Стояночные уплотнения для насосов
Щелевые лабиринтные и динамические уплотнения при остановке насоса имеют большие значения внешних утечек, что вынуждает устанавливать дополнительные стояночные уплотнения, обеспечивающие герметичность концевых уплотнений при неподвижном роторе. Наибольшей простотой и надежностью отличаются механические стояночные уплотнения. В этих уплотнениях используются силы инерции, возникающие при вращении вала. Кроме этого существуют конструкции стояночных уплотнений, для действия которых используются гидравлические силы и моменты, возникающие при пуске и остановке насоса.
Такие уплотнения называют гидравлическими стояночными уплотнениями. В качестве стояночных уплотнений используются торцевые, манжетные (в том числе надувные), магнитожидкостные и др. уплотнения. В насосах применяются также электромагнитные стояночные уплотнения, в которых используется электромагнитный принцип: при пуске включается электромагнит, размыкающий уплотнения, а при остановке электромагнит выключается, и закрытие уплотнения обеспечивает, например, пружина.
Магнитожидкостные уплотнения для насосов
Уплотнения этого типа имеют следующее устройство: камера концевого уплотнения заполняется магнитной жидкостью, которая представляет собой однородный коллоидный раствор мелкодисперсных частиц ферромагнитного материала (железо, кобальт и др.) в электропроводящей жидкости (вода, керосин, смазочное масло, глицерин и др.). Магнитная жидкость удерживается в камере уплотнения магнитным полем, создаваемым постоянным кольцевым магнитом.
Полюса магнита имеют полюсные наконечники. Особенностью уплотнения является наличие запирающего слоя, удерживаемого в зазоре магнитным полем. Радиальные зазоры в магнитожидкостных уплотнениях составляют 0,05-0,15 (до 0,5 мм). Преимущества этих уплотнений: отсутствие протечек, механического трения, износа; применяются при любых окружных скоростях и перепадах давления (в том числе при вакууме), а также в качестве стояночных уплотнений.
"Замерзающие" уплотнения для насосов
Эти специфические уплотнения используются в насосах для жидких металлов. Принцип их работы заключается в том, что в щелевом проходе между рабочим колесом и полостью, заполненной инертным газом, создается участок замороженного металла, который удерживается в щели трением и сцеплением и постоянно скользит по поверхности вала, образуя тонкую, достаточно вязкую жидкую пленку. Протечки в уплотнении такого типа практически отсутствуют (можно добиться абсолютной герметичности насоса). Теплота горячего металла и трения непрерывно отводится охлаждающей средой - жидкостью или газом.
Для уменьшения пускового момента уплотнения необходимо перед пуском предварительно разогреть. Размер зазора в нем принимается 0,8-1 мм при длине втулки уплотнения, равной двум-трем диаметрам вала. К основным недостаткам замерзающих уплотнений следует отнести: высокие требования к надежности работы охлаждающей системы; использование для пуска насоса привода с повышенным пусковым моментом или специального подрывного устройства.
Уплотнения рабочего колеса насоса
В одноступенчатом насосе два уплотнения: переднее и межступенное. Уплотнения рабочего колеса, так же как и концевые уплотнения вала, могут быть контактными и бесконтактными. Обычно уплотнения рабочего колеса выполняются бесконтактными однощелевыми, реже - лабиринтовыми двух- трех-щелевыми и более. Учитывая, что многощелевые уплотнения могут явиться источником вибрационных возмущений ротора, рекомендуется опытная проверка насоса с такими уплотнениями. Радиальные зазоры в щелевых уплотнениях обычно принимаются равными 0,3-0,35 мм.
В некоторых случаях для увеличения коэффициента сопротивления на уплотняющие поверхности (чаще всего ротора) наносятся кольцевые канавки. Нужно учитывать, что при этом уменьшаются гидравлические силы, возникающие в уплотнениях, что может неблагоприятно отразиться на критическом числе оборотов, ротора. В некоторых типах насосов применяются контактные уплотнения с плавающими кольцами, а также динамические уплотнения с осевой нарезкой и др.
Материалы уплотнений рабочего колеса выбираются в зависимости от назначения насоса и должны обладать высокой эрозионной и коррозионной стойкостью, устойчивостью против задирания при касаниях поверхностей скольжения, а также при попадании в щелевой зазор твердых включений. Например, для питательного насоса с рабочим колесом из углеродистой стали уплотнения изготавливают из чугуна СЧ 18-36 или бронзы БрОФ-10-1; для рабочего колеса из коррозионно-стойкой стали 20X13 рекомендуются для уплотнений термообработанные стали 30X13, 37Х12Н8Г8МФБ.