Принцип роботи радіальних сальникових ущільнень

Сальникове ущільнення – ущільнення рухомих деталей (вузлів) щодо навколишнього середовища, в якому застосований ущільнювальний елемент примусовим створенням в ньому напруг, необхідних для забезпечення необхідної герметичності. Конструкція сальникового вузла є однією з найдавніших конструкцій в ущільнювальній техніці. Сама назва «сальниковий» йде з тих часів, коли в якості набивання використовували рослинні волокна (льон, пенька) просочені тваринним жиром. Сальникові ущільнення застосовуються там, де через нерухомий корпус або кришку апарату або механізму проходить вал, що здійснює обертальні або зворотно поступальні рухи.

Принцип дії сальникового вузла в тому, що на поміщений в сальникову камеру ущільнювач чиниться тиск, спрямований вздовж осі вала в результаті чого, за рахунок перерозподілу зусиль в матеріалі набивання, набивка впирається в стінки камери і поверхні вала, за рахунок чого забезпечується герметичність і запобігає проникненню робочого середовища за межі корпусу.

Особливість даної конструкції в тому, що до матеріалу набивки пред'являються певні, специфічні вимоги, тому що з одного боку, вона повинна забезпечувати герметичність протягом тривалого часу, тобто бути зносостійкою і володіти пружними властивостями, а з іншого, мати мінімальний коефіцієнт тертя з матеріалом штока, щоб уникнути негативного впливу на роботу механізму. Зрозуміло, що домогтися таких суперечливих властивостей в одному матеріалі непросто, тому для сальникових вузлів мають велике значення конструкторські рішення, що забезпечують їх нормальну роботу. Крім вимог до ущільнювача матеріалу, певні вимоги пред'являються до конструкції вузла замикання, габаритам, якості обробки і матеріалу деталей (особливо вала або штока). Необхідно зауважити, що в деяких випадках, особливо, якщо вал (шток) безперервно переміщується, для продовження ресурсу сальникових набивок використовують мастило і (або) охолодження сальникового вузла.[16]

Конструкція радіального сальникового ущільнення має наступний вигляд: вал 1, наживна втулка 2, корпус агрегату 3, сальникової набивки 4, встановленої в камері набивки (рис. 1.6). Видимий зазор, що зводиться до мінімально необхідного для забезпечення необхідної герметичності реалізується за рахунок контактного тиску між валом і

Рисунок 1.6 – Схема радіального сальникового ущільнення

 

кільцями сальникової набивки. Не зважаючи на герметичність такого ущільнення протікання ущільнюваного середовища неминучі – протікання ущільнюваної рідини, що знаходиться під певним тиском, відбувається через канали, зумовлені хвилястою поверхнею плетеної сальникової набивки. Для досягнення необхідної герметичності потрібно, щоб контактний тиск хоча б на частині довжини пакета перевищував тиск ущільнюваної рідини. Чим більше це перевищення, тим менше протікання, але тим більше тертя набивки по валу, температура контакту, швидкість зношування набивки і поверхні вала. Таким чином, підвищення герметичності веде до неминучого зниження ресурсу ущільнення, а основним фактором, визначальним герметичність і ресурс, є зусилля стиснення набивання. Головним недоліком сальникових ущільнень є нерівномірність розподілу контактного тиску по довжині ущільнення. Ресурс роботи радіального сальникового ущільнення залежить від правильного вибору сальникової набивки, яка повинна володіти рядом фізико хімічних властивостей. До числа найважливіших відносяться: механічна міцність, еластичність, зносостійкість, антифрикційні якості, хімічна, термічна і радіаційна стійкість, низький коефіцієнт теплового розширення, високий коефіцієнт теплопровідності. Одним із важливих конструкторських рішень було введення у використання плетеної форми сальникової набивки, що отримало широке розповсюдження.[17]

Для підвищення фізико-механічних властивостей сальникової набивки до основного складку обплетення додають деякі сплави кольорових металів, чи самі метали у вигляді фольги, проволоки, порошків. Також широко використовується політетрафторетилен в якості просочення для сальникових кілець для підвищення їх антифрикційних особливостей. Важливими чинниками, що впливають на ресурс ущільнення, є правильний монтаж і обслуговування сальникової набивки. існує ряд основних правил по монтажу сальникової набивки:

1 Видалити старий ущільнювач з сальникової камери і повністю очистити камеру і вал;

2 Підібрати відповідний розмір набивання.

3 Для монтажу використовуються раннє сформовані кільця сальникової набивки. Не допускається намотування набивного матеріалу по спіралі. На практиці використовуються різні методи обчислення довжини відрізка набивання, проте найбільшу популярність має намотування на вийнятий з камери вал насоса або на дерев'яний вал, діаметр якого дорівнює діаметру вала насоса в зоні ущільнення.[2]

4 Найбільш вигідна установка сформованих (спресованих) кілець набивання в спеціальній прес-формі;

5 Спресовані кільця або відповідно вирізані відрізки

набивання встановлюються по одному в камеру так, щоб в місці стику кінців

кільця не було щілини або кінці не заходили один на одного. Чергове кільце

поміщається подібним чином, зрушуючи місця стиків кілець на 9 , легко

притискаючи до встановлених кілець. Після установки кільця необхідно

піджати, щоб вони сіли на дно камери.

Радіальні сальникові ущільнення використовуються в різних галузях промисловості, а отже можуть мати справу з ущільненням агресивних та небезпечних середовищ – токсичних, радіоактивних, вибухонебезпечних, отже в таких випадках протікання на зовні виключене. В подібних випадках використовують подвійне сальникове ущільнення. Схема подвійного сальникового ущільнення представлене на рисунку 1.7.

 

Рисунок 1.7 – Схема подвійного сальникового ущільнення

 

В такій конструкції ущільнення використовують два пакети сальникової набивки, що розділена між собою фонарним кільцем, до якого підводиться замикаюча чи охолоджуюча рідина під тиском на 0,05 – 0,01 МПа більше за тиск рідини, що перекачується.[2]