Затворная жидкость для торцевых уплотнений что это

Ответы на часто задаваемые вопросы

Как работать с насосами, в которые установлены двойные торцевые уплотнения? Что использовать в качестве затворной жидкости?

Затворная жидкость заливается следующим образом:

Уровень заливки – до указателя уровня (см. красную наклейку). В бачке могут оставаться пузырьки воздуха, поэтому в течение часа после включения электронасоса необходимо следить, чтобы уровень затворной жидкости не снижался. При необходимости – долить.

Внимание! Некоторое количество воздуха в бачке всё же необходимо для компенсации теплового расширения затворной жидкости при нагреве.

Какое давление может быть в бачке с затворной жидкостью?

В насосах, в которых торцевые уплотнения расположены способом «тандем», давление в бачке не должно превышать 0,2кГс/см2. Это вариант Рис.1 с выносным бачком и вариант Рис.2 со встроенным бачком. В противном случае, при работе насоса на вакууме или при высокой температуре возможно перетекание затворной жидкости в корпус насоса через первое торцевое уплотнение.

Если уровень жидкости в бачке резко упал, или колеблется в соответствии с давлением в корпусе насоса, значит вышло из строя первое торцевое уплотнение и требуется его срочная замена.

В насосах, в которых торцевые уплотнения расположены способом «спина к спине» (рис.3), давление в бачке должно быть больше давления в корпусе насоса на 0,2 ….. 0,5кГс/см2, иначе перекачиваемая жидкость из корпуса насоса через первое торцевое уплотнение попадёт в бачок.

Конструкция насосов с двойным торцевым уплотнением и выносным бачком для затворной жидкости была доработана нами с целью упрощения процесса сборки – разборки, в т. ч. при ремонте или замене торцевого уплотнения, а так же для сохранения герметичности соединений в процессе транспортировки.Теперь нами рекомендуется конструкция насоса со встроенным бачком.

Механики, производящие монтаж и эксплуатацию электронасосов со встроенным баком оценят надёжность работы насосов и уменьшение их габаритных размеров.

Как работать с насосами, у которых встроенный бачок для затворной жидкости (размещен между фланцем двигателя и корпусом насоса)?

-Затворная жидкость заливается в цилиндрическую полость между корпусом насоса и электродвигателем через штуцер 3/4”.
-Жидкость заливается до основания штуцера (см.красную наклейку), при этом в цилиндрической полости, выполняющей роль выносного бачка, остаётся воздушная пробка для компенсации температурных расширений.
-Контроль за уровнем затворной жидкости производится либо автоматически с помощью поплавкового датчика, либо, при комплектации мерной трубкой, визуально. Если при заказе электронасоса Вы отказались от данных вариантов комплектации, то контроль за уровнем придётся осуществлять, откручивая заглушку 3/4”. При снижении уровня свыше 3 см необходимо доливать в бачок затворную жидкость.

Источник

Торцевое уплотнение насоса помогает предотвратить утечку жидкости

Торцевое уплотнение насоса способствует непроницаемости системы гидрооснащения. Он выполняет опцию удерживания жидкости в емкости, где крутящийся вал продвигается через основу, которая остается неподвижной. Состоит из пары колец – подвижного и неподвижного. Чтобы выбрать для себя наиболее подходящий, важно разобраться с каждым типом, изучить параметры, принципы работы, материал. Важно также знать, где именно данный тип наиболее широко используется.

Торцевое уплотнение для вала насоса: принцип действия

Торцевым уплотнением называют механизм, который полностью герметизирует помпу на участке, где пересекает вал задвижку гидроагрегата.

Это уплотнения, которые предотвращают утечку жидкости из герметической системы. Создают полную закрытость и непроницаемость.

Торцевые уплотнения вала гидроагрегата – обычно наиболее слабые места в конструкции помпы.

Включает в себя двойку колец – неподвижное и подвижное. Благодаря этим кольцам происходит взаимодействие торцевых поверхностей в своем соединении. Дополнительный уплотнитель требуется для механизма торцевого уплотнения. Фиксирующие атрибуты также являются составляющими конструкции, выполняя функцию фиксации колец.

Емкость механического уплотнения приспособления: принцип действия

Чтобы разобраться в этом процессе, условно назовем пару трения, разделяющую сжимаемую и промывочную жидкость – первой, а второй назовем ту, что распределяет промывочную жидкость и сферу внешней среды.

При неправильном использовании этого объекта начинается течь уплотняемой жидкости точно в контур магистрали обеспечения, а вытекание промывочной жидкости с незначительной добавкой, сжимаемой – наружу. Если первая пара вышла из строя, то показатель жидкости увеличивается за счет уплотняемой, при поломке иной или обеих пар трения жидкость в емкости убавляется за счет вытекания в окружающую среду. Точка жидкости в бочке контролируется благодаря ранее подключенному реле уровня в магистрали обеспечения. Во время эксплуатации насоса реле фиксирует ошибку – автоматически передаёт сигнал аварийной остановки насоса.

Если технических ошибок и неисправностей нет, значит, затворная жидкость пребывает под давлением, измеряемым манометром (он же подключается параллельно с преобразователем давления) то есть, течь затворной жидкости равномерно попадает в окружающую среду и в уплотняемую.

Устройства с двойным торцевым уплотнением, «спина к спине», «лицом к лицу»

Агрегаты, имеющие двойное механическое уплотнение, не допускают протечки в действии, так как уплотнителей имеется два. Между уплотнителями имеется камера с жидкостью, её назначение простое: промывать, охлаждать, смазывать и, препятствовать утечке наружу.

Если мы говорим о двойном уплотнении или по-другому «back-to-back» значит, речь идёт о повышенной безопасности и надёжности.

Давайте разберём термин «back-to-back» ибо же другими словами «спина к спине» подразумевает проектирование конструкции с двумя уплотнителями вала, установленными по схеме «спина к спине». Подобные насосы используют в промышленных процессах. Благодаря двум уплотнителям, между которых пребывает затворная жидкость, чей натиск выше натиска непосредственно самого насоса, дает гарантию полного исключения утечки перекачиваемой жидкости наружу. Обязательным показателем натиска промывочной жидкости должно быть на 2 бара или 10% выше давления насоса.

Ординарное торцевое уплотнение

Ординарное торцевое уплотнение может применяться при перемещении не кристаллизирующихся жидкостей. Стоимость не запредельная.

Двойное торцевое уплотнение может использоваться при подаче дорогостоящих жидкостей там, где утечка запрещается.

Источник

Типы торцевых уплотнений

В данной статье будут рассмотрены основные виды уплотнений, применяемых в насосном оборудовании. Этому вопросу, зачастую, не придают большого значения, ошибочно полагая, что нет большой разницы какой тип уплотнения использовать в насосе. Но различные их типы в итоге влияют на герметичность насоса при перекачивании различных жидкостей стоимость насоса. Согласитесь, что перекачивать сильно концентрированную соляную кислоту при температуре 90 градусов, воду с большим содержанием песка или, скажем, клей это не одно и тоже. На данные задачи применяются совершенно разные типы уплотнений. Давайте рассмотрим этот вопрос более подробно.

рисунок 1

В настоящее время применяются специальные шнуры (рис.1) пропитанные различными пропитками в зависимости от типа и температуры перекачиваемой жидкости. При помощи специальных устройств набивка поджимается вдоль оси вала, упираясь в стенки сальниковой камеры и уплотняя набивку. При сжатии набивки в ней создаются усилия, под действием которых она прижимается с одной стороны к стенке сальниковой камеры, а с другой — к цилиндрической поверхности вала. Таким образом, создаётся герметичность и рабочая среда не проникает за пределы корпуса оборудования. В насосах поджатие набивки происходит, как правило, анкерными болтами с гайками (рис.2)

рисунок 2

Данные уплотнения мы относим к типу сальниково-манжетных уплотнений. У данных уплотнений есть свои плюсы и минусы в эксплуатации. Основными плюсами использования данных уплотнений является дешевизна и простота обслуживания и замены. Минусами данных уплотнений, прежде всего, является отсутствие герметичности перекачиваемой жидкости. Течь для сальниковой набивки это нормальное явление, так как сама набивка должна находиться в смоченном состоянии. Этим обеспечивается нормальный режим её работы. Если набивка сухая, то она нагревается и преждевременно разрушается. Кроме того, насосы с сальниковым уплотнением не рекомендуется использовать при самовсасывании жидкости, так как через сальник в насос может поступать воздух, что ведёт к отсутствию нужного разряжения в насосе и дальнейшему его перегреву.

Также хочется обозначить основные отличия манжетного и сальникового типа уплотнений. Манжетные уплотнения выполняются из каучуков в отличии от сальниковых уплотнений. Поэтому все недостатки каучуков, можно спроецировать на манжетное уплотнение, а именно: температура перекачиваемой среды у манжетного уплотнения существенно ниже, чем у сальникового. Давление нагнетания у насоса при использовании манжетного уплотнения ниже, чем у насоса с сальниковой набивкой. Износ манжеты, как правило, происходит быстрее и он более выражен, чем у сальника.

Торцевые уплотнения применяются там, где утечки жидкости недопустимы или в случаях, где необходимо создавать большое давление нагнетания. Преимуществами торцевых уплотнений перед манжетой или сальником является длительный срок службы данного уплотнения, минимальные утечки жидкости (утечки составляют менее 0,1 см3/ч) или полное отсутствие утечек, как в случае в двойными торцевыми уплотнениями.

Основные типы торцевых уплотнений

Одинарное торцевое уплотнение. Это самое простое уплотнение. Применяется там, где не требуется полная герметичность насоса. Важным моментом является то, что торцевые одинарные торцевые уплотнения существуют внешние и внутренние.

Двойное торцевое уплотнение, состоящее из двух одинарных торцевых уплотнений.

рисунок 4

Таким образом преимущества двойных торцевых уплотнений перед одинарными это: повышенный срок службы (от 2 до 5 раз). Абсолютно герметичная конструкция. Меньший износ уплотнения при работе с жидкостями содержащими абразив.

Инженер компании
ООО “Промышленные насосы”
Сергей Егоров

Основные типы представленного на сайте насосного оборудования

Надёжность с нами выбрали:

Авторские права на тексты и изображения сайта защищены законодательством РФ.
Любое копирование и публикация материалов сайта без разрешения собственника запрещены.

ООО “Промышленные насосы”
+7 (495) 580-10-53
работаем с 2010 года

Источник

Затворная жидкость для торцевых уплотнений что это

ГОСТ 32600-2013
(ISO 21049:2004)

НАСОСЫ. УПЛОТНИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ВАЛА ДЛЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ И РОТОРНЫХ НАСОСОВ

Общие технические требования и методы контроля

Pumps. Shaft sealing systems for centrifugal and rotary pumps. General technical requirements and control methods

Дата введения 2014-11-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 “Межгосударственная система стандартизации. Основные положения” и ГОСТ 1.2-2009 “Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены”

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью “ТЕХНОНЕФТЕГАЗ” (ООО “ТЕХНОНЕФТЕГАЗ”) на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 декабря 2013 г. N 63-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 29 апреля 2014 г. N 426-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32600-2013 (ISO 21049:2004) введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 ноября 2014 г.

Дополнительные положения и требования, а также сноски, включенные в текст настоящего стандарта для учета потребностей национальной экономики и особенностей российской национальной стандартизации, выделены курсивом*.

Перевод с английского языка (en).

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Введение

Международный стандарт ISO 21049 был подготовлен Техническим комитетом ISO/TC 115 “Насосы” Подкомитетом SC 3 “Установка и специальное применение” совместно с Техническим комитетом ISO/TC 67 “Материалы, оборудование и морские сооружения для нефтяной и газовой промышленности” Подкомитетом SC 6 “Перерабатывающее оборудование и системы”.

В основе настоящего стандарта лежат накопленные знания, а также опыт производителей и потребителей оборудования нефтяной и газовой промышленности. Однако использование данного оборудования не ограничено только этими отраслями промышленности.

Пользователи настоящего стандарта должны знать, что для отдельных применений могут потребоваться дополнительные или особые требования. Настоящий стандарт не предписывает поставщику отказываться от предложений или покупателю от приобретения оборудования другого технического решения. Это оказывается особенно важным, при появлении новых или развивающихся технологий. Альтернативный вариант разрешается, если изготовитель/поставщик идентифицирует любые отклонения от настоящего стандарта и предоставляет их подробное описание.

Задача настоящего стандарта помочь заказчику/потребителю с выбором способов эксплуатации торцовых уплотнений для насосов.

Настоящий стандарт является самостоятельным стандартом по уплотнениям и ссылается в нормативных аспектах на ISO 13709. Настоящий стандарт целесообразно применять к новым и модифицированным насосам, а также к насосам, которые не относятся к стандарту 13709 (насосы по [1], [2] и [3]).

В настоящем стандарте единицы измерений, используемые на практике в США, заключены в скобки.

Специальный знак в виде черной точки ( ) в начале раздела или подраздела указывает на то, что либо требуется дополнительное решение, либо заказчику/потребителю необходимо предоставить дополнительную информацию. Эта информация должна быть указана в справочных листах технических требований или представлена по запросу или по заказу на поставку (согласно приложению В).

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования и дает рекомендации к уплотнительным системам центробежных и роторных насосов, применяемых в нефтяной и газовой промышленности. Стандарт применяется на опасных, пожароопасных и/или токсичных технологических производствах для обеспечения большой степени надежности работы оборудования, при минимальных затратах на его герметизацию, и снижения выделений в атмосферу. Стандарт распространяется на уплотнения валов насосов диаметром от 20 мм (0,75 дюйма) до 110 мм (4,3 дюйма).

Настоящий стандарт может быть использован при модернизации существующего оборудования. Система классификации конструкций уплотнений по настоящему стандарту приводится в категориях, типах, конфигурациях и компоновках.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты*:

ГОСТ 8724-2002 (ИСО 261-98) Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Диаметры и шаги

ГОСТ 24705-2004 (ИСО 724:1993) Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры

ГОСТ 28860-90 (ИСО 1629-87) Каучук и латексы. Номенклатура

ГОСТ ЕН 10269-2007 Стали и никелевые сплавы для крепежных изделий, применяемых при высоких и/или низких температурах

ГОСТ 32601-2013 (ISO 13709:2009) Насосы центробежные для нефтяной, нефтехимической и газовой промышленности. Общие технические требования

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 бесконтактное уплотнение (non-contacting seal): Тип уплотнения, в котором соприкасающиеся поверхности образуют аэродинамические или гидродинамические воздействия для поддержания рабочего зазора между уплотняющим и ответным кольцами.

3.2 буферная жидкость (buffer fluid): Жидкость подаваемая извне, находящаяся под давлением меньшим, чем рабочее давление в камере уплотнения. Эта жидкость используется в качестве смазки и/или буфера в уплотнении второго типа.

3.3 внутреннее уплотнение (inner seal): Устройство уплотнения конфигурации 2 и 3, расположенное в уплотнительной камере ближе всего к рабочему колесу насоса.

3.4 внутреннее циркуляционное устройство (internal circulating device pumping ring): Устройство, расположенное в буферной/затворной жидкостной камере уплотнения для обеспечения циркуляции жидкости через теплообменник или резервуар затворной/буферной жидкости.

3.5 вторичное уплотнение (secondary seal): Элемент, предотвращающий утечки через другие элементы уплотнения (например, уплотнительное кольцо круглого сечения, гибкая прокладка из графита или сильфон).

3.6 вторичное уплотнение из фторкаучука (fluoro elastomer) FKM: Уплотнительное кольцо круглого сечения. Обычно используется в торцовых уплотнениях.

3.7 внутренняя компоновка уплотнения (internally-mounted seal): Уплотнение установлено в пределах камеры уплотнения и уплотнительной крышки.

3.8 воспламеняемые углеводороды (flashing hydrocarbon): Жидкие углеводороды под давлением насыщенного пара выше 0,1 МПа ((1 бар изб.) (14,7 фунт/psi)) при рабочей температуре насоса, или жидкость, закипающая в условиях окружающей среды.

3.9 вторичное уплотнение из перфторкаучука (perfluoro elastomer), FFKM: Химически стойкое уплотнительное кольцо круглого сечения, устойчивое к воздействиям высоких температур.

3.10 втулка дроссельная (throat bushing): Устройство, образующее ограниченно-узкий зазор вокруг втулки (или вала) между внутренним уплотнением и рабочим колесом.

3.11 гидравлически разгруженное уплотнение (balanced seal): Тип торцового уплотнения, в котором коэффициент нагрузки меньше единицы.

3.12 гибкий графит (flexible graphite): Материал из чистого углеродного графита, используемый в качестве статических прокладок (вторичное уплотнение) в конструкции торцовых уплотнений. Этот материал применяют в любых условиях, начиная с криогенных сред и заканчивая высокотемпературными средами.

3.13 динамическое уплотняемое давление (dynamic sealing-pressure rating): Наибольший перепад давления, который выдерживают уплотнение или уплотнительный узел при вращении вала при максимально допустимой температуре.

3.14 дросселирующая втулка (throttle bushing): Устройство, образующее ограниченно узкий зазор вокруг втулки (или вала) на наружном конце торцового уплотнения.

3.15 заказчик/потребитель (purchaser): Агент, направляющий заказ и технические требования поставщику.

3.16 затворная жидкость (barrier fluid): Затворная жидкость, подаваемая извне и находящаяся под более высоким давлением, чем рабочее давление в камере уплотнения насоса, упомянутом в “Конфигурация 3 уплотнения” и применяемом для полной изоляции перекачиваемой жидкости от окружающей среды.

3.17 запас рабочего температурного режима (product temperature margin): Разница между температурой испарения жидкости при рабочем давлении в камере уплотнения и фактической температурой жидкости.

3.18 изготовитель/поставщик уплотнения (seal manufacturer): Предприятие, которое проектирует, изготавливает, проводит испытания и обеспечивает техническую поддержку и общую поддержку эксплуатации уплотнительных комплексов.

3.19 изготовитель/поставщик насоса (pump manufacturer): Предприятие, которое проектирует, производит, проводит испытания и обеспечивает техническую поддержку насоса.

Источник

Новые конструкции торцевых уплотнений для валов центробежных насосов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств

Рассмотрены новые конструкции торцевых уплотнений для валов центробежных насосов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств, отличающиеся улучшенными характеристиками и предложенные в патентах и научно-технической литературе промышленно развитых стран мира. Показаны основные тенденции развития конструкций этих фильтров.

Большому распространению центробежных насосов, относящихся к типу динамических насосов, в нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производствах способствуют следующие их основные положительные качества: возможность непосредственного соединения с быстроходными приводными двигателями, небольшие габаритные размеры и масса, простота конструкции, удобство эксплуатации и ремонта, быстрый пуск и простое регулирование режима работы, плавная и непрерывная подача перекачиваемой жидкости, сравнительно малая чувствительность к загрязнённой перекачиваемой жидкости и др. [1] Но центробежные насосы не обладают самовсасыванием. Поэтому перед пуском центробежного насоса его приемный трубопровод и корпус насоса должны быть заполнены жидкостью.

Принцип действия динамических центробежных насосов основан на силовом взаимодействии лопаток рабочего колеса с обтекающим их потоком перекачиваемой жидкости. Поток перекачиваемой жидкости имеет в области лопаток рабочего колеса радиальное направление, поэтому создаются условия возникновения центробежных сил. Силовое взаимодействие перекачиваемого потока жидкости с вращающимся рабочим колесом создаёт разность давлений по обе стороны каждой лопатки рабочего колеса. Силы давления на лопатках, возникающие при вращении рабочего колеса, воздействуют на поток перекачиваемой жидкости и создают вынужденное вращательное и поступательное движение перекачиваемой жидкости, увеличивая её энергию.

Одним из основных узлов центробежного насоса, от которого во многом зависит безотказная работа насоса, является узел уплотнения вращающегося вала [2]. Для герметизации вращающего вала центробежного насоса применяются сальниковые, манжетные, лабиринтные, динамические, магнитножидкостные и торцевые уплотнения. Эти уплотнения не в равной степени отвечают требованиям, предъявляемым к уплотнениям вращающего вала центробежных насосов, применяемых в нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производствах. В наибольшей степени этим требованиям отвечают торцевые уплотнения вращающихся валов [3,4]. В последнее время к уплотнениям вращающихся валов центробежных насосов предъявляются всё более жёсткие требования по герметичности, способности нормально работать при высокой и очень низкой температуре перекачиваемой среды, при высоких давлениях, по автоматичности их действия и др.

В мировой практике известно много разработанных, запатентованных и выпускаемых ведущими в области уплотнительной техники отечественными и зарубежными фирмами новых конструкций торцевых уплотнений для вращающихся валов насосов, отличающихся высокими технико-экономическими показателями.

Для герметизации вращающихся валов центробежных насосов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств широко применяются одинарные и двойные торцевые уплотнения. Двойные торцевые уплотнения являются комбинацией двух одинарных уплотнений, в камеру между которыми обычно подаётся затворная жидкость с давлением, превышающим давление перекачиваемой насосом жидкости непосредственно перед внутренним одинарным торцевым уплотнением.

Достоинством запатентованного торцевого уплотнения пакетного типа [5] является то, что оно устанавливается на вал 6 (рис.1) насоса полностью собранным и не требует доработки под фактические осевые размеры.

Рис.1. Торцевое уплотнение пакетного типа с гидродинамической пятой

Торцевое уплотнение содержит корпус 3 и размещенное в нём установленное герметично на валу 6 вращающееся кольцо 4. Вращающееся кольцо 4 установлено на валу 6 с возможностью вращения вместе с ним. С вращающимся кольцом 4 контактирует невращающееся аксиально подвижное кольцо 1, установленное на корпусе 3 герметично и подпружиненное посредством пружин 2 в осевом направлении. Вращающееся кольцо 4 и невращающееся кольцо 1 образуют пару трения. Невращающееся кольцо 1 подпружинено посредством пружин 2, установленных между корпусом 3 и фланцем 8 невращающегося кольца 1. Пружина 2 упирается одним концом в плоскую поверхность фланца 8, а другим концом упирается в корпус 3. Вращающееся кольцо 4 фиксировано от осевого смещения гидродинамической пятой 5, выполненной в виде кольца. Гидродинамическая пята 5 закреплена на корпусе 3 свободно и контактирует с вращающимся кольцом 4 с образованием замкнутой полости для подачи уплотняющей затворной жидкости. Вращающееся кольцо 4 обратной от пары трения стороной упирается в осевом направлении в гидродинамическую пяту 5. Гидродинамическая пята 5 имеет радиальные канавки 7 на поверхности, контактирующей с вращающимся кольцом 4. Канавки 7 пяты 5 выполнены для создания гидродинамической силы.

В отверстие «Б» подаётся под давлением уплотняющая затворная жидкость, которая, омывая пару трения, охлаждает её. Слив жидкости осуществляется по канавкам 7. При вращении между вращающимся кольцом 4 и пятой 5 за счёт жидкостного клина возникает гидродинамическая подъёмная сила, которая воспринимает осевую нагрузку от действия пружин 2 и гидростатического давления в паре трения колец 4 и 1.

Повышенной надёжностью работы отличается торцевое уплотнение [6] для вала насоса, содержащее седло 1 (рис.2) с отверстием, через которое проходит защитная втулка 2 вращающегося вала, ферромагнитное уплотнительное кольцо 3, установленное с возможностью его возвратно-поступательного перемещения вдоль втулки 2 вала, эластомерное кольцевое уплотнение 4, средство придания возвратно-поступательного перемещения ферромагнитному уплотнительному кольцу 3 вдоль втулки 2 вала, выполненное из магнитного материала в виде кольца 6, которое приклеено к торцу седла 1, корпус 7 и кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала.

Рис.2. Торцевое уплотнение с оптимальным контактным давлением между неподвижным и вращающимся уплотнительными кольцами пары трения

Толщина кольца 6 меньше толщины кольца 5 на величину износа торцевого уплотнения за всё время его эксплуатации. Седло 1 установлено в корпусе 7 и уплотнено от протечек перекачиваемой жидкости из щели А в окружающую среду (камеру Б) эластомерным уплотнительным кольцом 8.

При неподвижном вале насоса сила притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала герметизирует торцевую контактную поверхность между кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и уплотнительным кольцом 3. При вращении вала с защитной втулкой 2 и уплотнительного кольца 3 уплотнительное кольцо 3 и кольцо 5 из антифрикционного немагнитного материала расходятся, и жидкость из щели А поступает через микронеровности в торцевой зазор между этими кольцами. Во время работы механизма давление в смазочной плёнке между кольцами 3 и 5 растёт. Усилие притяжения между ферромагнитным уплотнительным кольцом 3 и кольцом 6 из магнитного материала должно быть достаточным, чтобы избежать значительной утечки жидкости из щели А. Однако, если это усилие будет чрезмерным, то это приведёт к исчезновению плёнки между уплотнительным кольцом 3 и кольцом 5 из антифрикционного немагнитного материала и, следовательно, к значительному износу поверхностей. Усилие прижатия между кольцами 3 и 6 должно быть оптимальным.

Торцевое уплотнение для вала насоса имеет простую конструкцию и обеспечивает большой ресурс работы пары трения между кольцами 3 и 5.

Упрощённой технологией сборки и ремонтопригодностью отличается торцевое уплотнение вращающегося вала насоса [7], содержащее неподвижный корпус 1 (рис.3) и подвижную в осевом направлении и вращающуюся вместе с валом 2 насоса обойму 6.

Рис.3. Торцевое уплотнение с опорно-центрирующим кольцом для передачи крутящего момента от вала насоса к подвижной обойме

Для передачи крутящего момента от вала 2 насоса через опорно-центрирующее кольцо 9 к подвижной обойме 6, создания начальных контактных давлений в паре трения колец 4 и 5, а также исключения утечек перекачиваемой жидкости при работающем и неработающем насосе, используется цилиндрическая винтовая пружина сжатия 8. Применение манжет 3 и 7, изготовленных из эластомерного материала, имеющих на наружной гладкой цилиндрической поверхности кольцевые выступы, совместно с кольцами 4 и 5 пары трения, установленными соответственно в корпусе 1 и обойме 6, позволяет эффективно отслеживать биения стыка колец 4 и 5 пары трения, обеспечить плоскопараллельность их трущихся поверхностей и герметичность подвижного соединения неподвижного кольца 4 с вращающимся кольцом 5. Торцевое уплотнение надёжно в работе и имеет большой ресурс.

Увеличенным сроком службы отличается торцевое уплотнение [8] вала центробежного насоса, перекачивающего агрессивную жидкость с абразивными частицами, содержащее неподвижное кольцо 6 (рис.4), установленное посредством резиновой манжеты 5 во фланец крышки 4 корпуса насоса, и подвижный в осевом направлении сборочный узел, надетый на вал 9 насоса.

Рис.4. Торцевое уплотнение с подвижным в осевом направлении и вращающимся вместе с валом насоса сборочным узлом

Подвижный в осевом направлении и вращающийся вместе с валом 9 насоса сборочный узел включает защитную оболочку 8 из эластомерного материала, две металлические обоймы 1 и 2, надетые с разных сторон на наружную поверхность оболочки 8, круглые конические наружные поверхности этих обойм 1 и 2 расположены с углом их наклона навстречу друг другу, пружину сжатия 7, расположенную между торцевыми поверхностями двух обойм 1 и 2 и надетую с натягом на их наружные поверхности, вращающееся вместе с валом 9 кольцо 3 пары трения, установленное с натягом по его наружной цилиндрической поверхности в защитной оболочке 8 и прижатое усилием пружины 7 к рабочей поверхности неподвижного кольца 6 пары трения с одной стороны, а с другой к торцевой поверхности защитной оболочки 8, причём внутренняя цилиндрическая поверхность части оболочки 8 имеет диаметр меньше диаметра вала 9 насоса и обжата с натягом с наружной стороны обоймой 1.

В связи с тем, что пружина сжатия 7 надета с натягом на наружные поверхности обойм 1 и 2, она передаёт крутящий момент от обоймы 1 к обойме 2 и создаёт необходимое начальное контактное давление на рабочих поверхностях колец 3 и 6, обеспечивая герметичность подвижного соединения колец 3 и 6. Защитная оболочка 8 защищает поверхность вала 9 насоса от воздействия агрессивной перекачиваемой жидкости с абразивными частицами, а также способствует отслеживанию биений стыка рабочих поверхностей колец 3 и 6 пары трения и поглощению вибраций, возникающих при работе насоса, при этом обеспечивается возможность осевого перемещения и угловой податливости вращающегося кольца 3 пары трения. Давление перекачиваемой насосом жидкости создаёт дополнительно контактное давление между кольцами 3 и 6 пары трения уплотнения, обеспечивая высокую степень герметичности, практически исключая утечки. Тепло от колец 3 и 6 пары трения уплотнения отводится перекачиваемой насосом жидкостью. Торцевое уплотнение имеет простую конструкцию и удобно в эксплуатации.

Высокую степень герметичности вращающего вала насоса и повышенную надёжность работы обеспечивает торцевое уплотнение [9], содержащее неподвижное кольцо 4 (рис.5) пары трения, изготовленное из износостойкого антифрикционного материала, надетое на вал 2 насоса и установленное герметично с отсутствием проворота посредством резиновой манжеты 5 в корпус 6 насоса.

Рис.5. Торцевое уплотнение с конической пружиной сжатия, выполняющей функцию поводка для передачи крутящего момента от вала насоса к сборочному узлу

Подвижный в осевом направлении и вращающийся вместе с валом 2 насоса сборочный узел прижат усилием сжатой конической пружины 3, один конец которой упирается в рабочее колесо 1, а другой – к вращающейся упорной шайбе 10. Сборочный узел содержит обойму 8, в которую герметично установлено с отсутствием проворота вращающееся кольцо 7 пары трения, прижатое рабочей поверхностью к неподвижному кольцу 4. На внутренней цилиндрической поверхности обоймы 8 выполнена проточка, в которую установлено резиновое уплотнительное кольцо 9, обеспечивающее герметичность между обоймой 8 и валом 2. Во внутреннюю проточку обоймы 8 установлена упорная шайба 10, сжимающее кольцо 9 в осевом направлении посредством опорного витка большого основания сжатой конической пружины 3, который также установлен во внутреннюю проточку обоймы 8. Конец опорного витка большего основания конической пружины 3 отогнут в радиальном направлении наружу и вставлен в радиально выполненную прорезь обоймы 8, выполняющий функцию поводка для передачи крутящего момента от вала 2 к сборочному узлу. Меньшее основание конической пружины 3 имеет более одного опорного цилиндрического витка, их внутренние диаметры равны между собой и меньше диаметра вала 2, возникающие рабочие напряжения в опорных цилиндрических витках не превышают допускаемых напряжений упругости материала проволоки конической пружины 3.

Торцевое уплотнение вращающегося вала центробежного насоса имеет большой ресурс работы.

Повышенной надёжностью и большим ресурсом работы отличается одинарное торцевое уплотнение [10] вращающегося вала 5 (рис.6) центробежного насоса, перекачивающего химически агрессивные жидкости с взвешенными твёрдыми частицами.

Рис.6. Торцевое уплотнение с защитной обоймой, в которую установлено вращающееся кольцо пары трения

Торцевое уплотнение содержит пару трения, состоящую из неподвижного кольца 12, свободно установленного во фланец крышки 14 корпуса насоса, и подвижного вращающегося кольца 11, установленного герметично, с отсутствием проворота, в защитную обойму 9. Кольцо 12 изготовлено из более твёрдого материала, чем кольцо 11, изготовленное из более мягкого и теплопроводного самосмазывающегося материала. Фиксатор (штифт) 1 установлен на цилиндрическую поверхность кольца 12 и препятствует провороту этого кольца во фланце крышки 14 корпуса насоса. Герметичность соединения между фланцем крышки 14 и кольцом 12 обеспечивается резиновым уплотнительным кольцом 13. Защитная обойма 9, в которую герметично, с отсутствием проворота, установлено подвижное вращающееся кольцо 11, имеет свободу осевых и угловых перемещений. Корпус 7 уплотнения установлен с зазором внутри обоймы 9, имеет осевую подвижность и зафиксирован от проворота на валу 5 штифтом 4. Резиновое уплотнение 3 размещено между обоймой 9 и корпусом 7 и обеспечивает за счёт своей упругой деформации свободу осевых и угловых перемещений обоймы 9, что позволяет эффективно отслеживать биения стыка колец 12 и 11 пары трения. Резиновое уплотнение 8, размещенное между корпусом 7 и валом 5, также обеспечивает за счёт своей упругой деформации свободу осевых и угловых перемещений корпуса 7 относительно вала 5. Уплотнения 3 и 8 обеспечивают герметичность пространства между обоймой 9, корпусом 7 и валом 5 от перекачиваемой насосом химически активной жидкости. В это герметичное пространство установлен набор мелких податливых цилиндрических пружин 2 с центрированием по наружной поверхности в отверстиях корпуса 7, а также поводковое устройство, состоящее из штифта 10, установленного во внутреннюю торцевую поверхность защитной обоймы 9 и отверстие в торце корпуса 7 под этот штифт. Дистанционно-упорная втулка 6 надета на вал 5 насоса между торцем корпуса 7 и торцем (уступом) вала 5. Она замыкает осевое усилие набора пружин 2 между торцем вала 5 и парой трения и обеспечивает установочный размер набора пружин 2, которые создают начальное контактное давление в паре трения неподвижного 12 и подвижного 11 колец для исключения утечек в ней перекачиваемой жидкости также и при неработающем насосе.

Простой технологией изготовления, повышенной надёжностью и большим ресурсом работы отличается торцевое уплотнение [11] вала центробежного насоса, содержащее дистанционно-упорную втулку 8 (рис.7), насаженную с натягом на вал 1 насоса, неподвижную обойму 2 и подвижную обойму 4, надетые на втулку 8.

Рис.7. Торцевое уплотнение с цилиндрической винтовой пружиной сжатия, позволяющей отслеживать биения стыка подвижного и неподвижного колец пары трения

В обоймы 2 и 4 установлены герметично, с отсутствием проворота, соответственно неподвижное 10 и подвижное 9 кольца пары трения торцевого уплотнения. Герметичность между неподвижной обоймой 2 и корпусом 11 насоса, а также между подвижной обоймой 4 и втулкой 8 обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами соответственно 3 и 5. Для передачи крутящего момента от вращающегося вала 1 насоса к подвижной обойме 4 и создания начального контактного давления в паре трения колец 9 и 10 используется цилиндрическая винтовая пружина сжатия 6, позволяющая отслеживать биения стыка колец 9 и 10 пары трения торцевого уплотнения. Цилиндрическая пружина сжатия 6 имеет максимальный индекс i, равный 12÷15:

где

D₀ – средний диаметр цилиндрической пружины,

d – диаметр проволоки пружины.

Пружина 6 надета на втулку 8: один конец пружины 6 по внутреннему диаметру D_вн надет с относительным натягом δ, равным 3,5÷5,5%, на цилиндрический наружный поясок с диаметром D_н подвижной обоймы 4, а другой конец по её внутреннему диаметру D_вн надет на цилиндрический наружный поясок с диаметром D_н центрирующего разрезного кольца 7.

где

D_н – наружный диаметр цилиндрического пояска подвижной обоймы 4, на который надевается с натягом внутренний диаметр D_вн пружины 6;

D_вн – внутренний диаметр пружины сжатия 6;

При работе центробежного насоса перекачиваемая жидкость под давлением нагнетания по выполненному каналу в корпусе 11 насоса (на рис.7 канал в корпусе 11 не показан) подаётся к паре трения колец 9 и 10 для их охлаждения. Тепло от пары трения колец 9 и 10 торцевого уплотнения отводится с этой охлаждающей перекачиваемой жидкостью на всасывание центробежного насоса через отверстия в рабочем колесе насоса (рабочее колесо с отверстиями на рис.7 не показано). Давление перекачиваемой охлаждающей жидкости в камере А торцевого уплотнения создаёт дополнительное контактное давление между кольцами 9 и 10 пары трения, повышая степень герметичности торцевого уплотнения во время работы центробежного насоса.

Анализ научно-технической литературы промышленно развитых стран мира и патентных материалов ведущих в уплотнительной технике отечественных и зарубежных фирм показывает, что не существует универсальной конструкции торцевого уплотнения для вращающих валов центробежных насосов нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств. Выбор конструкции зависит от условий работы торцевого уплотнения (давления, температуры, виды перекачиваемой среды, скорости вращения герметизируемого вала насоса и т.д.), а также от технических и экономических требований (степени герметизации, надёжности и ресурса работы, использования дешёвых стандартных уплотнений и т.д.).

Современные тенденции развития конструкций торцевых уплотнений для вращающихся валов центробежных насосов направлены на:

повышение надёжности и ресурса работы;

увеличение степени герметичности уплотняемой перекачиваемой жидкости;

1. Буренин В.В. Новые центробежные насосы для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2004. – № 12. – С. 26-26.

2. Буренин В.В., Дронов В.П. Конструкции контактных уплотнений вращающихся валов: тематический обзор. – М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ. – 1986. – Серия ХМ-4 «Насосостроение». –36 с.

3. Гаевик Д.Т., Буренин В.В. Современные и перспективные конструкции торцовых уплотнений нефтяных центробежных насосов магистральных нефтепроводов: Обзорная информация // М.: ВНИИОЭНГ. Серия «Машины и нефтяное оборудование». – 64 с.

4. Буренин В.В. Торцовые уплотнения для центробежные насосов химических и нефтехимических производств // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2002. – № 10. – С. 27-30.

5. Пат. 2494300 Россия, МПК F16J 15/34. Торцевое уплотнение / Г.С. Баткис, Е.А. Новиков, В.К. Хайсанов, Н.М. Лившиц, Р.Н. Зиннатуллин. Опубл. 27.09.2013. Бюл. №27.

6. Пат. 2561815 Россия, МПК F16J 15/34. Торцевое уплотнение вращающегося вала / В.В. Дидов, В.Д. Сергеев. Опубл. 10.09.2015. Бюл. №25.

7. Пат. на полезную модель 53744 Россия МПК F16J 15/34. Уплотнение торцевое Шепелёва / В.А. Шепелёв, А.В. Шепелёв. Опубл. 27.05.2006. Бюл. №15.

8. Пат. на полезную модель 72741 Россия МПК F16J 15/34. Модернизированное уплотнение торцевое Шепелёва / В.А. Шепелёв, А.В. Шепелёв. Опубл. 27.04.2008. Бюл. №12.

9. Пат. на полезную модель 93914 Россия МПК F16J 15/00. Уплотнение торцевое с конической пружиной и опорными цилиндрическими витками (варианты) / В.А. Шепелёв, А.В. Шепелёв. Опубл. 10.05.2010. Бюл. №13.

10. Пат. на полезную модель 43603 Россия МПК F04D 29/10. Уплотнение торцевое одинарное / В.В. Савва, А.В. Шепелёв, В.А. Шепелёв, А.О. Белостоцкий. Опубл. 27.01.2005. Бюл. №3.

11. Пат. на полезную модель 43322 Россия МПК F04D 29/00. Уплотнение торцевое модернизированное / В.В. Савва, А.В. Шепелёв, В.А. Шепелёв. Опубл. 10.01.2005. Бюл. №1

Источник