HighExpert.RU


© к.т.н., инж. Шепелёв В.А., инж. Шепелёв А.В.

Торцевое уплотнение насоса Corken Z2000

В статье публикуется информация о торцевом уплотнении насоса Corken модель Z2000. Выполнена опытно-конструкторская работа, по результатам которой разработаны рабочие чертежи пары трения. Ремонтные комплекты колец пары трения из специальных материалов изготавливаются и предлагаются по конкурентной цене. Показан прототип модернизированного ремонтопригодного торцевого уплотнения для насоса Corken серии Z.
Центробежные лопастные насосы Corken модельного ряда Z/ZH2000 [Coro-Vane®], соответствуют Директиве Евросоюза ATEX 94/9/EC по перекачке сжиженных углеводородных газов (СУГ), безводного аммиака, фреона и т.п. Оборудование Corken серии Z устанавливается на автоцистернах, является объёмным роторным (шиберным) насосом специального типа.
насос Corken Z 2000 с торцевым уплотнением Внешний вид насоса Corken серии Z 2000 со штатным торцевым уплотнением вала.
Лопасти оборудования саморегулирующиеся, изготаливаются из полимеров с низким коэффициентом трения. Для обеспечения герметичности рабочей полости и вала в насосе с обоих концов ротора (позиция 13) устанавливается два одинаковых по конструкции торцевых уплотнения (позиция 14) .
В соответствии с руководством по монтажу, эксплуатации и техническому обслуживанию насосов серии Z, ограниченная гарантия компании Corken не распространяется на части, подверженные износу или разрушению, в том числе, на торцевые уплотнения. Перекачка токсичных, опасных, горючих или взрывчатых веществ с использованием изделий компании Corken, осуществляется под ответственность пользователя.

Экспертиза технического решения штатного уплотнения вала

Российская компания, эксплуатирующая насосы Corken модели Z2000, любезно предоставила нашим инженерам вышедшее из строя штатное торцевое уплотнение и связанную информацию по перекачиваемой жидкости, а также инструкцию по монтажу и эксплуатации. Эта и другая информация была использована при проведении экспертизы технического решения уплотнения вала, выполнении опытно-конструкторской работы и подготовке настоящей публикации.

Информация по работе насоса Corken модели Z2000

⊛ Насосный агрегат эксплуатируется при температуре окружающего воздуха -25...+35°С;
⊛ Рабочая (перекачиваемая) жидкость: газы углеводородные сжиженные марки пропан бутан автомобильный (ПБА) ГОСТ Р 52087 (массовая доля компонентов по ГОСТ 10679);
⊛ Номинальное избыточное давление жидкости до 9 бар;
⊛ Частота вращения вала 500...750 об/мин (используется электрический привод);
Герметичность уплотнительной камеры насоса и вала обеспечивается двумя специальными торцевыми уплотнениями; оригинальные прецизионные уплотнительные изделия поставляются в Россию по цене от 9800 до 17000 рублей и более [при курсе валюты 1 EUR - около 89 рублей].

Чертеж торцевого уплотнения

На сборочном чертеже в разрезе показано торцевое уплотнение насоса Corken серии Z, модель 2000. Прецизионное уплотнение компонентное [содержит вращающуюся часть и неподвижное контркольцо], специального конструктивного исполнения с нестандартными установочными размерами.
сборочный чертеж торцевого уплотнения насоса Corken серии Z 2000 Сборочный чертеж торцевого уплотнения насоса Corken серии Z 2000.
Вращающаяся часть уплотнения, показанная на чертеже, состоит из сборочного узла, содержащего две стальные обоймы, цилиндрическую пружину сжатия, вращающееся кольцо, установленное в одну из обойм, вторичное резиновое уплотнительное кольцо, размещенное в канавке вращегося кольца пары трения, прижатое шайбой. Оригинальное торцевое уплотнения гидравлически нагруженное, внутреннего расположения, применяется для вала с реверсивным вращением.

Обоймы и пружина вращающейся части торцевого уплотнения

Обоймы уплотнения и шайба упорная изготавливаются серийно штамповкой из тонкого стального листа с целью достижения максимальной прибыли при минимальных затратах. Цилиндрическая пружина сжатия также изготовлена из углеродистой стальной проволоки. Эти детали имеют гальваническое покрытие соломенно-жёлтого цвета, которое по факту не обеспечивает необходимую и достаточную защиту от коррозии в рабочей среде (см. Фото 1).
изношенные стальные обоймы уплотнения вала насоса Corken Z-2000 Фото 1. Вид на сборочный узел вращающейся части уплотнения вала насоса Corken Z-2000.
На верхней (передней) внутренней цилиндрической поверхности обоймы имеются два поводка для передачи крутящего момента вращающемуся кольцу пары трения. На внутренней цилиндрической поверхности другой обоймы, сопряженной с валом насоса, выполнен паз под установку штифта на валу, используемого для передачи крутящего момента от вала к уплотнению. Соединение обойм друг с другом осуществляется загибкой восьми лапок передней обоймы на торец другой обоймы. Такое конструктивное решение имеет недостаток, заключающийся в невозможности точного базирования сборочного узла прецизионного уплотнения по торцу вала насоса. Этот недостаток отрицательно влияет на надежность, герметичность и срок службы уплотнения.

Пара трения торцевого уплотнения

Подвижное в осевом направлении вращающееся кольцо пары трения изготовлено из углеграфита и свободно устанавливается в стальную обойму. Герметичность по валу насоса обеспечивается вторичным уплотнительным кольцом из эластомера. Резиновое кольцо отчасти потеряло свои упругие свойства, форма его поперечного сечения свидетельствует об имеющейся остаточной деформации сжатия.
изношенные рабочие поверхности торцевого уплотнения насоса Corken Z2000 Фото 2. Изношенные рабочие поверхности колец пары трения торцевого уплотнения насоса Corken Z2000.
Ответное неподвижное контркольцо изготовлено из стали устанавливается с натягом во фланец насоса с помощью другого уплотнительного резинового кольца. Внешний вид рабочих поверхностей колец пары трения показан на фото (см. Фото 2). Вращающееся кольцо имеет осевой износ менее одного миллиметра, а оставшийся запас по износу около двух миллиметров. На рабочей поверхности стального контркольца невооруженным глазом видны концентрические следы износа глубиной около 0,3 мм, соотвествующие ширине рабочего пояска ответного вращающегося кольца пары трения. Применяемые бюджетные материалы для колец пары трения являются другим недостатком оригинального торцевого уплотнения.

Модернизированное торцевое уплотнение для насоса Corken серии Z2000

По результатам выполненной экспертизы технического решения уплотнения нашей группой инженеров была проведена опытно-конструкторская работа, в результате была разработана рабочая документация, чертежи модернизированного ремонтного комплекта пары трения и прототип торцевого уплотнения со специальными материалами. С целью инновационного импортозамещения и устранения недостатков оригинальных торцевых уплотнений для насосов Corken серии Z, наша группа инженеров проводит проектно-расчётные работы с применением новых технических решений и последующим изготовлением ремонтопригодных опытных образцов торцевых уплотнений. Совместно с новым торцевым уплотнением в сборе могут изготавливаться и предлагаться ремонтные комплекты пары трения. Цена ремкомплекта для нашего опытного прецизионного изделия составляет 50% ... 70% от стоимости уплотнения в сборе и зависит от применяемых материалов и количества при изготовлении (примерно на 40...50% дешевле штатного изделия из США и Европы).
трехмерная модель модернизированного торцевого уплотнения насоса Corken Z-2000 Трёхмерная модель прототипа модернизированного торцевого уплотнения насоса Corken Z-2000.

Выводы

1) Проведена экспертиза технического решения торцевого уплотнения насоса Corken модель Z2000 в результате которой выявлены его недостатки.
2) Для насоса серии Z выполнена опытно-конструкторская работа, выпущены рабочие чертежи колец пары трения; под заказ изготавливаются и предлагаются модернизированные ремонтные комплекты с применением специальных материалов.
3) Разработан прототип ремонтопригодного торцевого уплотнения на основе одного из технических решений, устраняющего недостатки оригинального уплотнения; опытные прецизионные уплотнительные изделия проектируются и изготаливаются по нашим чертежам под заказ по конкурентной цене.


01.08.2021