3.4.3. Уплотнения рабочих колес.

Как правило, каждая ступень насоса имеет два уплотнения: уплотнение рабочего колеса и межступенное. В корпусных деталях насоса устанавливают неподвижные уплотнительные кольца. Между уплотнительными поясками рабочих колес и кольцами образуется цилиндрическая кольцевая щель, в которой понижается давление протекающей жидкости. Уплотнительные кольца запрессовывают или крепят винтами к корпусным деталям. Во избежание изгиба фланца уплотняющего кольца по его внешнему диаметру рекомендуется выполнять упорный бурт шириной 2 – 4 мм.

Если уплотнительные кольца устанавливают без крепления винтами, то вместо фланца выполняют небольшой буртик. Кольцо устанавливают в корпусе по неподвижной посадке и фиксируют винтами от проворачивания. Аналогичным образом устанавливают кольца межступенных уплотнений.

Наиболее простым является однощелевое уплотнение (рис. 25, а). В насосах высокого давления для уменьшения объемных потерь применяют уплотнения более сложных конструкций.

Рис. 25. Схемы уплотнений ступени.

Однощелевое уплотнение с козырьком (рис. 25, б) повышает коэффициент сопротивления щели и обеспечивает меньшее возмущение основного потока на входе в рабочее колесо. Более благоприятные условия для основного потока обеспечивает уплотнение с наклонным козырьком (рис. 25, в).

Двухщелевое уплотнение с внезапным расширением щели (рис. 25, г) примерно на 20 – 30 % снижает протечки по сравнению с однощелевым уплотнением. Несмотря на более высокую сложность изготовления, в насосах применяют также трехщелевые уплотнения (рис. 25, д), которые обеспечивают более высокий коэффициент сопротивления. Однако трехщелевые уплотнения при определенных условиях могут служить дополнительным источником вибрации ротора. Межступенные уплотнения, за редким исключением, выполняют либо однощелевыми (рис. 25, е), либо двухщелевыми с уступом (рис. 25, ж).

Иногда для увеличения коэффициента сопротивления на уплотняющих поверхностях выполняют кольцевые или винтовые канавки. Сопротивление щели в этом случае увеличивается на 25 – 30 %. Однако, наличие канавок может служить причиной возникновения дополнительной вибрации ротора. Материал уплотнительных колец должен иметь хорошую эрозионную и коррозионную стойкость, а также стойкость против задирания при работе в паре с материалом рабочего колеса.

Для чугунных и стальных рабочих колес уплотнительные кольца можно изготовлять из чугуна СЧ 18-36. Для рабочих колес из стали 2Х13 уплотнительные кольца изготавливают из термообрабатываемой стали 3Х13. Разность твердости сопрягаемых деталей должна быть около НВ 50. Уплотнительные кольца из стали 1Х18Н9Т имеют хорошую эрозийную стойкость, но плохо сопротивляются задиранию. Бронзовые кольца, наоборот, при хорошей сопротивляемости задиранию имеют малую долговечность работы из-за эрозийного размыва. Хорошо сопротивляется задиранию сталь Х17Н2 при достаточно высокой долговечности. Расчет уплотнительных колец на прочность сводится к определению размеров, при которых кольца под действием срабатываемого перепада давления не деформируются [12].