Тема 4.2 Конструкция уплотнений насосов

Студент должен:-

знать: конструкцию различных типов уплот- уметь: давать сравнительную характеристи- нений ку уплотнений и производить их рас-

четы

Классификация уплотнений.

Сальниковые уплотнения.

Торцовые уплотнения.

Бесконтактные уплотнения.

Комбинированные уплотнения.

Расчет уплотнений.

Практическое запятие №5 Изучение конструкции уплотнений.

Литература. [8]. стр.1 13-138; [5J. стр.120-137: [2). стр.1 18-134. 198-200

Методические указания

Уплотнения - это приспособления для предотвращения или уменьшения протечки жид­кости или газа через зазоры между деталями. Наличие в механизмах уплотнений вызвано тем, что в местах соединения деталей даже после самой тщательной их механической обра­ботки остаются неровности, образующие зазоры. Каждое уплотнение характеризуется нали­чием пары сопряженных элементов с относительным перемещением. Основные требования к уплотнениям - герметичность, долговечность и способность работать при определенных дав­лениях, температуре и скоростях сопрягаемых деталей.

Уплотнения различают для неподвижного и подвижного контактов деталей.

К уплотнениям подвижного контакта относятся контактные, бесконтактные и комбинированные.

Контактные уплотнения (сальниковые, торцовые, манжетные) имеют непосредствен­ное соприкосновение (контакт) сопряженных деталей и обеспечивают практически абсолют­ную герметизацию. Они применяются главным образом в качестве концевых уплотнений ва­лов, предотвращая выход перекачиваемой жидкости через вал насоса.

Сальниковое уплотнение (сальник) - это уплотнение перемещающегося вала в местах выхода его из неподвижного корпуса выполненное из мягкой эластичной набивки. Примене­ние сальников в качестве уплотнительного элемента - один из старейших способов гермети­зации подвижного соединения.

Сальниковые уплотнения с мягкими набивками устанавливают в местах выхода вала на­соса из корпуса для предотвращения утечек перекачиваемой под давлением жидкости. При герметизации валов, выходящих из корпусов насосов со стороны всасывания сальниковые уплотнения одновременно предотвращают подсос воздуха, если на всасывании есть разре­жение.

Сальниковые уплотнения отличаются простотой конструкции, легкостью замены уплот-нительной набивки, простотой и доступностью обслуживания во время работы. Уплотнения должны работать в условиях, при которых утечки жидкости не превышают значений, необ­ходимых для смазки уплотнительной набивки и обеспечения жидкостного режима трения.

Конструкция уплотнения должна обеспечивать его длительную работу и периодическим подтягиванием нажимной втулки без разборки всего узла. Набивку следует плотно приго­нять к уплотняемым поверхностям путем предварительного поджатия и поджатия давлением жидкости. Набивка должна входить во все неровности поверхности и не допускать образова­ния зазора, по которому могла бы протекать жидкость при вращении вала.

Важным условием герметичности сальникового уплотнения является то, чтобы темпера-тvpa в нем не превышала значения, при котором смазывающая пленка на трущемся контакте разрушается.

Торцовые уплотнения впервые начали применять в 1900 году, но сравнительно широкое применение они нашли лишь в 20-х годах в двигателях внутреннего сгорания и холодильных установка. Особенно интенсивно торцовые уплотнения стали применять после второй миро­вой войны в химической промышленности и в насосостроении.

Торцовое уплотнение представляет собой герметизирующее устройство вращающегося вала, в котором уплотняющие поверхности расположены перпендикулярно к оси вращения, а усилия, которые удерживают эти поверхности в контакте, направлены параллельно оси вала.

Торцовые уплотнения по сравнению с сальниковыми обладают следующими преимуще­ствами: способны работать при сравнительно большой частоте вращения и высоких давле­ниях - до 4 МПа, а в некоторых случаях - до 7-8 МПа; не требуют постоянного обслуживания, достаточно периодического наблюдения; обладают высоким сроком службы, для хороших и правильно применяемых конструкций он составляет несколько тысяч и даже десятков ты­сяч часов; капельная утечка перекачиваемой жидкости незначительна (например, по данным американской фирмы «Johne Crane», отношение утечек для сальниковых и торцовых уплот­нений составляет 100:1); большая виброустойчивость и меньшая требовательность к соосно­сти ротора и корпуса; расход мощности на трение незначителен.

К недостаткам торцовых уплотнений следует отнести сложность конструкции, сравни­тельно высокую стоимость, необходимость частичной разборки насоса при их замене.

Манжетные уплотнения (манжеты) - это уплотнительное кольцо сложного сечения, ук­репленное на валу. Кольцо выполнено из эластичного материала и имеет выступающие ра­бочие элементы (кромки). Манжеты являются одним из наиболее распространенных типов контактных уплотнительных устройств. Как правило, манжетное уплотнение работает по ра­диальной схеме уплотнения.

К бесконтактным уплотнениям относятся щелевые, лабиринтные и динамические.

Щелевое уплотнение - наиболее распространенный вид бесконтактного уплотнения в центробежных насосах. Это уплотнение располагается во входной части насоса между его корпусом и колесом и служит для уменьшения перетока жидкости между областями высоко­го и низкого давлений. Само название щелевое говорит о том, что между твердыми уплот­няющими элементами находится пространство (щель), благодаря которому нет непосредст­венного контакта между элементами и, следовательно нет трения уплотняющих поверхно­стей.

Лабиринтное уплотнение - бесконтактное устройство между двумя или несколькими де­талями, находящимися в движении одна относительно другой. Это уплотнение - более сложная разновидность щелевого уплотнения и состоит из ряда чередующихся узких щелей и расширительных камер. Лабиринтное уплотнение наиболее часто применяется для уплотнения внутренних полостей насоса, находящихся под разным давлением, и для уплотнения пространства между вращающимся валом и неподвижным корпусом.

Динамическое уплотнение - бесконтактное уплотнение двух сопрягающихся поверхностей, находящихся во взаимном вращении одна относительно другой. Эффективность дина­мического уплотнения увеличивается с увеличением частоты вращения уплотняемых эле­ментов.

Комбинированное уплотнение - сочетание контактного уплотнения с бесконтактным. Этому виду уплотнения соответствует четкое разделение функций отдельных уплотняющих элементов. На контактную часть уплотняющего элемента, как правило, возложена задача предотвращения проникновения внутрь уплотнения (например, в масляную полость) окру­жающей среды. Бесконтактная часть уплотняющего элемента служит для удержания жидкой среды (например, масла) в полости.

Разновидностью комбинированного уплотнения является стояночное, которое обеспечи­вает герметизацию опоры при неподвижном вале, а при его вращении отключается, и герметизация обеспечивается за счет другого вида уплотнения, например динамического.

•"•-■-*!

Методические указания к выполнению расчетов уплотнений валов центробежных насо­сов, приводятся в учебном пособии Машины и оборудование газонефтепроводов.

Вопросы для самоконтроля

1. Объясните принципиальную схему сальникового уплотнения

1. Объясните схемы сальниковых уплотнений различных типов: с гидравлическим затво­ ром, с поджатием набивки со стороны перекачиваемой жидкости, с поджатием набивки давлением перекачиваемой жидкости, с радиальным поджатием, с разделительными кольцами

2. Охарактеризуйте набивки сальниковых уплотнений

3. Объясните принципиальную схему торцового уплотнения

2. Объясните схемы торцовых уплотнений различных типов: по степени разгрузки, по виду нагружения, с одним и двумя плавающими кольцами, двойного

4. Охарактеризуйте режимы трения в торцовых уплотнениях

5. Какие материалы применяются для пар трения торцовых уплотнений

6. Дайте сравнительную характеристику сальниковых и торцовых уплотнений

3. Какие уплотнительные упругие элементы пар трения применяются в торцовых уплотне­ ниях?

7. Объясните конструкцию и принцип действия манжетного уплотнения

8. Объясните конструкцию и принцип действия щелевого уплотнения

9. Объясните конструкцию и принцип действия лабиринтного уплотнения

10. Объясните конструкцию и принцип действия динамического уплотнения

11. Объясните конструкцию и принцип действия комбинированного уплотнения

12. Объясните конструкцию и принцип действия стояночного уплотнения