Какво е уплътнение на вала?
Както е известно, уплътнението на вала е един от основните елементи на центробежните помпи. С изключение на помпите с магнитен съединител (без уплътнение на вала), използването му е задължително при всички центробежни помпи. В тази статия ще ви запознаем с видовете уплътнения на вала и принципа им на действие.
Основната функция на уплътнението на вала в центробежната помпа е да осигури херметичност между мократа и сухата зона на помпата. Мократа зона е страната на корпуса на помпата, където налягането на флуида се повишава и механичната енергия се преобразува в хидравлична. Сухата зона е частта извън мократа зона – валът, лагерите и двигателят.
За да разберем по-добре функцията и принципа на действие на уплътнението на вала, е полезно накратко да разгледаме принципа на работа на центробежната помпа.
Първо, двигателят, разположен в сухата зона, получава енергия от мрежата, преобразува електрическата енергия в механична и я предава чрез съединителя на вала на помпата. Единият край на вала е свързан със съединителя, т.е. със сухата зона, а другият – с работното колело в корпуса на помпата, която наричаме мократа зона. Така валът върти работното колело в корпуса. Работното колело от своя страна чрез лопатките си повишава налягането на флуида и преобразува механичната енергия в хидравлична.
Ако разгледаме този принцип на действие, основният проблем с херметичността произтича от факта, че част от вала е в сухата, а част – в мократа зона (което изисква отвор в корпуса на помпата), като същевременно валът е подвижен, т.е. въртящ се елемент. За да не изтича флуид от корпуса, можем да приложим две различни решения. Първото е работното колело да се задвижва не чрез вал, свързан с двигателя, а по друг начин – в този случай е подходящо да се използва помпа с магнитен съединител. Другото решение е да се използва допълнителен елемент, който едновременно позволява въртенето на вала и свежда до минимум изтичането от корпуса на помпата. Именно този елемент наричаме уплътнение на вала.
Днес най-широко използваните видове уплътнения на вала са механичното уплътнение и салниковата набивка. Макар всеки от тях да има своите предимства и недостатъци, с повишаването на качеството в индустриалното производство делът на механичните уплътнения нараства. Причината ще стане ясна малко по-късно, когато обясним как работят двата вида уплътнения.
Салникова набивка
Салниковата набивка може да се определи като елемент, който осигурява уплътняване чрез физическо запълване на споменатата по-горе междина между вала и корпуса. Салниковата набивка се навива на различен брой пръстени върху вала „или върху втулка, поставена върху вала, за да го предпазва от износване“. Така едновременно се осигурява уплътняване и се позволява въртенето на вала. Не бива обаче да се забравя, че салниковата набивка никога не осигурява пълна херметичност и дори не е желателно да я осигурява. Причината е, че поради постоянно възникващата сила на триене набивката се нагрява и повърхностното триене се увеличава. Затова през набивката трябва постоянно да има флуид, който едновременно да я охлажда и поне частично да намалява триенето. Макар теоретично количеството на този теч да се посочва като 1–2 капки в минута, наблюденията на място показват, че дори при най-добрите системи то е от 5 до 10 капки в минута. Количеството на теча се регулира чрез притискащата втулка (салниковия капак) на помпата.
Механично уплътнение
Механичните уплътнения се използват за абсолютно същата цел, но принципът им на действие е доста различен. Механичните уплътнения се състоят от две части: неподвижен и въртящ се елемент. Неподвижният елемент се монтира към помпата и не се движи. Въртящият се елемент се монтира върху вала или върху втулка, поставена върху вала, и се върти синхронно с него.
Принципът на действие на механичното уплътнение е следният: докато флуидът преминава през помпата, неподвижният елемент от страната на корпуса (в зоната с високо налягане) се притиска от налягането на флуида към въртящия се елемент от страната на двигателя. Пружина от въртящата се страна позволява това движение и поддържа въртящата се уплътнителна повърхност. Така повърхностите на въртящия се и неподвижния елемент практически прилепват една към друга. Тъй като обаче едната страна непрекъснато се върти, а другата остава неподвижна, ако тези повърхности прилепнат изцяло, те бързо ще се износят и напукат от триенето и уплътнението вече няма да изпълнява функцията си. Затова между повърхностите на неподвижния и въртящия се елемент се образува много малка междина – около 0,0008 mm. Тази междина се запълва с изпомпвания флуид, който образува много тънък филм между двете повърхности.
Тъй като има множество статии, видеа и анимации за принципа на действие на механичното уплътнение, тук обобщихме темата накратко. Ако желаете да разгледате принципа на работа по-подробно или имате въпроси, свържете се с нас.
Салникова набивка или механично уплътнение?
И двата вида уплътнения имат своите предимства и недостатъци. При избора на уплътнение трябва да се вземат предвид нуждите на системата и на съоръжението. Например, ако се пренася скъп флуид, е целесъобразно да се използва механично уплътнение, за да се сведат течовете до нула. По същия начин, ако изпомпваният флуид представлява риск за хората и околната среда и затова отново се изисква нулево изтичане, механичното уплътнение е най-правилният избор. В среда обаче, където натоварванията върху помпата са големи или основата, върху която е монтирана помпата, често се премества в малки граници, салниковата набивка е по-подходяща, тъй като понася много по-добре аксиалната несъосност.
| Механично уплътнение | Салникова набивка | |
| Предимства (+) |
||
| Осигурява почти 100% херметичност | Ценово предимство | |
| Не изисква много поддръжка | Лесен монтаж | |
| Дълъг експлоатационен живот | Висока толерантност към аксиална несъосност | |
| Недостатъци (-) |
||
| Висока цена | Изисква повече поддръжка | |
| Монтажът е по-труден. | Не може да осигури 100% херметичност | |
| Много ниска толерантност към аксиална несъосност. | Бързо уврежда вала или втулката | |
По-горе накратко са обобщени плюсовете и минусите на механичните уплътнения и салниковите набивки. Не бива обаче да се забравя, че най-правилният избор в това отношение ще направят производителите на помпи. Причината е, че видът на уплътнението трябва да се избере, като се вземат предвид флуидът, системата, в която работи помпата, и конструкцията на самата помпа. Освен това производителите на помпи вероятно познават условията на обекта и средата, за които се прави изборът, и имат помпи, които вече работят в такива системи. Затова те ще препоръчат най-подходящото уплътнение и въз основа на натрупания опит.
