Насосы, оснащенные сальниками или сальниковыми насосами, нашли широкое применение в различных системах отопления, охлаждения и промышленности.
В отличие от насосов без сальника, обычно используемых в отопительных установках, сфера их применения значительно шире. Это относится как к установленной мощности двигателей, так и к перекачиваемой среде. Мощность двигателя является серьезным ограничением использования насосов без сальника. Они предлагаются примерно до 3 кВт. Выше этого значения мы можем найти только сальниковые насосы. Важным элементом конструкции этих насосов является уплотнение вала, от которого этот тип насосов получил свое название. Назначение уплотнения - уплотнить проход вала насоса через корпус.
Три типа печатей
Можно выделить три основных типа уплотнений вала, которые используются в вихревых насосах (рис. 1):
* нити или упаковочные пломбы,
* манжетные уплотнения,
* механические уплотнения.
Самое старое решение - уплотнения шнура. Основным их недостатком является необходимость обеспечения «технологической утечки» перекачиваемой жидкости, необходимой для постоянной смазки поверхности скольжения. Это приводит к значительным потерям перекачиваемой жидкости. В случае перекачки взрывчатых или ядовитых жидкостей это исключает возможность использования насосов с этим уплотнением. Преимущество уплотнений шнура, однако, заключается в ограничении внезапных крупных разливов, вызванных отказом. При правильной работе утечка из насоса полностью контролируется.
Манжетные уплотнения могут использоваться для устройств низкого давления и на практике используются очень редко. Мы можем найти их, например, в погружных насосах в качестве вспомогательного уплотнения двигателя.
Механическое уплотнение
Тип уплотнения, обычно используемый в сальниковых насосах, представляет собой механическое уплотнение. Принцип работы уплотнения показан на рисунках 2 и 3.
Два контактных кольца отвечают за герметичность прохода вала насоса через корпус. Контактная поверхность очень гладкая, с низкой шероховатостью. Неподвижное кольцо помещается в корпус насоса с помощью вспомогательного уплотнения, т.е. уплотнительного кольца. Подвижное кольцо установлено на валу насоса и вращается вместе с ним. Крепление подвижного кольца фиксирует вспомогательное уплотнение (вторичное), которое обычно выполнено в виде уплотнительного кольца или резинового сильфона. Адекватное давление поверхностей скольжения обеспечивает рабочее давление в насосе и дополнительно на пружине, установленной на валу насоса. Для обеспечения правильного уплотнения контактирующие поверхности скольжения должны быть постоянно смазаны. В роли смазки выступает полностью перекачиваемая жидкость, которая в результате разности давлений между рабочим давлением насоса и атмосферным давлением заполняет зазор между контактными кольцами. Двигаясь к внешней стороне уплотнения (определяется атмосферным давлением), смазочная жидкость испаряется. Это происходит из-за падения давления и повышения температуры (трения). В результате, наблюдая за уплотнением снаружи, мы не видим утечек. В действительности, однако, утечка перекачиваемой жидкости существует, хотя она и мала - в пределах от 0,001 до 2 мл / час. в зависимости от рабочего давления, диаметра вала и скорости. Для сравнения: при диаметре вала 50 мм и частоте вращения двигателя 2900 об / мин технологическая утечка через уплотнение шнура составляет 3 л / ч. Разница важна. Однако следует подчеркнуть, что механические уплотнения не являются абсолютно герметичными. В случае перекачки взрывчатых или ядовитых жидкостей при отсутствии достаточной вентиляции и длительных работах может возникнуть опасность взрыва или отравления. В этом случае хорошим решением является использование двойных уплотнений и барьерной жидкости. Механические уплотнения также не газонепроницаемы. Когда всасывающий насос работает, всасывание может происходить в определенных ситуациях путем герметизации и удаления воздуха из насоса.
Параметры выбора
Выбор правильного уплотнения определяет такие параметры как:
* тип перекачиваемой жидкости,
* температура и рабочее давление,
* сопротивление сухому ходу.
Обеспечение химической стойкости зависит от соответствующего выбора материалов - как контактных, так и вспомогательных колец. В этом случае будут полезны материалы, опубликованные производителями насосов, а также знание материалов, обычно используемых в уплотнениях.
Диапазон температуры и давления определяется производителем насоса. Однако стоит помнить, что из-за конструкции уплотнения они делятся на ненагруженные и ненагруженные. Этот термин относится к отношению так называемых закрытие и открытие. В случае ненагруженных уплотнений усилие закрытия определенно перевешивает сошники. Это означает, что в этом случае сложнее создать соответствующую «пленку», смазывающую поверхности скольжения, поскольку преобладают сжимающие силы колец. Мы используем эти типы уплотнений для более низких рабочих давлений до 16 бар. Изменение геометрии контактных колец позволяет сбалансировать силы закрытия и открытия. Мы называем эти типы печатей ненагруженными. Их можно использовать при давлении выше 16 бар.
Уплотнительное кольцо и сильфон
Благодаря типу вспомогательного уплотнения уплотнения делятся на уплотнительные кольца и сильфоны. Преимущество сильфонных уплотнений заключается в большей стойкости к загрязнению перекачиваемой жидкостью. Преимущество уплотнительных колец заключается в более высоком допустимом рабочем давлении.
Устойчивость механических уплотнений к отсутствию смазки низкая из-за сил трения, значительно повышающих рабочую температуру. Это зависит прежде всего от твердости материалов контактных колец. На практике мы встречаем два типа комбинаций:
* трудно / трудно,
* жесткий / мягкий.
Твердые / твердые уплотнения, такие как, например, карбид кремния / карбид кремния или карбид вольфрама / карбид вольфрама, показывают высокую стойкость ко многим химическим веществам, но низкую стойкость к сухому ходу.
Твердые / мягкие уплотнения, например, карбид / карбид вольфрама, имеют большую устойчивость к сухому ходу, но ограниченную устойчивость к жидкостям, отличным от воды.
Допустимое «сухое» время для твердых / мягких печатей составляет 10-15 минут, а для твердых / твердых печатей - 1-2 минуты.
Все еще существует проблема использования механических уплотнений при перекачке жидкостей с вязкостью выше, чем у воды. Это относится, например, к водно-гликолевым смесям. При низких температурах жидкости, ниже 0 ° C, при высокой вязкости требуется большее давление на поверхности скольжения. В этом случае рекомендуются уплотнения с уменьшенной контактной поверхностью контактных колец. Меньшая поверхность контакта увеличивает давление уплотнения уплотнения и предотвращает утечку жидкости.
В конце
Частой темой вопросов для пользователей сальниковых насосов является безаварийная работа механического уплотнения. К сожалению, на этот вопрос нет однозначного ответа. Правильное функционирование уплотнения зависит от многих параметров: типа жидкости, температуры, давления, скорости и вязкости. Заводские «настройки», связанные, например, с натяжением пружины, не учитывают всех фактических рабочих давлений и температур. Отсюда делается вывод, что рабочее время пломбы не может быть однозначно определено. На практике мы можем говорить о диапазоне от 8000 до 25000 часов работы. К сожалению, есть печати, которые работают менее 8000 часов и более 25 000 часов.
Рышард Гавронек
