Торцевые уплотнения

2.7.2 Торцовые уплотнения

Торцовые уплотнения относятся к классу контактных уплотнений, в которых герметизация происходит за счет соприкосновения уплотняющих поверхностей. Плоские уплотняющие поверхности торцового уплотнения (рисунок 2.11) расположены перпендикулярно оси вращения вала и удерживаются в контакте друг с другом за счет усилия, направленного параллельно оси вала.

Рисунок 2.11 — Принципиальная схема торцового уплотнения:
1 — вал; 2 — пружина; 3 — подвижное контактное кольцо; 4 — опорное неподвижное кольцо

  Торцовые уплотнения служат для предотвращения утечки перекачиваемой жидкости из корпуса насоса вдоль его вала в окружающую среду. Они устанавливаются на выходе вала из корпуса насоса и называются поэтому еще концевыми уплотнениями. Одна из уплотняющих поверхностей неподвижно закреплена на валу и вращается вместе с ним (так называемый аксиально-неподвижный блок), а вторая может перемещаться вдоль вала (аксиально-подвижный блок) и прижимается к первой некоторым усилием. Две эти поверхности кольцевой формы образуют пару трения, которая может работать с различными режимами трения.

2.7.2.1 Режимы трения торцовых уплотнений

На границе между уплотняющими поверхностями торцовых уплотнений могут наблюдаться следующие режимы трения:

• жидкостной режим;
• полужидкостной режим;
• граничный режим;
• режим сухого трения.

   Жидкостной режим трения — это такой режим, при котором между уплотняющими поверхностями образуется слой смазывающей жидкости. Трение при таком режиме зависит только от вязкости жидкости. Коэффициент трения поэтому имеет весьма малое значение (менее 0,005) и не зависит от контактного давления в паре трения, так как оно уравновешивается гидростатическим давлением в слое жидкости. К достоинствам этого режима следует отнести малый износ трущихся поверхностей торцового уплотнения, к недостаткам — большую величину утечки жидкости через уплотнение.

  При увеличении контактного давления в торцовом уплотнении возникает режим полужидкостного трения, при котором слой жидкости, находящейся еще под гидростатическим давлением становится тоньше и начинает частично прерываться. Трущиеся поверхности кое-где приходят в соприкосновение, в результате чего коэффициент трения зависит уже не только от вязкости жидкости, но и от антифрикционных свойств контактирующих поверхностей. Значение коэффициента трения в этом режиме находится в пределах 0,005–0,03. Наблюдается небольшой износ пары трения и в то же время снижение утечки жидкости.

  Дальнейшее увеличение контактного давления приведет к режиму граничного трения. Пленка жидкости между трущимися поверхностями становится весьма тонкой и ее вязкость перестает определять характер трения. Движение жидкости между контактирующимися поверхностями прекращается, а коэффициент трения возрастает до 0,03–0,15. Износ деталей становится больше.

  Граничный режим может перейти в режим сухого трения при увеличении контактного давления, температуры или скорости скольжения. В этом режиме граничные пленки между трущимися поверхностями отсутствуют на большей части контактирующих поверхностей или полностью, в результате чего трение определяется свойствами материалов, состоянием поверхностей и т.д. Коэффициент трения и износ деталей резко возрастает.

  Таким образом, при эксплуатации торцовых уплотнений магистральных и подпорных насосов наиболее предпочтительными являются режимы полужидкостного и граничного трения, при которых величина утечек не превышает 0,3 л/ч.

2.7.2.2 Классификация торцовых уплотнений

  В настоящее время торцовые уплотнения центробежных насосов классифицируют на основе трех групп признаков.
Первая группа включает внутривидовые отличительные признаки общего характера:

• Расположение вращающегося блока относительно пространства уплотняемой среды (внутренние торцовые уплотнения, когда уплотняемая среда высокого давления находится со стороны наружного диаметра вращающегося блока и внешние торцовые уплотнения, когда уплотняемая среда высокого давления находится со стороны внутреннего диаметра вращающегося блока).
• Местоположение аксиально-подвижного блока (АПБ) на валу (вращающийся и плавающий АПБ) или в корпусе (невращающийся АПБ).
• Нагрузка в уплотняющем стыке. Могут быть следующие торцовые уплотнения:
• нагруженные торцовые уплотнения (номинальное удельное давление в уплотняющем торцовом стыке колец равно перепаду давлений или больше него), или
• разгруженные торцовые уплотнения, когда номинальное удельное давление в уплотняющем торцовом стыке колец меньше перепада давлений.
• Исполнение уплотняющих поверхностей стыка пары колец: поверхность гладкая, профилированная (бескамерные, с камерами), пористая или деформируемая.
• Способ подачи рабочего тела в уплотняющий стык пары колец: самопитающиеся уплотнения или уплотнения с подачей рабочего тела в уплотняющий стык от внешнего источника.
• Устройства подвода рабочего тела в уплотняющий стык:
• Уплотнения без специального устройства (обыкновенные торцовые уплотнения).
• Уплотнения с устройствами подвода рабочего тела такими, как:
• Гидростатические статичные (снабженные устройством постоянного подвода рабочего тела из уплотняемой камеры или из отдельного источника высокого давления) с устройством подвода в виде питающих отверстий без камер; питающих отверстий и камер; со ступенчатым или конфузорным (в радиальном направлении) уплотняющим стыком; в виде пористого дросселя.
• Гидростатические импульсные (снабженные устройством циклического подвода рабочего тела).
• Гидродинамические с постоянным подводом рабочего тела (уплотняемой среды) в ступеньку Рэлея; в канавки (спиральные, сегментные, кольцевые, прямоугольные); к эллипсовидной или эксцентричной уплотняющей поверхности.
• Число ступеней в уплотнительном блоке. По числу ступеней различают 
• одноступенчатые и
• многоступенчатые: ступенчатые в осевом, радиальном или осевом и радиальном направлениях.
• Материал уплотняющих колец: металл, керамика, металлокерамика, графит, пластмасса, графитопластмасса, сальниковая набивка.
• Устройства фиксации уплотняющего кольца от проворачивания относительно смежной детали блока: с фиксацией и без фиксации углового смещения (с плавающим кольцом).
• Устройства для осевого поджатия колец торцовой пары: пружины, сильфоны, мембраны, упругие кольца из металлорезины, гидроподжимы, магнитные поджимы.
• Вспомогательный (вторичный) уплотнительный элемент: о-образное кольцо (резиновое, фторопластовое, с упругим кольцевым сердечником в оболочке), манжета, мембрана, сильфон, клиновое, поршневое или плавающее кольцо.

Вторая группа включает отличительные признаки, связанные с параметрами нагружения и эксплуатационными условиями:

• Перепад уплотняемого давления: уплотнения для низкого и высокого перепада давлений.
• Частота вращения вала: уплотнения тихоходных и высокооборотных валов.
• Температура уплотняемой среды: уплотнения для сред с температурой в уплотняющем стыке пары колец ниже температуры их кипения при давлении за уплотнением, для высокотемпературных сред (неохлаждаемые, охлаждаемые), для низкотемпературных (криогенных) сред.
• Условия длительности поддержания уплотняющих свойств в процессе работы: постоянно действующие и стояночные уплотнения.
• Условия технологии сборки: уплотнения с цельными кольцами и обоймами, с кольцами и обоймами из двух и более частей, с кольцами из сальниковой набивки, с блоками патронного типа.

Третья группа содержит отличительные конструктивные признаки, связанные со свойствами уплотняемой среды.

• Агрегатное состояние уплотняемой среды: жидкостные и газовые уплотнения.
• Загрязненность уплотняемой среды: уплотнения для чистых или абразивных сред.
• Условие допустимости вывода (утечки) уплотняемой среды в пространство рабочего помещения: уплотнения, допускающие утечку и не допускающие утечку среды.
• Пожароопасность уплотняемой среды: уплотнения для пожаробезопасных и для легко воспламеняемых сред.
• Способность к кристаллизации уплотняемой среды в технологическом процессе: уплотнение для некристаллизующихся сред, а также для сред кристаллизующихся на выходе из уплотнения и кристаллизующихся в уплотняемой камере.

В центробежных насосах, предназначенных для транспорта нефти и нефтепродуктов, широкое применение получили постоянно действующие торцовые уплотнения, одинарные, гидравлически разгруженные, внешние, с материалами уплотняющих колец из графита, металлокерамики, релита, с не вращающимися АПБ.
Для нагнетания легковоспламеняющихся и горючих жидкостей используются центробежные насосы с двойным торцовым уплотнением.

2.7.2.3 Конструкции торцовых уплотнений

В настоящее время в насосах, используемых для перекачки нефти, устанавливаются в основном одинарные торцовые уплотнения типов Т, ТН, ТМ. Конструкция уплотнения типа Т и ТН представлена на рисунке 2.12, а уплотнения типа ТМ — на рисунке 2.13.

Рисунок 2.12 — Уплотнение торцовое типа Т:
1 — корпус; 2 — вращающаяся обойма; 3 — аксиально-подвижная обойма; 4 — кольца пары трения; 5 — пружина; 6 — поводок; 7 — фиксатор; 8 — пружинное кольцо; 9 — монтажная скоба; 10 — винт; 11 — резиновые уплотнительные кольца; 14 — втулка; 15 — гайка; 16 — гайка; 17 — крышка; 19 — болт; 20 — шайба стопорная; 21 — импеллер; 22— винт

Конструктивно уплотнения типа Т и типа ТН отличаются друг от друга лишь тем, что в уплотнении типа ТН вместо разделительной втулки устанавливаются импеллер 21. Кольца пары трения 4 устанавливаются (см. рисунок 3.21) во вращающуюся обойму 2, которая при помощи пружинного кольца 8 крепится на втулке 14. Крутящий момент от вращающейся обоймы 2 передается кольцу пары трения 4 двумя поводками 6. Вращающиеся кольца 4 удерживаются в основном направлении проволочными фиксаторами 7. Второе кольцо пары трения 4 устанавливается в аксиально-подвижной обойме 3, которая удерживается от вращения двумя винтами 22 и которая вместе с пружинами 5 собирается с корпусом 1 с помощью монтажной скобы 9 и винта 10. Для предотвращения утечки через уплотнения в местах сопряжения деталей устанавливаются резиновые уплотнительные кольца круглого сечения 11.

На рисунке 2.13 представлена схема торцового уплотнения типа ТМ. 

Рисунок 2.13 — Торцовое уплотнение типа ТМ:
1 — корпус; 2 — гильза; 3 — аксиально-подвижная обойма; 4 — кольцо уплотнения; 5 — кольцо уплотнения; 6 — штифт; 7 — пружина; 8 — резиновое кольцо; 9 — винт

Аксиально-неподвижный блок уплотнения состоит из кольца 4, установленного на гильзе 2, к которому крутящий момент передается двумя штифтами 6. Аксиально-подвижный блок состоит из кольца пары трения, установленного в аксиально-подвижной обойме 3, которая удерживается от вращения двумя винтами 9. Аксиально-подвижная обойма вместе с установленными в ней пружинами 7 собирается с корпусом уплотнения 1. Резиновые кольца 8 служат для уплотнения мест, по которым возможна утечка жидкости. 

В торцовых уплотнениях типа Т, ТН и ТМ контакт между рабочими поверхностями колец создается за счет усилия пружин и гидростатического давления перекачиваемой жидкости.

Двойные торцовые уплотнения применяются в насосах, рабочей средой которых являются взрыво- и пожароопасные жидкости. Эти уплотнения состоят из двух одинарных уплотнений, которые компонуются либо по схеме “спина к спине” (рисунок 2.14), либо по схеме “тандем”, представленной на рисунке 2.15.

Рисунок 2.14 — Двойное торцовое уплотнение:
1 — корпус; 2 — кольца пары трения; 3 — втулка; 4 — кольца пары трения

Рисунок 2.15 — Торцовые уплотнения типа "тандем":
1 — уплотнительное кольцо; 2 — уплотнительное кольцо; 3 — штифт; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — штифт; 7 — обойма; 8 — пружина; 10 — обойма; 11 — уплотнительное кольцо; 12 — уплотнительное кольцо; 13 — обойма; 14 — штифт; 15 — полукольцо; 16 — винт; 17 — гильза; 21 — фланец; 22 — корпус; 23 — фланец; 24 — штуцер; 25 — болт; 26 — штуцер; 29 — фиксатор; 30 — болт

Торцовое уплотнение типа “тандем” состоит из двух последовательно соединенных одинарных торцевых ступеней (контурной и атмосферной). Аксиально-подвижные блоки включают в себя обоймы 7 и 13, уплотнительные кольца 5 и 12, штифты 6. Обоймы фиксируются штифтами 14 во фланцах 23 и 21. Пружины 8 контурной ступени уплотнения защищены от воздействия перекачиваемой жидкости. Аксиально-неподвижные блоки состоят из гильзы 17 и обоймы 10 с уплотнительными кольцами 2 и 11, штифтов 3. Гильза 17 фиксируется на валу насоса с помощью полуколец 15 и винтов 16, а относительно фланца — с помощью фиксаторов 29, которые крепятся болтами 30. Фланцы 21 и 23 и корпус 22 соединены между собой болтами 25 и образуют две камеры в которых размещаются контурная и атмосферная ступени уплотнения. Затворная жидкость подводится к уплотнению через штуцер 26 и отводится от него через штуцер 24. Герметизация зазоров осуществляется с помощью уплотнительных колец 1 и 4 между одинарными уплотнениями циркулирует затворная жидкость, которая должна обладать инертными свойствами по отношению к перекачиваемому продукту и по отношению к атмосфере.

В двойных уплотнениях (компоновка типа “спина к спине”) давление затворной жидкости должно быть несколько выше давления перекачиваемой жидкости для того, чтобы при выходе из строя уплотнения первой ступени перекачиваемая среда не попала в атмосферу.

В уплотнениях типа “тандем” давление затворной жидкости р1 должно находится в пределах 
 

где р — давление перекачиваемой среды в месте установки уплотнения; ратм — атмосферное давление.

Принципиальная схема системы циркуляции затворной жидкости в уплотнении типа “тандем” изображена на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 — Принципиальная схема системы циркуляции затворной жидкости

Затворная жидкость поступает самотеком в торцовое уплотнение из расширительной емкости, расположенной выше оси вала насоса на 0,5–2,5 м. Отработавшая затворная жидкость вновь поступает в расширительную емкость, оборудованную электроконтактным манометром. В случае выхода из строя контурной ступени уплотнения начинает работать атмосферная ступень. В результате этого в расширительной емкости повысится уровень жидкости и возрастет давление. Превышение заданного значения давления в расширительной емкости является сигналом к остановке насоса.

Контактные кольца торцовых уплотнений изготавливаются из различных антифрикционных материалов, и могут быть:

— металлическими;

— графитовыми;

— керамическими; 

— пластмассовыми. 

В последние годы наиболее широкое распространение получили уплотнительные кольца торцовых уплотнений из силицированного графита, керамики и металлокерамики, из релита. 

Уплотнительные упругие элементы торцового уплотнения выполняются, как правило, из бензомаслостойкой резины.

2.7.2.4 Расчет торцовых уплотнений

Расчет торцовых уплотнений в общем случае включает в себя:

1. Расчет контактного давления пары трения.
2. Расчет температурного режима и потребляемой уплотнением мощности.
3. Конструирование элементов уплотнения и выбор материалов деталей.

Надежность работы торцового уплотнения при эксплуатации магистральных и подпорных насосов в значительной степени зависит от величины контактного давления пары трения, т.к. нужное контактное давление приводит к увеличению зазора между контактирующими поверхностями и увеличению утечки через уплотнение, чрезмерно высокое контактное давление вызывает быстрый износ пары трения.

Контактное давление пары трения (рисунок 2.17) определяется по формуле
 

где рк — контактное давление; рг — гидростатическое давление перекачиваемой нефти в насосе; (рг ≤ 5 МПа); к — коэффициент гидростатической нагрузки контактной пары, равный

к = 0,55–0,65;

F1 — площадь поверхности, на которую действует сила гидростатического давления, прижимающая контактные кольца друг к другу;

F2 — площадь контакта колец пары трения;

рпр — удельное давление пружины; 

Рпр — суммарное усилие пружин; Рпр = 200–300 Н.

Рисунок 2.17 — Схема для расчета контактного давления в торцовом уплотнении

Надежность работы торцового уплотнения также зависит и от мощности, теряемой на трение, так как выделяемое при этом тепло вызывает нагрев контактирующих поверхностей, что в свою очередь ухудшает условия смазки и приводит к термическим напряжениям и деформациям.

Мощность, затрачиваемая на трение в торцовом уплотнении, определяется по формуле:
 

где f — коэффициент трения контактной пары; D — средний диаметр; 

в — ширина контактирующей поверхности; в = d2 – d1; n — частота вращения вала.

При эксплуатации насосов с торцовыми уплотнениями необходимо обеспечивать постоянный отвод выделяющегося тепла от контактирующих поверхностей. Для этой цели в магистральных насосах используются импеллерные устройства. Расход охлаждающей жидкости, протекающей через торцовое уплотнение, определяют по величине мощности, затрачиваемой на трение.

Величина утечек через торцовое уплотнение (не более 0,3 л/ч) и температура торцового уплотнения являются основными критериями, по которым осуществляется контроль работоспособности торцовых уплотнений.

2.7.2.5 Правила эксплуатации торцовых уплотнений

Установку уплотнения и подготовку его к работе производят следующим образом.

Сначала необходимо смазать поверхность вала в месте установки уплотнения и посадочную поверхность корпуса насоса пастой ВНИИНП-232 ГОСТ или графитовой смазкой (смазка минеральными маслами не допускается).

Затем следует закрепить узел уплотнения при помощи фланца 17 и крепежных деталей к корпусу насоса, после чего гайкой 15 закрепить гильзу (переходную втулку 14). В уплотнениях Т, ТН, совместив резьбовые отверстия в гайке 16 с отверстиями в гайке 15 и обеспечив между ними зазор 1–2 мм, стянуть двумя болтами 19 и зафиксировать их от самоотвинчивания стопорными шайбами 20.

Снять монтажную скобу 9. Заполнить насос перекачиваемой жидкостью, обеспечив выпуск воздуха из камер уплотнений. Проверить герметичность уплотнений. 

Провернуть вал несколько раз вручную. Вращение должно быть свободным без заеданий. Запустить насос.

При работе центробежного насоса осуществляется постоянный контроль работоспособности торцовых уплотнений, который выполняется в основном по двум параметрам: по величине утечек и по температуре торцового уплотнения. Величина утечек, отводимых от торцовых уплотнений, не должна превышать 0,3 л/ч. Допускается кратковременное (в течение 24 ч работы насоса) увеличение утечек до 0,7 л/ч.

Через определенный интервал времени замеряется температура на каждом торцовом уплотнении насоса и температура нефти в насосе на входе в камеру торцовых уплотнений. Замеренные температуры сравниваются прежде всего с предельно с допустимым значением. Если замеренная величина температуры достигла предельно допустимого значения, то подается сигнал на отключение насоса. В противном случае проводится сравнение температур обоих уплотнений между собой и анализируется их изменение во времени. По результатам сравнения и анализа делаются выводы о работе (нормальной или нет) торцовых уплотнений и при необходимости подается предупредительный сигнал или сигнал на аварийную остановку насоса.

Техническое обслуживание торцовых уплотнений производится в соответствии с паспортом через каждые 8000 часов работы торцовых уплотнений на нефти и нефтепродуктах и через 6300 часов работы на конденсате. Оно включает в себя ревизию уплотнений и при необходимости замену изношенных деталей.

Основные неисправности, встречающиеся при работе торцовых уплотнений, и методы их устранения приведены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 — Основные неисправности торцовых уплотнений и методы их устранения

2.7.3 Импеллерные устройства центробежных насосов

При работе торцовых уплотнений выделяется большое количество тепла, которое может привести к возникновению температурных напряжений и деформаций в контактной паре и выходу из строя уплотнения. Для предотвращения этих явлений производят охлаждение торцовых уплотнений. 

Охлаждение торцовых уплотнений осуществляется путем циркуляции нефти. На рисунке 2.18 представлена схема системы охлаждения торцового уплотнения магистрального насоса, в которой охлаждение происходит за счет перетока части нефти по трубопроводу 4 из области нагнетания в область всасывания магистрального насоса.

Рисунок 2.18 — Схема охлаждения торцовых уплотнений за счет циркуляции нефти из области нагнетания в область всасывания магистрального насоса:
1 — щелевое уплотнение; 2 — камера торцового уплотнения; 3 — торцовое уплотнение; 4 — трубопровод; 5 — вентиль

На рисунке 2.19 приведена схема охлаждения, в которой циркуляция нефти происходит наоборот из области всасывания насоса по трубопроводу 4 в область нагнетания. Такая схема охлаждения является более предпочтительной, так как в этом случае не происходит снижения кпд магистрального насоса за счет циркуляции.

Рисунок 2.19 — Схема охлаждения торцовых уплотнений за счет циркуляции нефти из области всасывания в область нагнетания магистрального насоса:
1 — трубопровод; 2 — всасывающий патрубок насоса; 3 — обратный клапан; 5 — камера торцового уплотнения; 6 — торцовое уплотнение; 7 — рабочее колесо

В настоящее время в системах охлаждения торцовых уплотнений широко используются импеллерные устройства.
Импеллерные устройства представляют собой винтовой насос (рисунок 2.20), который устанавливается на вал магистрального насоса вместо разделительной втулки. 

Рисунок 2.20 — Схема импеллерного устройства

Он работает совместно с торцовым уплотнением. Всасывающая сторона импеллера обращена в сторону торцового уплотнения, а для создания циркуляции жидкости во втулке корпуса делается несколько проточек диаметром 10–15 мм либо отверстие в подводе. Создаваемый импеллером поток жидкости омывает торцовые уплотнения, отводя выделяющееся в них тепло. Расход жидкости через импеллер составляет 1–2 м³/ч. 

Импеллер имеет следующие основные конструктивные размеры:

u, v — безразмерные параметры;

m — шаг нарезки;

В — ширина выступов, которая составляет не менее трех миллиметров;

h — глубина нарезки, обычно h = 3–5 мм;

δ — зазор между импеллером и втулкой корпуса, как и для щелевого уплотнения, δ = 0,3–0,4 мм;

α — угол наклона винтовой линии, α = 10–17°;
 

Форма нарезки — прямоугольная, число заходов составляет z = 5–15.

Для того чтобы подобрать импеллерное устройство, необходимо рассчитать и построить совмещенную характеристику импеллера и проточек. Для этого рассчитывается и строится теоретическая напорная характеристика импеллера (прямая 1 на рисунке 2.21), на которую наносится нагрузочная характеристика (линия 2), т.е. зависимость потерь давления в проточках от подачи. Точка пересечения этих двух характеристик (рабочая точка А) даст значение расхода нефти, с которым она будет циркулировать через торцовое уплотнение, и создаваемого импеллером давления.

Рисунок 2.21 — Совмещенная характеристика импеллерного устройства
1, 3 — характеристики импеллеров; 2 — нагрузочная характеристика; т. А — рабочая точка при работе импеллера, имеющего характеристику 1

В процессе эксплуатации импеллерного устройства за счет износа величина зазора δ с течением времени возрастает, что приводит к резкому снижению его характеристики (линия 3 на рисунке 2.21) и рабочих параметров.

2.7.4 Гидравлическая пята

Гидравлическая пята является разгрузочным устройством и служит для устранения осевого усилия, возникающего в секционных насосах типа НМ с рабочими колесами одностороннего входа жидкости. Принципиальная схема гидравлической пяты представлена на рисунке 2.22.

. 
Рисунок 2.22 — Принципиальная схема гидравлической пяты

Гидравлическая пята устанавливается в насосе после последнего рабочего колеса 6. Основной деталью гидравлической пяты является диск 1, расположенный и зафиксированный на валу 7 и вращающийся вместе с валом. Между ним и подпятником 2, неподвижно закрепленным в корпусе 3, образуется щелевое отверстие b. Аналогичное щелевое отверстие а создается также между вращающейся вместе с валом деталью 5 и неподвижно закрепленной в корпусе деталью 4. Цифрой 8 на схеме обозначено резиновое уплотнительное кольцо.

Жидкость, выходящая из рабочего колеса, проходит последовательно через щели а и b, где теряет значительную часть энергии на трение и местные сопротивления, после чего отводится снова на вход в рабочее колесо. За счет этого возникает разность давлений слева и справа на корпус 3 и особенно на диск гидропяты (давление, действующее на левую сторону диска гидропяты, значительно больше давления, приходящегося на правую часть диска), вследствие чего возникает сила давления Р, уравновешивающая осевое усилие Ро(Р = Ро).

При изменении величины осевого усилия его уравновешивание в гидравлической пяте происходит автоматически за счет изменения величины зазора b.

В рабочих условиях уменьшение осевой силы Р0, действующей на ротор со стороны всасывания, вызывает соответствующее осевое смещение ротора, и торцовый зазор уменьшается, что приводит к увеличению силы Р. Уменьшение торцового зазора продолжается до тех пор, пока сила Р не достигнет значения Р0, при этом ротор будет статически уравновешен в осевом направлении. Случайное уменьшение осевой силы Р0 приводит к такому увеличению торцового зазора, при котором сила Р снижается до значения Р0. Таким образом, каждому значению осевой силы Р0 в установившемся состоянии соответствует определенный зазор в торцовой щели, при котором выполняется равенство Р0 = Р.

В процессе работы гидропяты нельзя допускать чрезмерного уменьшения зазора в торцовой щели, так как это может привести к задирам поверхности из-за попадания твердых частиц в торцовую щель.

При работе гидравлической пяты утечки через пяту отводятся обратно во всасывающую полость насоса. Жидкость после пяты, вследствие потерь на трение в пяте и в самом насосе, имеет температуру более высокую, чем на входе в насос. Возможны случаи, когда температура жидкости после разгрузки может превысить температуру парообразования или из-за чрезмерного нагрева, или из-за недопустимого снижения давления на всасывании. Наступает парообразование в торцовой щели, которое может явиться причиной металлического контакта между уплотняющими поверхностями. При этом в лучшем случае происходит интенсивный износ трущихся поверхностей, в худшем — авария (заклинивается или ломается ротор). Чтобы избежать таких явлений, необходимо постоянно контролировать давление в камере после пяты и поддерживать его на нужном уровне, особенно в насосах, перекачивающих горячие жидкости.

При эксплуатации насосов из-за износа увеличивается размер дроссельных элементов — щелей (а) и (b), в результате чего снижается эффективность работы гидравлической пяты, возрастают утечки и потери мощности насоса.