Узел уплотнения
Этот узел является важнейшим комплектующим изделием, в основном определяющим ресурс безостановочной работы насоса.
В зависимости от условий работы и стоимости изделия отечественная промышленность предлагает различные конструктивные решения этого узла.
Большинство отечественных насосов имеет сальниковое уплотнение. Уплотняющим элементом является набивка. Она, чаще всего, у насосов для воды бывает двух видов: хлопчатобумажная ("ХБП") и асбестовая ("АС") и представляет собой жгут квадратного сечения, пропитанный консистентной смазкой. В насосах, в основном, применяются жгуты сечением 8х8 мм и 10х10 мм.
Асбестовая набивка рассчитана на высокие температуры (до 400°С), но применение её без необходимости нежелательно из-за повышенного абразивного воздействия на защитную втулку.
Набивка "ХБП" работает более длительно благодаря пропитке смазывающей жидкостью.
Особенностью работы этого уплотнения является то, что через него должна просачиваться жидкость (до 3 л/час). В одинарном уплотнении (обозначение - "С") - это перекачиваемая жидкость; в двойном уплотнении (обозначение "СД") - затворная жидкость.
Двойное уплотнение позволяет снизить выбросы в окружающую среду вредных компонентов из перекачиваемой среды, а также повысить допускаемую температуру перекачиваемой среды, например, на консольных насосах с 85° до 105°С. Затворная жидкость, ограничивая тепловой поток, идущий на подшипники через вал, улучшает условия работы подшипников при повышенных температурах.
В последнее время всё большее распространение получают торцовые уплотнения, которые при правильной эксплуатации значительно снижают трудозатраты на эксплуатацию насосного оборудования . Принципиальной основой торцового уплотнения является пара уплотнительных колец, прилегающих друг к другу торцами и находящихся в подвижном контакте. Торцовая поверхность контакта является основным уплотняющим элементом, что и определило название этого типа уплотнений. Как правило, одно из уплотнительных колец установлено неподвижно в корпусе насоса, а другое, вращающееся, расположено на валу с возможностью небольшого осевого перемещения с применением поджимающего элемента, в основном пружины.
Основные материалы пар трения - графиты различных марок, графитофторопласт, керамика, сталь 95Х18, твердый сплав ВК-4.
Для изготовления остальных деталей уплотнения в зависимости от условий
эксплуатации применяются резины различных марок, фторопласт 4ПН, стали 12Х18Н9Т, 10Х17Н13М2Т, 06ХН28МДТ и сплав 36НХТЮ.
В зависимости от конструкции и материального исполнения уплотнения область его применения по температуре находится в диапазоне от -40 до +400 Сº, а по давлению - до 20 кГс/см2.
Область применения торцовых уплотнений по роду перекачиваемых сред можно считать практически неограниченной.
При перекачивании нейтральных или слабоагрессивных сред без твердых включений применяются одинарные торцовые уплотнения (обозначение "5").
В случаях перекачивания жидкостей с особыми свойствами (горюче- и взрывоопасных, ядовитых, с плохой смазывающей способностью, кристаллизующихся, с твёрдыми включениями), а также в случаях высоких температур или давлений, применяются двойные торцовые уплотнения, представляющие собой пару одинарных уплотнений, полость между которыми заполнена затворной жидкостью (обозначение "55").
При этом давление затворной жидкости должно превышать давление на выходе из насоса на 1…1,5 кГс/см 2.
Наиболее широко применяемые марки торцовых уплотнений:
- 1В (погружные электронасосы);
- 2А36 (консольные насосы);
- УТ ( трёхвинтовые и шестерённые насосы);
- 231/231 ( для перекачивания пожар о - и взрывоопасных сред);
- 153/153 (для перекачивания агрессивных сред).
Насосные заводы либо сами изготавливают торцовые уплотнения, либо приобретают их у специализированных предприятий, как отечественных ("Нальчикский машзавод", завод " Южгидромаш", " ЛГМ-Герметика"), так и зарубежных ("JOHN CRANE").
Совместно с торцовым уплотнением может быть установлен аккумулятор, например, пружинно-гидравлический типа АПГ-1. Он предназначен для обеспечения превышения давления затворной жидкости над давлением уплотняемой среды перед торцовым уплотнением, а также для охлаждения жидкости и автоматического пополнения контура циркуляции затворной жидкостью. АПГ-1 устанавливается в автономном контуре циркуляции жидкости в двойном торцовом уплотнении, например, в центробежных нефтяных насосах при высоких температурах (до +4000С).
АПГ-1 выполнен в виде подпружиненного поршня, подпоршневое пространство которого соединено с полостью насоса, примыкающей к торцовому уплотнению, а надпоршневое - с камерой торцового уплотнения. Перепад давления получается за счёт разности площадей над и под поршнем и за счёт усилия пружины. Циркуляция затворной жидкости из торцового уплотнения в аккумулятор и обратно осуществляется с помощью импеллера, встроенного в торцовое уплотнение. При этом затворная жидкость охлаждается в змеевике холодильника, встроенного в аккумулятор и охлаждаемого водой. Автоматическое пополнение затворной жидкости осуществляется золотниковым устройством, связанным с поршнем и зависит от положения поршня, соединяющего или отсоединяющего надпоршневое пространство с заправочной системой.
В некоторых промышленных насосах (маслонасосах, бензиновых и объёмных) находит применение манжетное уплотнение. Это уплотнение применяют для уплотнения вращающихся валов (армированная манжета с пружинным кольцом) и деталей возвратно-поступательного движения (плунжеров, штоков и т.п.). В последнем случае используются резиновые и пластмассовые манжеты.
В насосном оборудовании часто встречается комбинированное уплотнение "сальник + манжета". Достоинство этого уплотнения в том, что манжетное уплотнение выполняет роль стояночного уплотнения. В нерабочем состоянии насоса через сальник просачивается рабочая жидкость, что при некоторых технологических процессах нежелательно. Манжетное уплотнение задерживает жидкость, просочившуюся через сальниковое уплотнение, сводя утечки к минимуму.
Пресс-маслёнки
Использование пресс-маслёнки необходимо для обеспечения нормальных условий смазки узлов трения насоса. Пресс-маслёнки являются деталью небольших насосов, в которых для подшипников используется консистентная смазка. По существу, пресс-маслёнка представляет собой простейший обратный клапан, установленный в крышке подшипника и позволяющий без снятия крышек подавать густую смазку к узлам трения. Применение пресс-маслёнок в ряде случаев упрощает и улучшает условия эксплуатации насосов.
Муфтовое соединение
Этот узел следует рассматривать как комплектующее изделие и потому, в ряде случаев, насосы поставляются без муфт или ответных полумуфт электродвигателей. Кроме того, в случаях обточки рабочего колеса и, соответственно, замены двигателя, необходимо комплектовать насосный агрегат новой муфтой или новой полумуфтой электродвигателя. В насосных агрегатах конструктивно используются как широко распространённые втулочно-пальцевые муфтовые соединения, так и специальные, например, зубчатые муфты.
Уплотняющие материалы неподвижных соединений
Для уплотнения неподвижных соединений применяют различные эластичные прокладки, способные обеспечить герметичность контактирующих поверхностей и в некоторой степени компенсировать недостаточно высокую чистоту обработки и некоторые другие производственные дефекты. Для герметизации крышек насосов, стыков фланцевых соединений арматуры для давлений до 75 кГс/см2 и температур до 100°С обычно применяют паронит. Перед установкой прокладки из паронита её рекомендуется смочить в горячей воде, а затем обмазать с двух сторон разведённым на олифе графитом. Для больших давлений (свыше 75 кГс/см2) обычно применяют алюминиевые и медные прокладки.
Наиболее распространённым типом уплотнения неподвижных соединений является уплотнение при помощи резиновых колец круглого сечения, в которых начальная герметичность (при нулевом давлении) создаётся предварительным сжатием уплотнительного элемента с последующим увеличением плотности за счёт воздействия давления жидкости.