с повышенным содержанием абразивных частиц.

При работе уплотнения происходит хоть и небольшая (ориентировочно не более 30..200 мл/час в зависимости от размеров и условий работы уплотнения), но всё же утечка жидкости. Поэтому уровень затворной жидкости в бачке постепенно изменяется. Если же происходит разрушение одной или обеих пар трения уплотнения, то уровень жидкости в бачке изменяется стремительно.

Это свойство системы обеспечения используется для диагностики работы торцового уплотнения насоса в условиях его эксплуатации. При оснащении системы уплотнения датчиками уровня, давления и температуры, такая диагностика, а также аварийный останов насоса, выполняются дистанционно средствами АСУТП.

БАЧОК ТОРЦЕВОГО УПЛОТНЕНИЯ НАСОСА: ПРИНЦИП РАБОТЫ

Условимся считать пару трения, которая разделяет уплотняемую жидкость и затворную жидкость – первой, а пару трения, которая разделяет затворную жидкость и окружающую среду – второй.

В случае системы Plan52 при нормальной эксплуатации происходит утечка уплотняемой жидкости в контур системы обеспечения, а утечка затворной жидкости с небольшой примесью уплотняемой жидкости – в окружающую среду. При разрушении первой пары трения уровень жидкости в бачке будет быстро повышаться за счет уплотняемой жидкости. При разрушении второй или обеих пар трения уровень жидкости в бачке будет быстро снижаться за счет выхода жидкости в окружающую среду. Превышение или снижение уровня затворной жидкости фиксируется с помощью реле уровня, установленных на бачке системы обеспечения. Полученный от реле уровня сигнал используется для сигнализации и аварийного отключения насоса.

В случае системы Plan53 при нормальной эксплуатации затворная жидкость находится под давлением, которое измеряется манометром (для АСУТП параллельно с манометром устанавливается реле давления или преобразователь давления). Утечка затворной жидкости происходит и в окружающую среду, и в уплотняемую жидкость. В случае разрушения любой из пар трения, или обеих сразу, затворная жидкость под давлением газа в бачке выходит в уплотняемую жидкость и/или в окружающую среду. Этот процесс сопровождается падением давления в бачке и падением уровня затворной жидкости в бачке. Оба явления фиксируются с помощью реле давления и реле уровня, установленных на бачке системы обеспечения.Полученные от реле сигналы используются для сигнализации и аварийного отключения насоса.

Вам нужен центробежный насос с двойным торцевым уплотнением? Звоните нашим специалистам по телефону 8 800 777 0379 или отправляйте заявку на [email protected].

Источник: https://villina.ru/o-kompanii/articles/tortsevoe-uplotnenie-vala-nasosa-printsip-raboty/