Устройство торцевых уплотнений и рекомендации по их подбору

Самый простой способ правильно выбрать торцевое уплотнение

Рабочая камера насоса должна быть настолько герметичной, насколько это возможно физически. Если с фланцевым или резьбовым соединением всасывающего и напорного патрубка проблем не возникает, то приводной вал стандартного центробежного насоса – это отверстие в корпусе. И чтобы перекачиваемая жидкость не вытекала, проход ведущего вала через корпус насоса следует как можно лучше уплотнить. И в этой статье мы разберем, как это делается в разных типах современных насосов. Но перед этим маленькое «лирическое» отступление. А можно ли обойтись без отверстия в корпусе?

Существует несколько способов решения:

1. Насосы с мокрым ротором, см. Рис. 1 а, б. Здесь вода свободно циркулирует не только в зоне рабочего колеса, но во внутреннем пространстве электродвигателя. Обмотка статора надежно изолирована (целиком залита специальным компаундом), ротор свободно «плавает» в жидкости.
Корпус насоса полностью герметичен, уплотнять движущийся вал не нужно. Насос с мокрым ротором в разрезе. 

Рис. 1 а                                                                                 Рис. 1 б

Корпус насоса полностью герметичен, уплотнять движущийся вал не нужно.

Преимущества:

  • бесшумность работы;
  • длительная работа без обслуживания;
  • компактность.

Недостатки:

  • насос не подлежит ремонту после выхода из строя;
  • КПД заметно ниже, по сравнению с альтернативными конструкциями.

Соотношением достоинств и недостатков определяется область применения насосов данной конструкции – это отопительные системы (бытовые и автономные) и хозпитьевое водоснабжение жилых домов. На первое место выходит бесшумность и надежность агрегатов. Мощность двигателей насосов с мокрым ротором, как правило, не превышает 2 кВт.

2. Насосы с магнитной муфтой, см. Рис. 2 а, б. Здесь крутящий момент от двигателя насосу передается без прямой механической связи между валами. Внешняя и внутренняя полумуфты связаны между собой магнитным полем, через стенку герметичного экрана насоса.
Как реализовано уплотнение и герметичность в насосе с магнитной муфтой. Рис. 2 а                                                                               Рис. 2 б

Это решение применяется в насосах химической промышленности, где перекачиваемая среда разрушит любой уплотнительный материал или вещество настолько токсично, что не допускается даже малейшее просачивание за пределы трубопровода и насоса. Область применения ограничена химической промышленностью, и относительно небольшой мощностью, которую может передать магнитная муфта.

В большинстве бытовых и промышленных насосов ведущий вал проходит через корпус и требует уплотнения.

Сальниковые уплотнения

Название «сальник» сохранилось из эпохи паровых двигателей, когда в качестве уплотняющего материала использовали пеньковые (конопляные) жгуты пропитанные жиром животного происхождения (салом). Жир выполнял сразу две функции: смазки и водоотталкивающую (хотя последнюю в меньшей мере). Современная сальниковая набивка тоже имеет волокнистую (текстильную) структуру, но смазка уже другая, часто на графитовой основе.

Сальник у центробежного насоса и его основные составляющие.Существуют уплотнительные манжеты, за которыми также закрепилось название сальник. Они выполнены в виде кольца из маслостойкой резины, и кольцевой пружины. Применяются такие манжеты для уплотнения валов двигателей внутреннего сгорания и других механизмов, где нет большого перепада давления внутри агрегата и в окружающей среде.
Рис 3 а
Конструкция сальника, уплотнительной манжеты и вид сальниковой набивки изображены на Рис. 3 а, б, в.
Графитовая набивка сальника центробежного насоса и армированная манжета 

Рис. 3 б                                                                                                    Рис. 3 в
Из всех видов уплотнений сальник не только самый древний, но и самый дешевый. Но это единственное его достоинство на сегодняшний день. Из недостатков:

  • очень быстро появляется течь;
  • менять сальниковую набивку нужно часто;
  • высокое давление и температуру такая конструкция выдерживает очень плохо.

Следующим этапом эволюции уплотнений стали механические (они же торцевые) уплотнения.

Как подобрать торцевое уплотнение

Для начала вкратце разберемся, как устроены торцевые уплотнения. Разделение полости высокого давления (внутри насоса) и окружающей среды происходит за счет плотно прижатых друг к другу уплотнительных колец. Одно из которых закреплено в корпусе механизма (называется опорным), а второе кольцо плавающее (упорное) может смещаться вдоль продольной оси вала и прижимается к опорному одной или несколькими пружинами, см. Рис. 4 а, б.

Торцевое уплотнение в разрезе с подробным рассмотрением всех составляющих.
Рис. 4 а – Устройство и принцип действия торцевого уплотнения.  
Tорцевое уплотнение центробежного насоса с одной пружиной  для валов небольших диаметров

Рис. 4 б – торцевое уплотнение с одной пружиной для валов небольших диаметров.

Подвижное и неподвижное кольца образовывают пару трения высокой плотности. Уменьшение силы трения контактных поверхностей происходит либо за счет материалов, из которых сделаны кольца (графит, керамика, карбид кремния, карбид вольфрама и т.д.), либо за счет перекачиваемой среды (для больших насосов).

Существует классификация по условиям работы торцевых уплотнений (следует учитывать при выборе):

  • для неагрессивных сред (воды, масел, нефтепродуктов);
  • для агрессивных сред (кислот, щелочей, растворов солей, паров и газов продуктов химической и нефтехимической отраслей);
  • для сред с большим содержанием твердых примесей, транспортируемых грунтовыми, песковыми, химическими, осушительными, скважинными, фекальными насосами, насосами для бумажной массы;
  • специальные уплотнения, в том числе для высокого давления, высокой и низкой температуры среды, для высокой скорости скольжения, уплотнения разъемного типа.

Очевидно, что самый простой способ выбрать торцевое уплотнение – это обратится к продавцу насоса, сообщив марку насоса, и вы получите нужное уплотнение. Но зачастую фирменные уплотнения стоят неоправданно дорого или их нет на складе и нужно ждать целый месяц, а то и больше. Поэтому имеет смысл подобрать аналог от стороннего производителя. Для подбора аналога нужно сообщить специалисту компании:

  1. Марку и модель насоса, а также тип установленного торцевого уплотнения (если известно, иногда паспорт насоса бывает утерян и восстановить все данные невозможно).
  2. Диаметр приводного вала и размер камеры, где устанавливается уплотнение.
  3. Материалы пар трения (если известны). Если неизвестны, то сообщите информацию о перекачиваемой среде: температуру, наличие агрессивных и абразивных примесей.
  4. Вышлите фото старого торцевого уплотнения или привезите образец (если находитесь в одном городе с поставщиком уплотнений).

По этим данным квалифицированный инженер службы сервиса сможет подобрать новое торцевое уплотнение для вашего насоса. Если нужна дополнительная консультация по подбору торцевых уплотнений, звоните прямо сейчас по номеру
+38 (044) 594-74-74.

Юрий Трохименко

Наш специалист в области насосной теории и инженерной практики. Юрий пишет очень просто об очень сложном. Не верите? Убедитесь сами…

Form

Lightbox has an option to automatically focus on the first input. It's strongly recommended to use inline popup type for lightboxes with form instead of ajax (to keep entered data if the user accidentally refreshed the page).


Напишите нам

Вы можете прислать запрос на каталоги, пригласить технического специалиста на объект, или просто оставить заявку на обратный звонок.