Герметизация насоса является одним из основных технических условий для эффективной работы, безопасности и долговечности установки. Герметичность конструкции обеспечивается специальными уплотнительными элементами. Выбор той или иной разновидности уплотнительных материалов является непростой и важной задачей. Вариант герметизации во многом влияет на устойчивость к неблагоприятным эксплуатационных факторам: температура, давление, трение и прочее, а также на энергоэффективность насосной системы.
Ниже мы рассмотрим и сравним наиболее распространенные образцы используемых уплотнений, сделав основной акцент на влияние типа уплотнения на энергозатраты насоса при одинаковом объеме совершаемой работы.
Основные виды уплотнений насосов
- Сальниковая набивка
простой и доступный вариант уплотнения приводного вала. - Манжетные уплотнители
более современное решение на основе эластичных резиновых манжет. - Торцевые уплотнения
современная система с высокой эффективностью и долговечностью.
Сальниковая набивка
Сальниковая набивка является наиболее старым, простым и доступным вариантом уплотнения приводного вала. Несмотря на то, что его история насчитывает несколько столетий, сальники достаточно широко применяются и в наше время. Конструктивно они включают в себя шнур, который прокладывается вокруг вала в канавке корпуса перекачивающего устройства. Шнуры изготавливаются из различных специальных материалов: фторопласт, асбест, графит и прочее, выбор которых зависит от состава и температуры рабочей жидкости.
Данные изделия выполняют свою функцию только при условии, когда набивочный материал постоянно поддерживается в смоченном состоянии. Для этого производится натяжение шнуров до такой степени, при которой с них капает жидкость. Чрезмерно сильная затяжка может вызывать перегрев и последующее разрушение сальникового узла. По этой причине этот вид уплотнения относительно малонадежен и не гарантирует поддержание полной герметичности.
Манжетные уплотнители
Манжетные уплотнители можно рассматривать как более современный вариант сальниковых элементов. Их появление совпало с изобретением резины. Они представляют собой эластичные резиновые манжеты, которые охватывают приводной вал. Устройство осуществляет герметизацию благодаря взаимодействию пружинного кольца вала и давления среды в корпусе установки. Как правило, манжеты используются на оборудовании, которое перекачивает жидкости с температурой не более 90 °C.
Торцевые уплотнения
Торцевые, или механические, модели – это наиболее современные уплотнительные системы для насосной техники. Они имеют сборную конструкцию, которая включает в себя неподвижную часть, располагается в корпусе, герметизируя область установки, и подвижный элемент, охватывает приводной вал и обеспечивает его герметичность. Между названными частями помещаются кольца, изготовленные из керамики или композитных материалов. В месте контакта они имеют прецизионные поверхности, обеспечивающие уплотнение на границе подвижных и неподвижных частей.
Торцевые образцы характеризуются сложностью устройства и относительной дороговизной с одной стороны, и высокой эффективностью и долговечностью – с другой. При правильном монтаже и эксплуатации они практически исключают утечки перекачиваемых сред: потери менее 0,1 см3/ч. Могут применяться для горячих, более 90 °C, токсичных и химически агрессивных рабочих жидкостей.
Влияние типа уплотнения на энергозатраты
Ключевое отличие торцевых устройств от сальников и манжетных изделий заключается в том, что при их использовании для вращения вала привода необходимо затрачивать значительно меньшее количество энергии.
В случае применения сальникового узла уплотнение достигается за счет прижимания материала к щели между корпусом насоса и валом. В этой ситуации объем необходимой набивки определяется величиной давления и глубиной сальника. Как правило, количество устанавливаемых колец колеблется от 3 до 7 единиц. При этом каждое дополнительное кольцо увеличивает показатели трения, рост которого, в свою очередь, требует пропорционального увеличения мощности питания двигателя для осуществления одинакового объема перекачки.
Торцевая конструкция, имея первичные уплотнительные поверхности, характеризуется существенно меньшими потерями в результате трения. В среднем механические изделия обеспечивают экономию энергопотребления до 80% по сравнению с сальниковыми вариантами.
Таким образом, в долгосрочной перспективе относительная дороговизна и сложность обслуживания торцевых образцов с лихвой окупаются за счет значительной экономии энергии, потребляемой насосной техникой.
