Торцевые уплотнения от ООО САУКА БАЙ

Скользящие торцевые уплотнения представляют собой динамические уплотнения и применяются для герметизации вращающихся валов при среднем и высоком давлении. Скользящее торцевое уплотнение состоит из двух гладких, отшлифованных и износостойких колец например (из карбида кремния или графита). Одно из колец вращается вместе с валом, другое неподвижно закреплено в корпусе. Между собой кольца сжимаются пружиной и давлением перекачиваемой жидкости При работе насоса, как правило, нет утечек жидкости через уплотнение, и оно не требует технического обслуживания.

Средний срок службы торцевого уплотнения 2 – 4 года, однако жесткие условия эксплуатации (загрязнения, примеси и перегрев могут его резко сократить). Скользящие торцевые уплотнения, используемые фирмой Wilo, могут применяться при доле гликоля в водогликолевой смеси 20-40% и температуре перекачиваемой жидкости ≤ 40°С. Отклонение от указанного диапазона применения может вызвать осаждения силиката, что приведет к повреждению уплотнения. Если параметры перекачиваемой жидкости выходят за пределы ограничений, по запросу покупателя насосы поставляются с торцевыми уплотнениями специального исполнения.

Торцевые уплотнения для центробежных насосов

Торцевые уплотнения используются в оборудовании, в котором необходимо создать надежную герметизацию. И это не только насосы различных типов, но также мешалки и другие технологические агрегаты.

Что представляет собой уплотнение

Наиболее часто применяются торцевые уплотнения центробежных насосов, называемые также «механическими» (Mechanical seal) в западных источниках. Этот тип имеет принципиальные отличия от сальниковых набивок или манжетных прокладок, в конструкции которых вал и изолирующее кольцо плотно контактируют. В торцевых уплотнениях неподвижное (стационарное) кольцо крепится в крышке насоса и не соприкасается с вращающимся валом, что предотвращает износ самого вала и материальные затраты на замену данной детали.

Предотвращение попадания жидкости через уплотнения центробежного насоса обеспечивается за счет плотного контакта неподвижного (стационарного) и вращающегося кольца. Система двух контактирующих колец, неподвижное и подвижное, называется «парой трения», и от ее качества зависит герметичность всего соединения.

Чтобы компенсировать при работе смещение вала и минимизировать влияние боковых и продольных биений, между ним и соединенным кольцом располагается прижимная пружина и сильфон. Это компенсирует колебания и поддерживает величину зазора, заполненного микронной пленкой жидкости, на уровне 0,01 мм. Она выполняет охлаждение трущихся поверхностей и их смазку.

Чтобы передать импульс вращения от вала к кольцу, необходима система крепления сильфона к валу. В уплотнительных системах разного типа могут использоваться прижимные пружины или штифты.

Типы уплотняющих систем

Существует несколько типов торцевых уплотнений:

• Пружинные. В них для прижима трущейся пары колец и поддержания крутящего момента используются пружины. Это могут быть системы с одной большой центральной или несколькими мелкими периферийными точками. Однопружинные системы просты и недороги, но в случае поломки создают аварийную ситуацию. При использовании нескольких периферийных конструкций система перестает работать постепенно. Это дает время для обнаружения неисправности и замены. Однако из-за слабости мелких пружин такие системы не могут сообщать достаточный крутящий момент.
• Сильфонные. В них прижатие и передача вращающего усилия выполняется сильфоном. Он может быть изготовлен из металла и эластомера. Эластомерные сильфоны для усиления используют дополнительную пружину. Система из эластомера и пружины – самая простая и дешевая, и поэтому наиболее часто применяется в промышленных насосах общего применения. Сильфон из металла не требует добавочного подпружинивания, он выполняет и функцию прижатия колец, и задачу по передаче вращения.
• Картриджные. Они отличаются от обычных (простых) конструктивным объединением всех элементов в едином корпусе. Это несколько усложняет конструкцию, но упрощает процесс ремонта и замены. Достаточно просто надеть на вал моноблок, закрепив его винтами или штифтовым соединением.
• Двойные торцевые уплотнения центробежных насосов. Их необходимо устанавливать в системах, где малейшие протечки недопустимы. Они обеспечивают повышенную герметичность соединения. Для исключения протечек на валу устанавливается пара уплотнений, промежуток (камера) между которыми заполняется специальной затворной жидкостью. Это обеспечивает не только отсутствие просачивания рабочей перекачиваемой жидкости наружу, но и охлаждение, принудительную промывку и постоянную смазку основных уплотнительных соединений. В качестве затворных жидкостей могут использоваться элементы, не взаимодействующие с рабочей средой. Уплотнения могут устанавливаться по принципу «спина к спине» или «тандемом».

Утечки в уплотнительных системах

Рабочий зазор в правильно настроенных торцевых уплотнениях центробежных насосов не превышает микронов. Тонкая жидкостная пленка, образующаяся между кольцами, снижает трение, помогает создавать охлаждение и продлевает срок службы устройства. Если зазор увеличивается, растет толщина слоя смазки и снижается трение, но также увеличивается просачивание рабочей жидкости. Формула расчета достаточно сложна, но величина утечки пропорциональна величине зазора в третьей степени.

При некорректном выборе или установке уплотнения центробежного насоса величина протечки может оказаться слишком высокой. На величину утечки оказывают влияние:

• загрязнение уплотняющих элементов;
• величина шероховатости поверхностей колец;
• слишком большие биения вала, осевые или радиальные;
• превышение рабочей температуры;
• «сухой ход» работа насоса без жидкости
• естественный износ пары трения
• несоответствие показателей вязкости;
• неправильно подобранная скорость вала;
• повышенное давление;
• неправильная установка уплотнения.

Подбор материалов пар трения

Пары трения для уплотнения центробежного насоса находятся в постоянном и прочном контакте при высокой относительной скорости. Поэтому они должны иметь особые свойства – низкую шероховатость и усиленное сопротивление износу. Чаще всего для формирования «пары трения» применяются следующие материалы:

• Графит (CAR). Наиболее мягкий материал, подвержен быстрому износу (истиранию), поэтому нежелательно включение твердых частиц в среде. Хорошо работает в горячих жидкостях и при перепадах температуры перекачиваемой среды.
• Керамика (CER) или оксид алюминия. Имеет достаточную твердость, но слабую коррозионную стойкость. Не выдерживает резкие перепады температур перекачиваемой среды.
• Карбид кремния (SIC). Имеет высокую твердость, низкий коэффициент трения, не подвержен быстрому износу.
• Карбид вольфрама (TC). Высокой твердости, устойчив к наличию механических включений, отличается длительным сроком эксплуатации.
• Алмазное покрытие. Обладает идеальными характеристиками по твердости, теплопроводности, коэффициенту трения, коррозионной стойкости и прочности. Однако является достаточно дорогим.