Научно-исследоват.работа

Уплотнение вала

В своем основном виде уплотнение вала соединяет вращающуюся часть с неподвижной частью. При правильном проектировании и монтаже вращающаяся часть перемещается по смазочной пленке толщиной всего 0,00025 мм.

Если пленка станет слишком толстой, то возникнет утечка перекачиваемой среды. Если пленка станет слишком тонкой, то потери на трение увеличатся, а контактирующие поверхности будут перегреваться, что приведет к отказу уплотнения.

Конструкция

Неподвижная часть уплотнения закреплена на корпусе насоса. Она состоит из неподвижного кольца и неподвижного вторичного уплотнения. Вторичное уплотнение предотвращает возникновение утечек между неподвижным кольцом и корпусом насоса. Оно также предотвращает вращение кольца в корпусе насоса.

Перекачиваемая жидкость (А) обычно контактирует с внешней кромкой вращающегося уплотнительного кольца (В). Когда вал начинает вращаться, перепад давления между жидкостью (А) в корпусе насоса и атмосферой (D) заставляет жидкость проникать в зазор уплотнения (на участке от B до C) между двумя плоскими вращающимися поверхностями. Образуется смазочная пленка. Давление в зазоре уплотнения снижается на участке от B до C, достигая давления в точке D. Утечка из уплотнения просачивается в сторону атмосферы.

На части уплотнения, находящиеся внутри насоса, действует усилие, создаваемое давлением внутри насоса. Осевая составляющая данного усилия вместе с усилием пружины создает замыкающее усилие уплотнения.

Усилия уплотнения вала

На части уплотнения внутри насоса воздействует осевое усилие, создаваемое давлением перекачиваемой жидкости. Если перепад давления между перекачиваемой средой и атмосферой превышает 20 бар, замыкающее усилие становится настолько сильным, что предотвращается образование соответствующей гидродинамической смазочной пленки. В результате поверхности уплотнения начинают изнашиваться.

Уменьшение области гидравлического давления автоматически повлияет на осевое усилие уплотнения вала. В результате снижается гидравлическое усилие поверхностей первичного уплотнения, а также замыкающее усилие уплотнения.

Давление насоса, действующее на область Аh, приводит к приложению замыкающего усилия к уплотнению. Область Ah несбалансированного уплотнения вала больше области As, а коэффициент балансировки k больше 1.

Давление в области контактной поверхности превышает давление перекачиваемой жидкости. В диапазоне низкого давления перекачиваемой жидкости достаточно несбалансированного механического уплотнения вала. Область Ah сбалансированного механического уплотнения вала меньше области As, а коэффициент балансировки k меньше 1. Область Ah можно сократить за счет уменьшения диаметра вала.

В диапазоне высокого давления перекачиваемой среды или при высокой частоте вращения используется сбалансированное механическое уплотнение вала. Давление в области контактной поверхности может быть меньше давления перекачиваемой среды. Коэффициент балансировки часто выбирают так, чтобы он был порядка 0,8.

Компания Grundfos предлагает широкий ассортимент специальных уплотнений вала и компоновок уплотнений вала для различных технологических жидкостей и эксплуатационных требований.