Щелевые уплотнения

Особенности и области применения

Щелевые уплотнения (рис. 6.12) —   наиболее простые и надежные уплотнения гидромашин. Их уплотняющий эффект основан на использовании гидравлического сопротивления кольцевых дросселей с малым (0,1—0,3 мм) радиальным зазором. Главным недостатком таких уплотнений являются сравнительно большие протечки уплотняемой жидкости, особенно при высоких давлениях.

Щелевые уплотнения используются главным образом в проточной части насоса для ограничения внутренних перетоков, в частности по входной воронке рабочего колеса, между ступенями многоступенчатых насосов, перед уравновешивающим диском гидропяты, т. е. там, где из-за затрудненного доступа для ремонта и обслуживания требуется повышенная надежность и допускаются протечки. До сих пор в некоторых насосах щелевые уплотнения по инерции используются и в качестве концевых для герметизации мест выхода вала из корпуса.

Основной особенностью щелевых уплотнений является то, что они представляют собой полноохватные гибридные малонагруженные подшипники и оказывают решающее влияние на вибрационное состояние ротора. Гидродинамические силы в полноохватных подшипниках определяются частотой вращения ротора и вызывают потерю его динамической устойчивости. Гидростатические силы существенно влияют на собственную частоту ротора и определяются осевым перепадом давления, поэтому они очень чувствительны к осевой форме зазора.

Рис. 6.12. Центробежная ступень, уравновешивающее устройство и узел концевого уплотнения питательного насоса:
1 — трехщелевое уплотнение рабочего колеса; 2, 4 -щелевые уплотнения гидропяты; 3-торцовый дроссель гидропяты; 5,6,7- плавающие уплотнительные кольца

Расход через щелевое уплотнение в основном зависит от дросселируемого перепада давления и средней площади поперечного сечения щели. Влияние геометрической формы щели и частоты вращения ротора на расход сравнительно мало, поэтому расходные характеристики более стабильны. Основные трудности связаны с вычислением радиальных гидростатических и гидродинамических сил, определяющих вибрационное состояние ротора, а следовательно, и работоспособность всего насоса. Низкий уровень вибраций ротора, который можно обеспечить правильным выбором конструкций щелевых уплотнений, позволяет без увеличения опасности задиров уменьшать радиальные зазоры в уплотнениях и тем самым снижать протечки.

Таким образом, расходные и динамические характеристики щелевых уплотнений связаны с вибрационным состоянием ротора и уплотнения необходимо рассматривать вместе с ротором как единую замкнутую гидромеханическую систему (рис. 6.13). Такой подход особенно необходим для высокооборотных насосов, для которых уровень вибраций ротора является важнейшим параметром, определяющим их надежность, долговечность и экономичность.

Рис. 6.13. Структурная схема гидромеханической системы ротор — щелевые уплотнения