Что такое насосное кольцо

Что такое насосное кольцо

Насосные кольца — это компоненты механических уплотнений, которые помогают циркулировать жидкости между поверхностями уплотнения. Механическое уплотнение предотвращает утечку, создавая уплотнение между вращающимся валом и неподвижным корпусом. Нагнетательное кольцо создает перекачивающее действие, благодаря которому жидкость циркулирует по поверхностям уплотнения, обеспечивая смазку и охлаждение.

Как работают насосные кольца

Накачивающее кольцо имеет на своей поверхности угловые канавки, которые действуют как небольшие насосы. Когда вал вращается, эти канавки перекачивают жидкость снаружи к поверхностям уплотнения. Затем жидкость течет по поверхностям уплотнения, смазывая и охлаждая их.

Каково назначение насосного кольца

Основная цель перекачивающего кольца — создать замкнутый закрученный поток затворной жидкости между внутренним и внешним уплотнениями в картридже с двойным уплотнением. Эта циркуляция помогает:

1. Охладите механические уплотнения, отводя тепло от поверхностей уплотнений.
2. Смажьте поверхности уплотнения, чтобы уменьшить износ и трение.
3. Поддерживайте более высокое давление в камере уплотнения, чем давление технологической жидкости, предотвращая загрязнение и продлевая срок службы уплотнения.
4. Обеспечьте возможность циркуляции затворной жидкости без необходимости использования внешнего резервуара или насосной системы.

Типы насосных колец

В механических уплотнениях используются три основных типа насосных колец:

Крыльчатки радиального потока с просверленными лопастями

Крыльчатки радиального потока с просверленными лопатками являются одним из наиболее распространенных типов насосных колец. Они состоят из ряда радиальных лопастей или отверстий, просверленных в рабочем колесе, которые создают перепад давления при вращении рабочего колеса. Этот перепад давления перемещает затворную жидкость из области высокого давления вблизи внешнего диаметра рабочего колеса в область низкого давления вблизи внутреннего диаметра, создавая циркуляцию с замкнутым контуром.

Крыльчатки с радиальным потоком и просверленными лопастями относительно просты в изготовлении и могут обеспечить хорошие характеристики расхода и напора, что делает их пригодными для широкого спектра применений.

Радиальный поток с использованием пазов

Насосные кольца радиального потока с прорезями работают по тому же принципу, что и кольца с просверленными лопастями, но вместо отверстий в рабочем колесе имеется ряд радиальных прорезей или канавок. Когда рабочее колесо вращается, пазы создают перепад давления, который перемещает затворную жидкость от внешнего диаметра к внутреннему диаметру, создавая циркуляцию с замкнутым контуром.

Насосные кольца с радиальным потоком с прорезями могут обеспечить улучшенные характеристики потока по сравнению с конструкциями с просверленными лопастями, поскольку прорези обеспечивают более непрерывный путь потока и уменьшают разделение потока и турбулентность. Однако они могут быть более сложными в изготовлении и подходить не для всех применений.

Осевой поток с использованием спиральных канавок

Насосные кольца с осевым потоком и спиральными канавками предназначены для создания винтового пути потока затворной жидкости при вращении рабочего колеса. Спиральные канавки выточены на лицевой стороне рабочего колеса, и по мере вращения рабочего колеса затворная жидкость проталкивается по канавкам от наружного диаметра к внутреннему диаметру, создавая замкнутый контур циркуляции.

Насосные кольца с осевым потоком и спиральными канавками могут обеспечить превосходную скорость потока и характеристики напора, особенно при высоких скоростях вращения. Они часто используются в приложениях, где требуются высокие скорости потока и низкие перепады давления, например, в высокоскоростных турбомашинах и компрессорах.

Однако насосные кольца с осевым потоком могут быть более сложными в проектировании и изготовлении, чем конструкции с радиальным потоком, а их характеристики могут быть более чувствительными к изменениям условий эксплуатации и свойств жидкости.

Применение насосных колец

ПЛАН API 23

API PLAN 23 охватывает требования к перекачивающим кольцам, используемым в механических уплотнениях центробежных насосов. В нем указаны материалы, размеры и производственные допуски насосных колец. План применим к насосным кольцам, используемым в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, химическую и энергетическую.

ПЛАН API 52

API PLAN 52 содержит рекомендации по проектированию и испытаниям механических уплотнений, используемых в центробежных и роторных насосах. Он охватывает требования к насосным кольцам, включая материалы, размеры и процедуры испытаний. План широко используется в нефтегазовой промышленности.

ПЛАН API 53

API PLAN 53 — это стандарт проектирования и испытаний механических уплотнений, используемых в поршневых насосах. Он определяет требования к насосным кольцам, включая материалы, размеры и методы испытаний. Этот план обычно используется в нефтегазовой промышленности для поршневых насосов.

Производительность насосного кольца

Требования к расходу

Одним из основных факторов, влияющих на производительность насосного кольца, является требуемый расход затворной жидкости. Скорость потока должна быть достаточной для поддержания стабильной пленки жидкости между поверхностями уплотнения, отвода тепла, выделяемого при трении, и предотвращения попадания технологических жидкостей.

Кривые производительности насосного кольца

Производительность насосного кольца обычно характеризуется кривыми производительности, которые отображают зависимость скорости потока от напора, создаваемого насосным кольцом при различных скоростях вращения.

Кривые трубопроводной системы

Кривая системы трубопроводов представляет падение давления на трубопроводах, фитингах и других компонентах циркуляционного контура. Пересечение кривой производительности насосного кольца и кривой системы трубопроводов определяет фактическую скорость циркуляции затворной жидкости в системе.

Факторы, влияющие на производительность насосного кольца

Несколько факторов могут влиять на производительность насосных колец в механических уплотнениях.

Диаметр и скорость

Большие диаметры и более высокие скорости вращения обычно приводят к увеличению пропускной способности и напора.

Зазоры и портирование

Зазоры между насосным кольцом и неподвижными компонентами, а также размер и расположение впускных и выпускных отверстий существенно влияют на производительность насосного кольца. Меньшие зазоры могут увеличить напор, создаваемый насосным кольцом, но также могут привести к более высоким потерям на трение и выделению тепла.

Свойства жидкости

Свойства затворной жидкости, такие как вязкость, плотность и сжимаемость, играют решающую роль в работе перекачивающего кольца. Для жидкостей с более высокой вязкостью могут потребоваться большие зазоры и порты для поддержания адекватной скорости потока, в то время как жидкости с более низкой вязкостью могут обеспечить меньшие зазоры и улучшенные возможности создания давления. Также необходимо учитывать совместимость затворной жидкости с материалами уплотнений и технологической жидкостью, чтобы обеспечить надежную долгосрочную работу.