Типы торцевых уплотнений: одинарные, двойные, картриджные — где применяются?

Торцевые уплотнения применяются в различных видах оборудования — насосах, мешалках и др., обеспечивая герметизацию соединения вала, минимизируя утечки и износ блоков. Они востребованы во многих отраслях, включая нефтегазовую, химическую, фармацевтическую и другую. В этой статье расскажем о типах торцевых уплотнений, их особенностях и специфике применения.

Общие принципы работы торцевых уплотнений

В самом простом объяснении в торцевом уплотнении выделяются два кольца — одно неподвижно фиксируется на корпусе, а другое вращается с валом. Между ними имеется пружина, обеспечивающая качественное соединение элементов. Также упрощенная, но чуть более подробная схема включает:

• Вращающееся и неподвижное кольца.
• Корпус.
• Вторичные уплотнения из упругого эластичного материала, устойчивого к воздействию жидкостей и сред, с которыми взаимодействуют.
• Пружины, обеспечивающие прилегание всех элементов.
• Сальниковая пластина (уплотнительная шайба).
• Зажимной винт.

Такая конструкция в сочетании с обоснованным выбором материалов обеспечивает герметичность соединения, отсутствие трения при работе оборудования, то есть качество и долгий срок работы. Однако многое зависит и от того, правильно ли уплотнение было установлено и центровано, поэтому эти действия требуют определенной квалификации и внимания. Кроме того, каждый вид имеет свои конструктивные особенности, влияющие на то, для каких условий его использование более предпочтительно. Рассмотрим их подробней.

Одинарные торцевые уплотнения

Это наиболее востребованный и популярный тип. Он более доступен по цене, чем другие, его проще устанавливать. Возможно техобслуживание без снятия с оборудования, где используются уплотнения.

В конструкции предусмотрена одна пара колец — вращающееся на валу и фиксируемое на корпусе. Такой вариант подходит для использования в насосах и другом оборудовании, работающем с химически нейтральными и нетоксичными жидкостями без сильных загрязнений, при температуре менее 200 °C и давлении до 20 МПа. В ряде случаев для более эффективной работы узел может оснащаться дополнительным охлаждением.

Двойные торцевые уплотнения

Как понятно из названия, в таких уплотнениях имеется две пары колец. Они могут располагаться в вариантах:

• «Тандем» — пары идут в одном направлении последовательно (одни за другими), имеют достаточно большую осевую длину, из-за чего использование при ограниченном пространстве может быть затруднено. Выдерживают высокое давление, обеспечивают защиту на случай выхода из строя одного из двух уплотнений. Этот тип считается лучшим для работы с абразивными, опасными и токсичными жидкостями и газами.
• «Спина к спине» — пары колец «смотрят» в противоположные стороны, чаще всего размещаются внутри сальника, довольно компактные по размеру. Работают с принудительной подачей затворной жидкости, благодаря чему обеспечивается полная герметичность. Подходят при высокой скорости вращения, мало подвержены механическому износу, в том числе при вибрации и контактном давлении элементов.
• «Лицом к лицу» — самый компактный и простой по конструкции, а также доступный по цене вариант, применяется, если пространства для двух предыдущих недостаточно, но уступают им по надежности и не обеспечивают резервного уплотнения.

Двойные торцевые уплотнения устанавливаются в оборудовании, работающем с агрессивными средами, в сложных условиях — в нефтегазовой и нефтеперерабатывающей промышленности, химической и фармацевтической, а также при водоотведении, где жидкости могут содержать абразивные частицы. Довольно часто они дополнительно комплектуются датчиками давления, устройствами охлаждения и промывки, другими дополнительными блоками. Это сказывается на стоимости, но одновременно повышает надежность и продляет срок службы узлов.

Картриджные торцевые уплотнения

В эту группу выделяются одинарные и двойные уплотнения тех видов, о которых мы уже говорили, где все элементы объединены в единый модуль — то есть такое уплотнение можно сразу, без дополнительной сборки и настройки, устанавливать в оборудование. Это заметно упрощает и сокращает время на обслуживание техники, повышает надежность блока, поскольку влияние человеческого фактора практически сводится к нулю, а благодаря особенностям сборки снижается износ вала.

Рекомендации по выбору

Выбирая вид торцевого уплотнения, необходимо учитывать условия, в которых оно будет эксплуатироваться: температуру, давление, характеристики среды (жидкость или газ, кислотность, токсичность, присутствие абразивных частиц и загрязнений и др.). Важно правильно подобрать не только вид, но и материалы, из которых изготовлены торцевые уплотнения. Руководствоваться при этом следует ГОСТ 32600-2013 (ISO 21049:2004) и стандартом API 682.

Заключение

От выбора торцевых уплотнений во многом зависит эффективность работы оборудования, а также безопасность — утечки ряда жидкостей, сжиженного газа и других сред могут представлять угрозу. Поэтому важно учесть все параметры при выборе типа и конкретной модификации, уделить внимание правильности установки уплотнений, а в процессе эксплуатации своевременно проводить их обслуживание.