1.3.1 Система разгрузки и охлаждения торцовых уплот­нений

В секционных насосах типа НМ с рабочими коле­сами одностороннего входа жидкости возникает нескомпенсированное осевое усилие Р₀ (рис. 1).

Для его компенсации используется гидравлическая пята. Она устанавливается в насосе после последнего рабочего колеса. Основной деталью гидравлической пяты является диск, закрепленный на валу. Между ним и подпятником, неподвижно закрепленным на корпусе, имеется щелевое отверстие. Аналогичное щелевое от­верстие а имеется между деталями.

Рис. 1 Принципиальная схема системы разгрузки торцовых уплотнений

1 - диск гидропяты; 2 - подпятник; 3 - корпус насо­са; 4 - деталь, закрепленная на корпусе; 5 - деталь, вра­щающаяся вместе с валом; 6 - рабочее колесо; 7 - вал; 8 - резиновое кольцо

Система работает следующим образом. Жидкость, выходящая из рабочего колеса, последовательно прохо­дит щели, теряя при этом значительную часть энер­гии на трение и местные сопротивления. За счет этого возникает разность давлений на диск гидропяты, ре­зультатом чего является сила Р, направленная в сторо­ну, противоположную силе Р₀.

При изменении величины осевого усилия его уравно­вешивание в гидравлической пяте происходит за счет изменения величины зазора, т.е. автоматически.

Жидкость, прошедшая через щели, отводится снова на вход в рабочее колесо.

Другой проблемой эксплуатации торцовых уплотне­ний является большое количество тепла, выделяющего­ся в парах трения. Это приводит к возникновению в них температурных напряжений и деформаций, что, в свою очередь, может стать причиной выхода уплотне­ния из строя. Чтобы этого не произошло, прибегают к охлаждению торцовых уплотнений, используя перека­чиваемую жидкость. При этом ее подают к уплотнению либо из области нагнетания насоса, либо из области вса­сывания.

Схема системы охлаждения насоса первого типа при­ведена на рис.2.

Рис.2 Схема охлаждения торцовых уплотнений за счет циркуляции перекачиваемой жидкости из области нагнетания в область всасывания насоса

1 - щелевое уплотнение; 2 - камера торцового уплотнения; 3 - торцовое уплотнение; 4 - трубопровод; 5 - вентиль

Из области нагнетания перекачиваемая жидкость по трубопроводу поступает в камеру торцового уплотне­ния, где охлаждает торцовое уплотнение. После этого она через щелевое уплотнение поступает на всасывание рабочего колеса. Регулирование расхода охлаждающей жидкости осуществляется вентилем.

В системе охлаждения второго типа перекачиваемая жидкость отбирается из всасывающего патрубка, где дав­ление больше, чем на входе в рабочее колесо. Далее по трубопроводу, снабженному обратным клапаном, она поступает в камеру торцового уплотнения, где охлажда­ет его. После этого перекачиваемая жидкость поступает на всасывание рабочего колеса.

Система охлаждения второго типа предпочтительнее, поскольку ее работа не приводит к снижению объемного КПД магистрального насоса. Однако давление в его всасы­вающей линии существенно ниже, чем в нагнетательной. Поэтому для обеспечения стабильности расхода циркули­рующей жидкости через камеру торцового уплотнения ис­пользуется импеллерное устройство. Оно представляет со­бой винт (винтовой насос), который устанавливается на вал магистрального насоса вместо разделительной втулки. Вса­сывающая сторона импеллерного устройства обращена к ка­мере торцового уплотнения, что позволяет отводить и теп­ло, выделяющееся при работе самого импеллера.

Зазор между винтом и корпусом насоса остается та­ким же, как в обычных щелевых уплотнениях. Прямо­угольная винтовая нарезка глубиной 3-5 мм с шириной выступов не менее 3 мм выполняется под углом 10-17°.

Число заходов составляет от 5 до 15. Расход циркуляции доходит до 1,5-2 м³/ч.