Механическое уплотнение вала насоса. Торцевое уплотнение. двойное торцевое уплотнение: гост. Выбор торцевого уплотнения
Торцевое уплотнение - это устройство, которое образует вращающееся уплотнение между подвижной и неподвижной частями. Они были разработаны 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.
Это может быть достигнуто путем первоначального затягивания пальцев и дальнейшего затягивания с ½ до ¾ оборотов. Затяжка может привести к искажению поверхностей уплотнений. Уплотнительные узлы патронного типа снабжены осевыми пластинами, которые удерживают сборку вместе перед установкой в оборудование. Удостоверьтесь, что осевые пластинчатые пластины выведены из канавок, установленных на втулке вала после их установки. Перед установкой механического уплотнения следите за тем, чтобы перед запуском оборудования и во время его работы следить за ним.
Преимущества торцевого уплотнения по сравнению с обычной сальниковой набивкой:
- Отсутствие или ограниченная утечка перекачиваемой жидкости.
- Уменьшение трения и потери мощности насоса.
- Элимирование вала или втулки износа.
- Сокращение расходов на обслуживание.
- Возможность использования при более высоких давлениях и более агрессивных средах.
- Широкое разнообразие конструкций позволяет использовать торцевые уплотнения почти во всех насосах.
Рисунок 1. Одинарное торцевое уплотнение
Как продлить срок службы
Оборудование должно быть согласовано с водителем в соответствии с рекомендациями производителя. Проверьте вал на свободное перемещение. Вручную поверните вал на несколько оборотов. Если вал связывается по какой-либо причине, исследовать и исправлять его. Активируйте все вспомогательные системы, такие как заподлицо, гашение, барьерные линии и выпустите сальниковый блок, пока не будет освобожден весь захваченный воздух. Оборудование должно работать без вибрации. Никакой шум не должен поступать из сальника.
Крышки и камеры уплотнения насосов
Чрезмерного выделения тепла не должно быть. Это может быть связано с неподвижными частями, контактирующими с вращающимся валом или вращающимися уплотнительными частями, контактирующими с корпусом оборудования. Небольшая утечка должна прекратиться, когда лица «изнашиваются».
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. Мягкая сторона обычно имеет менее сопряжённые поверхности и обычно называется истирающаяся кромка.
Если необходимо провести динамическое испытание уплотнения, оно должно выполняться при максимальном давлении в набивке. Уплотнение следует проверять не менее 3 часов. Утечка должна быть меньше, чем указано в заказе на поставку. Если в заказе на поставку не указана скорость утечки, считается приемлемой утечка со скоростью от 2 до 3 капель в минуту.
Срок службы уплотнения завершается, когда лицо полностью изношено. Если лицо полностью изношено, причина отказа очевидна, и дальнейший осмотр не требуется, если это не произошло за очень короткое время. Если обе поверхности не повреждены, детали уплотнения должны быть проверены. Основные проблемы с уплотнением и возможные причины таковы.
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.
Коэффициент нагрузки характеризует и определяет отношение гидравлически неуравновешенной области и площади поверхности уплотнения. Рисунок 7 Уплотнение вала. По этой причине в высоконапорных и высокоскоростных приложениях используются только сбалансированные механические уплотнения. Наряду с гидравлическим усилием закрытия пружинные усилия обеспечивают дополнительную осевую силу, действующую на уплотняющий зазор. Пружины могут использовать открытую или закрытую конструкцию и быть в контакте с обрабатываемой жидкостью или нет; они могут или не могут передавать крутящий момент.
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
Центральная пружина, коническая или цилиндрическая, смонтирована на валу в виде одиночной пружины. Многоступенчатое устройство, состоящее из концентрически расположенных нескольких пружин.
- Метальные сильфоны.
- Волновые пружины.
Как и в случае сальниковых уплотнений, механические уплотнения доступны в различных конструкциях и конфигурациях для работы с различными условиями эксплуатации. В общем, достаточная доля тепла трения, генерируемого в уплотняющем зазоре, может быть перенесена в жидкость, обработанную и рассеиваемую от корпуса уплотнения вала до атмосферы через конвекцию. Рис. 9 Уплотнение вала Несбалансированное механическое уплотнение с неподвижным пружинным узлом: эта конструкция используется для более высоких скоростей скольжения и гарантирует, что пружины могут надежно выполнять свою задачу. Рис. 10 Уплотнение вала.
- Если обрабатываемая жидкость холодная, тепло трения поглощается самой жидкостью.
- Один из вариантов - резиновое сильфонное уплотнение.
Рисунок 2. Точки уплотнения торцевого 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 превышать стоимости двойного торцевого уплотнения.
Рисунок 8 Уплотнение вала: механическое уплотнение с одним пружинным и уплотнительным кольцом. Рис. 9 Уплотнение вала: торцевое уплотнение сильфонного типа. Рисунок 10 Уплотнение вала: механическое уплотнение с неподвижным пружинным узлом.
- Одиночное уплотнение.
- Рисунок 11 Уплотнение вала.
В случае устройств «спина к спине» барьерная жидкость подается в пространство между двумя механическими уплотнениями. Его давление должно составлять ок. 10% и, по меньшей мере, 2-3 бар, выше давления жидкости, обрабатываемой насосом. Эта барьерная жидкость гарантирует, что текучая среда не течет в атмосферу. Прежде чем рассматривать эту схему, следует установить, будет ли насос с нулевой утечкой, такой как или будет более подходящим для применения.
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).
Поскольку барьерная жидкость поглощает тепло трения, генерируемое двумя механическими уплотнениями, оно должно циркулировать, то есть удаляться из уплотнительной полости, охлаждаться и возвращаться к уплотнениям. Давление барьерной текучей среды генерируется системой барьерной жидкости или усилителем давления. Если протекающая жидкость, обработанная насосом, имеет тенденцию к кристаллизации при контакте с воздухом, следует использовать уплотнительное устройство, содержащее два резиновых уплотнения сильфона.
Торцевое уплотнение BSF
Важно, чтобы охлаждающая жидкость и жидкость были совместимы. Рисунок 12 Уплотнение вала. Рисунок 12 Уплотнение вала: два механических уплотнения в тандемном расположении. Вместо использования торцевого торцевого уплотнения также можно установить простой уплотнительный элемент, такой как уплотнительное кольцо или уплотнительное кольцо. Он устанавливается в качестве резервного уплотнения для основного уплотнения, чтобы предотвратить утечку и безопасно и надежно рассеять.
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). Преимущества двойных уплотнений в том, что они имеют в пять раз больший срок службы, чем одинарные при тяжёлые условиях работы. 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.
Тандемные уплотнения используются, когда высокое давление внутреннего насоса требует распределения с двумя механическими уплотнениями. Затем уровень давления барьерной жидкости лежит между давлением, подлежащим герметизации, и атмосферным давлением. Давление, обрабатываемое внутренним уплотнением, соответствует разности между давлением, подлежащим герметизации, и давлением барьерной текучей среды; давление, обрабатываемое наружным уплотнением, соответствует разнице между давлением барьерной жидкости и атмосферным давлением.
Замечания по эксплуатации
Барьерная жидкость должна циркулировать, чтобы рассеивать тепло трения, создаваемое уплотнениями. Рис. 13 Уплотнение вала. Рисунок 13 Уплотнение вала: три механических уплотнения работают последовательно. Эти типы механического уплотнения используются в кипящих или напорных водяных реакторах атомных электростанций и устанавливаются в основные насосы охлаждающей жидкости для герметизации чрезвычайно высоких давлений.
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)
Увеличенная камера уплотнения
Например, трехступенчатое уплотняющее устройство используется для уплотнения давления 160 бар в реакторе с водой под давлением. Давление должно распределяться через вспомогательную систему, например. трехступенчатая каскадная система дросселей, расположенных в уплотнениях «обводных линий». Определенное количество воды протекает через обводную линию. Таким образом, давление уменьшается примерно на 33% на каждом дросселе. Уменьшенное давление на выходе каждой ступени рабочее давление для входа следующей ступени.
Очень похож на картридж 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 картридж 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.
Это дросселирование и рециркуляция барьерной жидкости обеспечивают снижение давления и теплоту трения, удаляемую с ступеней уплотнения. В случае насосов подачи котла уплотнения должны справляться с высокими скоростями скольжения, теплопередачей от обрабатываемой жидкости и теплом, создаваемым трением. Рисунок 14 Уплотнение вала. Рисунок 14 Уплотнение вала: механическое уплотнение для высоких скоростей скольжения с камерой охлаждения рубашки.
Торцевые уплотнения насосов
Температура зазора уплотнения обычно выше, чем температура жидкости в корпусе уплотнения. Насосные винты, отверстия в защитной втулке вала или небольшие насосные диски служат в качестве насосных устройств. Рисунок 15 Уплотнение вала. Рисунок 15 Уплотнение вала: Охлаждающий контур механического уплотнения, установленного в подающем насосе котла.
Тандем (двойное без давления)
В соответствии с нормами здравоохранения, безопасности и охраны окружающей среды, тандем уплотнения используются для перекачивания таких продуктов как винилхлорид, окись углерода, лёгкие углеводороды, а также широкий спектр других летучих, токсичных, канцерогенных или опасных жидкостей.
Магнитные фильтры обеспечивают чистоту циркулирующей воды. При использовании насосов с высокой удельной скоростью вентиляторный резервуар необходим для надежного удаления воздуха из циркуляционной жидкости. Опасность механического уплотнения может возникнуть, если насос работает без заполнения жидкости и в случае значительного попадания газа, высокой температуры или испарения обрабатываемой жидкости. Из-за низкой плотности газ в большинстве случаев всегда стремится к меньшим диаметрам, что является уплотняющим зазором уплотнений.
Тандем уплотнения 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 являются этиленгликоль, метанол и пропанол). Тандем уплотнения также увеличивает надёжность. Если обычное уплотнение выходит из строя, внешнее уплотнение может взять на себя функцию технического обслуживания.
Наличие воздуха в этом пространстве приводит к сухому ходу, а также препятствует достаточной теплоотдаче из уплотняющего зазора, что приводит к тепловой перегрузке поверхностей уплотнения и механическому уплотнению в течение очень короткого времени. Внешние схемы охлаждения не используются, если потери тепла, создаваемые уплотнением, могут рассеиваться в атмосферу через свободную конвекцию и тепловое излучение. Рисунок 16 Уплотнение вала. Рисунок 16 Уплотнение вала: механическое уплотнение, с воздушным охлаждением с помощью охлаждающих ребер.
Выбор торцевого уплотнения
Правильный выбор торцевого уплотнения может быть сделан только, когда имеется полная информация об условиях эксплуатации.
- Жидкость
- Давление
- Температура
- Характеристики жидкости
- Надёжность и нормы выброса
1. Жидкость
В первую очередь должна быть определена рабочая жидкость. Металлические детали должны быть коррозионно-устойчивы, как правило, это стали, бронзы, нержавеющие стали 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.
Другие формы охлаждения включают в себя крыльчатку вентилятора, установленную на валу насоса, для усиления конвекции. Рисунок 16 Уплотнение вала и параллельно оси вала. Рис. 17 Уплотнение вала Рисунок 17 Уплотнение вала: механическое уплотнение, охлаждается с помощью колеса вентилятора. В случае неохлаждаемых механических уплотнений, работающих при высоких температурах, температура в уплотняющем зазоре обычно выше, чем температуры в запечатывающих зазорах, описанных до сих пор. Это означает, что граница между жидкой и паровой фазами в уплотняющем зазоре неизбежно сдвигается к впускному отверстию уплотняющего зазора, что увеличивает риск недостаточной смазки.
2. Давление
Собственно тип уплотнения, сбалансированное или несбалансированное, основывается на давлении уплотнения и габаритах уплотнения.
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.
Камеры уплотнения большого диаметра
Разработанная в середине 80х, увеличенная камера уплотнения с увеличенным радиальным зазором между механическим уплотнением и стенкой камеры уплотнения обеспечивают лучшую циркуляцию жидкости. Улучшенная смазка и отвод тепла от уплотнения (охлаждение) продлевает срок службы уплотнения и снижает эксплуатационные затраты.
Увеличенная камера уплотнения
Улучшает циркуляцию жидкости без использования внешней промывки. Даёт такие преимущества как снижение эксплуатационных расходов, отсутствие необходимости использования системы обвязки, снижение расходов на электроэнергию (связанные с системой промывки уплотнения) и увеличивает надёжность уплотнения. Конические отверстия камеры уплотнения обычно совместимы с химическими насоса ANSI. В насосах по API используются обычные увеличенные камеры уплотнения. В насосах для перекачки бумажной массы используются как обычные увеличенные камеры уплотнения, так и камеры уплотнения с большими коническими отверстиями. Только камеры уплотнения с коническими отверстиями с модификаторами потока обеспечивают надёжность при эксплуатации как с так и без твёрдых частиц, воздуха и пара.
Обычная камера уплотнения с коническими отверстиями
Работа торцевого уплотнения нарушается, когда в жидкости присутствуют твёрдые частицы или пары. Обычная камера уплотнения с коническими отверстиями применяют для увеличения срока службы уплотнения при перекачивании жидкостей, содержащих твёрдые частицы или пары. Уплотнения в такой рабочей среде выходят из строя преждевременно из-за содержания твёрдых частиц или паров. Как результат сильная эрозия уплотнения и деталей насоса, повреждение поверхностей уплотнения и работа по сухому ходу.
Модифицированная камера уплотнения с осевыми ребрами:
Хороша при перекачке жидкостей содержащих воздух, и маленькие твёрдые частицы.
Этот тип камеры уплотнения обеспечивает больший срок службы уплотнения при содержании в жидкости воздуха или паров. Осевые ребра предотвращают захват паров за счёт улучшения циркуляции потока в камере уплотнения. Вероятность работы по сухому ходу исключена. Кроме того, твёрдые частицы содержанием менее 1% также не являются проблемой.
На пути твёрдых частиц / жидкостей возникает новый режим течения. В следствие перекачивания жидкостей со значительным содержанием твёрдых частиц (более 1%) возможна залипание пружины уплотнения или сильфона, попадание твёрдых частиц на поверхности уплотнения и окончательная поломка уплотнения.
Контроль состояния среды
Контроль состояния среды необходим для надежной работы торцевое уплотнение производители уплотнений предлагают различные меры для борьбы со следующими проблемами:
- Коррозия
- Температурный контроль
Рисунок 3 и 4
Коррозия
Коррозии можно избежать путём выбора коррозионно-стойких материалов торцевого уплотнения. Когда это трудно, то возможно исполнение наружной закачки в пласт жидкости или газа из нержавеющих материалов. Одинарные и двойные уплотнения могут быть использованы, когда заказчик ошибается по поводу свойств перекачиваемой среды.
Температурный контроль
При вращении уплотнения поверхности трения находятся в контакте. Таким образов выделяется тепло, и если это тепло не отводится, то температура в камере уплотнения может увеличиться и стать причиной выхода из строя уплотнения. Простая обводная трубка отводит тепло производимое в результате контакта поверхностей трения. (рисунок 3). Для более высоких температур, обводную трубку должна проходить через охладитель (рисунок 4). Подвод внешней жидкости также может использоваться.
Грязные или несовместимые среды
Торцевые уплотнения обычно плохо работают с жидкостями, содержащими твёрдые включения или кристаллизующимися при контакте с атмосферой. В данном случае пропускание обводной трубки через фильтр, циклонный сепаратор или фильтр обеспечивает очистку жидкости для смазки поверхностей трения.
Фильтры эффективны для частиц размером на 40 меш более отверстия фильтра.
Цилконные сепараторы эффективны для твёрдых частиц диаметром 10 микрон или более, если они имеют удельный вес 2,7 и насос обеспечивает перепад давления 30-40 атмосфер. Фильтры задерживают частицы от 2х микрон и более.
Если доступна внешняя промывка чистой жидкостью, то это наиболее безотказная система. Манжетное уплотнение или дроссель имеют возможность регулирования потока вводимой жидкости до 1/8 GPM. Охлаждающий тип уплотнения используется при работе с жидкостями, имеющими тенденцию к кристаллизации при контакте с воздухом. Вода или пар, пропускаемый таким образом решить эту проблему. Другие системы поставляются в соответствии с требованиями обслуживания.
Максимальная гибкость уплотнения - Динамическое уплотнение.
Для устранения проблем, связанных с торцевым уплотнением и сокращения расходов на ремонт и обслуживание.
Динамические уплотнения предназначены для работы с жестким средами, там где обычные торцевые уплотнения или сальниковые набивки требуют постоянного дорогостоящего обслуживания. Главным преимуществом является то, что посредством запатентованной конструкции не требуется внешнее водяное уплотнение, тем самым устраняя утечки, загрязнение перекачиваемой среды, разбавление продукта и проблем, связанных с регламентными работами по контролю за уплотнениями
Торцевое уплотнение - один из самых распространённых типов уплотнительных элементов в технике. Этот тип уплотнений широко применяется в насосах, компрессорах, технологическом оборудовании химических производств.В некоторых отраслях, таких как химическая промышленность, эти уплотнения играют ведущую роль.
Рис.1 Торцевое уплотнение
Особенностью конструкции торцевого уплотнения является то, что герметичность достигается за счет плотного прижатия двух деталей (вращающейся и неподвижной) по торцевым плоскостям. Пара трения, выполняющая роль основного уплотнительного элемента, изготавливается из специальных материалов и с высоким качеством обработки поверхностей трения для обеспечения максимальной герметичности. Как правило, уплотнения этого типа применяются для герметизации быстро вращающихся валов машин, таких как валы насосов, компрессоров, различных химических аппаратов (реакторов, мешалок и т.д.). Это связано с тем, что все остальные типы уплотнений, не столь эффективны и не могут обеспечить высокий уровень герметичности, что особенно актуально при герметизации агрессивных или ядовитых сред.
Справка:
Исторически, для герметизации узлов типа вал-корпус применялись (См. Рис.2).
Может быть полезно:
<>
Компании имеющие отношение к данному типу уплотнений:
