Торцевое уплотнение с толкателем - это специализированное уплотнительное устройство, предназначенное для предотвращения утечки жидкости во вращающемся оборудовании, таком как насосы и компрессоры. В данном типе уплотнения используется подпружиненный механизм для поддержания постоянного контакта между уплотнительными поверхностями, что обеспечивает оптимальную производительность и надежность в сложных промышленных условиях.
В этой статье мы рассмотрим все тонкости механических уплотнений с толкателем, изучим их компоненты, принципы работы и основные преимущества.
Что такое механическое уплотнение с толкателем
Торцевое уплотнение с толкателем - это тип торцевого уплотнения, предназначенного для предотвращения утечки жидкостей или газов между вращающимся валом и неподвижным корпусом. Оно состоит из вращающейся уплотнительной поверхности, обычно изготовленной из твердого материала, такого как карбид кремния или карбид вольфрама, и неподвижной уплотнительной поверхности, обычно изготовленной из более мягкого материала, такого как углерод или керамика.
Вращающаяся поверхность уплотнения установлена на валу, а неподвижная - закреплена на корпусе. Пружинный механизм оказывает давление на уплотнительные поверхности, прижимая их друг к другу для создания герметичного уплотнения. Благодаря усилию пружины уплотнительные поверхности сохраняют контакт даже при изменении давления и температуры.
Толкающие механические уплотнения названы так за то, что пружинный механизм “толкает” поверхности уплотнения друг к другу. Пружина расположена за неподвижной поверхностью уплотнения и компенсирует любой износ или несоосность, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации. По мере износа уплотнительных поверхностей пружина продолжает толкать их друг к другу, обеспечивая постоянное уплотнение.
Принцип работы толкающих механических уплотнений
Принцип работы толкающего механического уплотнения основан на точном взаимодействии его компонентов. Статор обычно устанавливается в корпус уплотнения, а ротор крепится к вращающемуся валу. Уплотнительные поверхности находятся в тесном контакте благодаря сочетанию гидравлического давления и силы пружины.
При вращении вала поверхность ротора перемещается вместе с ним, поддерживая тонкую пленку жидкости между поверхностями уплотнения. Эта жидкая пленка толщиной всего несколько микрон предотвращает прямой контакт между поверхностями и минимизирует износ. Давление уплотнения поддерживается силой пружины, прижимающей поверхность ротора к поверхности статора, а также гидравлическим давлением, действующим на заднюю сторону ротора.
Для обеспечения осевого перемещения и смещения вала в толкающих торцевых уплотнениях используются вторичные уплотнительные элементы, такие как уплотнительные кольца или V-образные кольца. Эти элементы располагаются между ротором и втулкой, обеспечивая определенную степень перемещения при сохранении целостности уплотнения.
Преимущества толкающих механических уплотнений
Компактность и экономичность
Одним из главных преимуществ является их простая и компактная конструкция по сравнению с другими типами механических уплотнений. Основные компоненты уплотнения-толкателя - уплотнительное кольцо, ответное кольцо и вторичные уплотнения - образуют компактный узел, который легко устанавливается на многие типы вращающегося оборудования без существенных изменений.
Такая простая и компактная конструкция делает уплотнения-толкатели очень экономичными. Они экономичны в производстве и часто являются самым недорогим типом механических уплотнений.
Универсальный и надежный
Торцевые уплотнения с толкателем также отличаются высокой универсальностью и надежностью в широком диапазоне распространенных применений. Хотя они не подходят для экстремальных давлений, они обеспечивают надежное уплотнение и длительный срок службы в большинстве случаев при давлении до 200 фунтов на квадратный дюйм. Динамические уплотнительные кольца учитывают движение вала и поддерживают уплотнительный контакт, обеспечивая надежную работу.
Недостатки толкающих механических уплотнений
Ограниченная возможность работы под давлением
Одним из недостатков толкающих механических уплотнений является их ограниченная способность выдерживать высокое давление по сравнению с другими типами уплотнений, такими как сильфонные и диафрагменные уплотнения. Динамическое уплотнительное кольцо, обеспечивающее осевую нагрузку в уплотнении-толкателе, склонно к выдавливанию и разрушению при очень высоких давлениях, обычно выше 200 фунтов на квадратный дюйм. Это ограничение давления делает толкающие уплотнения непригодными для некоторых требовательных применений высокого давления.
Уязвимость к сухому ходу
Механические уплотнения с толкателем также более уязвимы к повреждениям при работе всухую, чем конструкции без толкателя. Если уплотнительные поверхности работают всухую без надлежащей смазки от уплотняемой жидкости, высокое трение и тепло могут быстро разрушить углеродные и керамические уплотнительные поверхности. Динамические вторичные уплотнения также склонны к возгоранию в условиях сухого хода.
Более высокие показатели утечки
Еще одним потенциальным недостатком толкающих торцевых уплотнений является то, что они, как правило, имеют несколько более высокую степень утечки, чем нетолкающие уплотнения, особенно по мере их износа со временем. Осевой механизм нагружения толкающего уплотнения обеспечивает менее точный контакт торцов, чем пружинный или сильфонный.
Области применения толкающих механических уплотнений
Нефтехимическая переработка
Торцевые уплотнения-толкатели широко используются в нефтехимическом технологическом оборудовании, таком как насосы, смесители и компрессоры. Они хорошо подходят для уплотнения органических химикатов, углеводородов и других жидкостей, распространенных на нефтеперерабатывающих и химических заводах.
Целлюлоза и бумага
В целлюлозно-бумажной промышленности также широко используются толкающие механические уплотнения. Они встречаются в варочных котлах, валах бумагоделательных машин, мешалках, вентиляторных насосах и т. д. Уплотнения-толкатели, изготовленные из соответствующих эластомеров, надежно справляются со сложными требованиями по совместимости с химическими веществами и технологическими жидкостями бумажной промышленности.
Водоснабжение и водоотведение
Уплотнения-толкатели часто используются и в оборудовании для очистки воды и сточных вод. Умеренное давление и благоприятные свойства жидкости в большинстве водных систем хорошо подходят для толкающих уплотнений. Компактная и экономичная конструкция делает их практичным выбором для множества насосов, смесителей и другого вращающегося оборудования, используемого для очистки городских и промышленных вод и сточных вод.
