Сальниковое уплотнение труба в трубе

Сальниковая набивка – это самый популярный тип уплотнений не только центробежных насосов и арматуры, но и многого другого оборудования.

Уплотнение этого типа представляет собой шнур круглого или квадратного сечения, пропитанный каким либо материалом, например асбестом или графитом. Сальники центробежных насосов необходимы для того, чтобы исключить, а скорее уменьшить протечки жидкости из рабочей камеры оборудования.

Сальниковые уплотнения, в отличии от торцовых, не являются герметичными. Для поддержания их в рабочем состоянии необходимо обеспечить минимальную протечку для смачивания.

Типы набивок

На сегодняшний в день в свободной продаже представлено огромное количество разнообразных сальниковых набивок, которые различаются друг от друга:   по плетению – сквозные и комбинированные   по структуре – армированные и неармированные   по составу – асбестовые (и безасбестовые), графитовые и фторопластовые.

Асбестовые сальниковые набивки

Уплотнения этого типа применяются в оборудовании, которое работает с агрессивными средами, а так же при повышенных температурах и давлении. Материал выдерживает температуру до 250°С и давление до 2,5 МПа (25 атм).

Рабочая среда: нейтральная, агрессивная, нефтепродукты, газообразная и пар. Используется в центробежных насоса и арматуре.

Марки: АП-31 — асбестовая Плетеная пропитанная антифрикционным жировым составом) АПР-31 — Асбестовая с ПРоволокой пропитанная антифрикционным составом АГИ — Асбестовая проклеенная с Графитом Ингибированная АПРПП — Асбестовая с латунной ПРоволокой Прорезиненная Пропитанная антифрикционным составом и графитированная АПРПС — Асбестовая с латунной ПРоволокой Прорезиненная Сухая и графитированная АС — Асбестовая Cухая плетеная АФТ — Асбестовая пропитанная эмульсией Фторопласта и Тальком

Безасбестовые сальниковые набивки

Уплотнения этого типа применяют для арматуры и насосов, работающих под давлением не выше 20 Мпа (200 Атм) и температурой до 100°С. Рабочая среда: газ, пар, минеральные масла, нефтяное топливо, промышленная вода.

Марка: ХБП-31 – хлопчатобумажная с масляной и графитовой пропиткой

Фторопластовые

Набивки этого типа не только эластичные, но и стойкие к агрессивным средам. Ограничения использования таких набивок состоит в том, что их запрещается использовать в средах с содержанием хлора.

Область применения: фармацевтическая, нефтяная и химическая промышленности.

Графитовые

Графитовые сальниковые набивки характеризуются высокой упругостью и хорошей пластичностью при обжатии. Они имеют низкий коэффициент трения и высокую теплопроводность, что практически исключает коррозионный и механический износ рабочей поверхности валов насосного оборудования и штоков арматуры.

Ограничения таких уплотнения состоит в том, что их не рекомендуется использовать в средах с высокой концентрацией азотных, хлористых и хромсодержащих соединений.

Графитовые набивки способны работать при температуре до 650°С в различных рабочих средах среди которых: тяжелые и легкие горячие нефтепродукты и продукты нефтегазовой переработки, вода, углеводороды, смазочное и термальное масло, органические растворители, криогенные жидкости и другие.

Подбор необходимой сальниковой набивки

Переходя к подбору необходимой Вам сальниковой набивки необходимо определиться с назначением и областью использования оборудования.

Материал, из которого будет выполнена набивка сальников, должен обеспечить необходимую герметичность, не приводить к появлению коррозии на корпусе оборудования, а также прослужить как можно дольше.

Уплотнение должно подходить к среде в которой его планируется использовать. Например если насос перекачивает агрессивные среды (щелочи и кислоты), то основа сальника должна быть кислото- и щелочестойкой. Аналогичное требование распространяется на углеводы (бензин, жиры, масла).

Неправильно подобранная набивка сальника может привести к разгерметизации, аварии, потере реагентов и так далее.

С другой стороны обратите внимание на температуру и давление, на которые рассчитан материал уплотнения. Например, процесс транспортирования нефти осуществляется при высоких температурах. Разгерметизация в этом случае может привести к ухудшению состава нефти, воспламенению, выделению паров наружу и даже взрыву.

Набивка сальников насосов должна быть устойчива к вибрации, а ещё должна обладать высоким запасом прочности к истиранию. С этой целью их дополняют различными компонентами, например, фторопластом.

Замена сальниковой набивки

Инструкция по замене сальников центробежного насоса состоит из 3 этапов.

1. Удаление отработавшей сальниковой набивки

• Первый шаг состоит в извлечении отработавшей свой срок сальниковой набивки.
• Затем необходимо очистить посадочное место от загрязнений и проверить вал и нажимную гайку на наличие повреждений, сколов, деформации и коррозии.
• При неудовлетворительных результатах проверки изношенные детали так же необходимо заменить.
• 2. Подготовка новой сальниковой набивки

1. На этом этапе необходимо подобрать типа набивки исходя из условий эксплуатации оборудования (советы по подбору в разделе “Подбор необходимой сальниковой набивки” этой статьи).
2. Сечение будущей набивки (S) определяется по следующей формуле:
3. S = (Dкамеры — Dвала ) /2
4. где Dкамеры — диаметр сальниковой камеры; Dвала — диаметр вала.
5. Подобрав материал и сечение и закупив набивку её необходимо нарезать на кольца. Для определения длины кольца используют формулу
6. L = (d + S) × π × 1,07
7. где d — диаметр вала; S — размер набивки;
8. 1,07 — поправочный коэффициент.

Сальники для труб и трубопроводов: основные типы — Свердловский завод теплотехнического оборудования и металлоконструкциий

Прокладка трубопровода (пропуск труб через стены) при строительстве зданий порой доставляет не мало трудностей. Для решения такой задачи, применяются сальники набивные и сальники нажимные для труб и трубопроводов различного диаметра. В нашей статье рассмотрим их основные типы и функции.

Сальники – это изделия из стальных труб, предназначенные  для пропуска различных трубопроводов меньшего диаметра  через стены зданий и сооружений, а также через другие вертикальные и горизонтальные перекрытия.

Применение сальников позволяет предотвратить повреждения трубопроводов, которые имеют место быть при оседании стен или небольших смещениях, возникающих по каким бы то ни было причинам.

А использование нажимных сальников  препятствует попаданию влаги в помещение в случаях, когда трубопровод заходит внутрь из грунта с большим содержанием воды или с вероятностью ее появления.

Сальники для пропуска труб через стены: основные типы

Основные разновидности сальников, это металлические гильзы, набивные сальники и нажимные сальники различных серий. А теперь поговорим подробнее о каждом из перечисленных видов.

Металлическая гильза: область применения

Металлическая гильза (сальник) – наиболее простой способ обезопасить трубы от случайного пагубного воздействия перегородок и стен. Гильза является куском трубы большего диаметра, нежели пропускаемый через нее трубопровод.

В некоторых случаях гильза может быть оснащена дополнительными элементами усиления. Зачастую использование гильз требует уплотнения сальниковой набивкой, которая помещается в свободное пространство между трубой и корпусом сальника.

Гильзы целесообразно применять лишь в случаях с низкой вероятностью деформации отверстия или смещения стены/перекрытия.

Сальник набивной: конструкция и сфера применения

Сальник набивной по сравнению с гильзами отличается более сложной конструкцией. Сальники данного типа всегда оборудованы элементами усиления, а именно внешним кольцом и внутренними ребрами. Внешнее кольцо обеспечивает надежное крепление сальника в стене и исключает его смещение.

Внутренние ребра необходимы для удержания сальниковой набивки и являются дополнительными ребрами жесткости.

Также благодаря внутренним ребрам появляется возможность более плотной утрамбовки набивки, позволяющей уменьшить проницаемость всей конструкции и снизить вероятность попадания влаги внутрь здания.

Сальник нажимной: назначение и конструктивные особенности

Самой сложной конструкцией обладает сальник нажимной. Изделие данного типа представляет собой двойной корпус (а не одинарный, как у гильзы или набивного сальника). И один и второй корпуса сальника нажимного имеют с одной стороны приваренные фланцы с согласованными отверстиями.

Такие конструктивные особенности позволяют осуществить еще более плотное прижатие сальниковой набивки и, соответственно, практически полностью исключает попадание влаги из внешнего грунта через данную конструкцию внутрь помещения.

Для облегчения монтажа внутреннюю часть корпуса нажимного сальника чаще всего изготавливают разрезной, то есть с разрезом вдоль корпуса.

Свердловский завод СЗТОИМ производит все типы сальников: сальник нажимной серия 5.900-3, сальник набивной серия 5.900-2, сальник газонепроницаемый Т1, а также другие типы закладных деталей.

• Для уточнения цены на конкретное изделие необходимо направить запрос в отдел продаж с помощью формы «ОН-ЛАЙН ЗАКАЗ» на сайте или другим удобным для Вас способом по координатам на странице Контакты.
• С техническими характеристиками и описанием деталей Вы можете ознакомиться более подробно:
• производство сальников, сальник для труб, сальник набивной, сальник нажимной, сальник стальной, сальник трубопровода

Как правильно набить сальниковую набивку

Каждое конкретное производство имеет свои нормы, как лучше должна использоваться и устанавливаться набивка сальников. Все пункты требований включают такой немаловажный фактор, как безопасность.

Несоблюдение условий монтажа (состояние, степень затяжки соединений, количество колец прокладки) и эксплуатации может закончиться самыми тяжелыми последствиями. И поэтому должны быть рассмотрены все моменты участвующие при выборе и дальнейшем использовании.

Подбор прокладочных и уплотнительных материалов — один из первых пунктов от которого напрямую зависит герметичность разъемных соединений не только одного конкретного узла но и долгая работоспособность целой системы.

Подбор и правильная установки сальниковой набивки в насосах или задвижках приобретает наибольшую степень важности при работе с токсичными, горючими жидкостями и газами. Данный элемент существенно оказывает влияние на безопасность обслуживания и работы всей системы.

Кроме того при допущенных ошибка во время выбора или монтаже набивки в сальниковую камеру возможно получение существенных финансовых убытков. Простои и сбои в работе оборудования, особенно сверхтехнологичных комплексов, могут быть компенсированы незначительным увеличением стоимости правильно подобранных уплотнительных материалов.

Замена набивки

Прежде чем приступить к процессу по замене сальниковой набивки в насосе или задвижке следует учесть и взять во внимание следующие характеристики узла и параметры внешней среды рабочей системы.

• рабочее давление и его возможное пиковое значение;
• температурный режим;
• химический состав и агрессивность рабочей среды;
• тип и конструкция разъемного соединения.

Зачастую, кроме ключевых условий следует принимать во внимание такие факторы, как: повторяемость работы и массовые перегрузки.

На непроницаемость соединения так же оказывают большое влияние промышленное состояние фланцев и чёткость монтажа. Ещё одним значимым условием считается выполнение регламентированных сроков обслуживания и смены изношенного оснащения.

Сальниковая набивка равно как использованный материал для уплотнения используется в основном в насосах и запорной арматуре. Конструктивно сальниковые участки в двух вариантах похожи, и установка набивки выполняется по одинаковой схеме.

Процесс замены сальниковой набивки можно поделить на несколько стадий:

1. Извлечение сальниковой набивки

•   • удалить старую набивку и очистить сальниковую камеру от загрязнений;
•   • очистить и проверить на износ, а также на наличие повреждений, деформаций или коррозии вал (защитную втулку вала) насоса или шток задвижки, в случае наличия неустранимых дефектов – деталь необходимо заменить;
•   • проверить на наличие сколов, трещин и деформаций грундбуксы, нажимную втулку и упорное кольцо, а также смазочное (фонарное) кольцо (при его наличии), поврежденные детали заменить;
•   • проверить зазоры между деталями на соответствие допускам и рекомендациям изготовителя, при несоответствии – заменить изношенные детали.

2. Подготовка сальникового уплотнения, размеры

• подобрать тип набивки по эксплуатационным параметрам, а ее сечение – по размерам сальникового узла (из диаметра сальниковой камеры вычесть диаметр вала и разделить полученное значение на 2;

Важно! Категорически запрещается расплющивать сальниковую набивку для придания ей необходимого размера.

1.   • нарезать заготовки на кольца необходимого размера, для этого существуют два способа:
2. а) длина заготовки определяется по формуле L = (d + S) × π × 1,07; где  d — диаметр шпинделя (штока); S — размер набивки; 1,07 — поправочный коэффициент.
3. б) набивка наматывается на заготовку, диаметр которой равен диаметру вала (штока) и нарезается на ней.
4. Примечание: в большинстве случаев края заготовки рекомендовано подрезать под углом 45° с целью формирования «замка» при сборке, хотя допускается и прямой угол для обыкновенного стыка; сечение выйдет аккуратнее, в случае если его место обмотать скотчем.

3. установка сальниковой набивки 

• • обжать каждое кольцо на 20-25% от первоначального размера (допускается запрессовка пакета из нескольких колец – максимум 4);
• • установить смазочное (фонарное) кольцо с учетом подводящих и отводящих каналов в корпусе (для узлов со смазкой или охлаждением);
• • окончательно обжать уплотнительный пакет на величину 30-40% от суммарной первоначальной высоты колец.

Важно! Перекос грундбуксы при затяжке недопустим.

1. После окончания монтажа производится опрессовка и, при необходимости, подтяжка грундбуксы в соответствии с рабочими параметрами агрегата или запорной арматуры.
2. Примечание: многие модификации насосов и запорной арматуры могут обладать особенностями структуры сальникового узла, советуем изучить инструкцию по эксплуатации и сервису.
3. Подобрать необходимую Вам сальниковую набивку на нашем сайте Вы можете здесь.

Контактные уплотнения (сальники, манжеты, кольца)

Сальники

Сальники принадлежат к числу отживающих систем уплотнения. Их основной недостаток — повышенный износ, сопровождающийся потерей уплотнительных свойств, и неприспособленность к высоким окружным скоростям. Все же благодаря простоте и дешевизне сальники до сих пор применяют в узлах неответственного назначения.

Сальник представляет собой кольцевую полость вокруг вала, набитую уплотняющим материалом. Для набивки применяют хлопчатобумажные ткани, очесы, шнуры, вываренные в масле, фетр, асбест и подобные материалы с добавлением металлических порошков (свинца-баббита), графита, дисульфида молибдена и других самосмазывающихся веществ.

На рис. 607 представлены простейшие формы сальников, устанавливаемых непосредственно в корпусные детали (рис. 607, I—IV) или в промежуточные детали (рис. 607, V—VIII).

На рис. 608, I изображено простейшее сальниковое уплотнение с конической канавкой (стандартный угол профиля канавки 15° ± 1°). Коническую форму придают канавке в расчете на то, что уплотнение в виде, например, цилиндрического фетрового кольца, будучи плотно установленное в коническую канавку, стремится под действием сил упругости сжиматься к центру, охватывая вал.

Набивка работает непосредственно по валу или по промежуточной втулке; для увеличения надежности и повышения срока службы поверхность вала (или втулки) должна иметь твердость не ниже HRC 45 и шероховатость не более Ra = 0,32—0,65 мкм. Обратную схему, при которой набивка работает по корпусу (рис. 608, II), применяют редко вследствие повышения окружной скорости скольжения в связи с этой конструкцией.

Для увеличения надежности уплотнения применяют двойные сальники, расположенные друг за другом (рис. 608, III) или, при ограниченности осевых габаритов, друг над другом (рис. 608, IV). Для компенсации происходящего в эксплуатации износа осуществляют затяжку набивки (рис. 608, V, VI).

Надежность сальника резко возрастает при подводе смазки (хотя бы в незначительном количестве) так как при смазке уменьшается коэффициент трения, тепловыделение и повышается герметичность. В конструкции, изображенной на рис. 608, IV, смазка подводится из уплотняемой полости через радиальные отверстия в корпусе сальника.

Периодическая подтяжка крайне нежелательна, потому что требует постоянного внимания обслуживающего персонала. Кроме того, при неумелом обращении возможна перетяжка сальника, приводящая к перегреву и выходу уплотнения из строя.

Совершеннее конструкции с автоматической затяжкой с помощью пружины (рис. 608, VII, VIII).

На рис. 608, IX—XI показаны конструкции сдвоенных сальников с пружинной затяжкой.

Для уплотнения жидкостей, пара и газов при высоком давлении применяют сальники с увеличенной длиной набивки и с затяжкой набивки внутренней (рис. 609, I) или наружной (рис. 609, II) гайкой, грундбуксой (рис. 609, III) или пружинами (рис. 609, IV—VI).

В случаях, когда необходимо полностью исключить просачивание жидкости через уплотнение, применяют спаренные (рис. 609, VII) или многорядные (рис. 609, VIII) сальники с промежуточными распорными втулками между набивками и со сливом жидкости, просачивающейся через первые (со стороны давления) набивки.

Гидропластовые уплотнения

Часто применяют сальники с уплотняющим элементом в виде втулки из термопластов, например, из поливинилхлоридов. Гидропластовую втулку заключают в замкнутое кольцевое пространство в корпусе (рис. 610, I).

Зазор между валом и отверстием делают минимальным.

Уплотняющий элемент затягивают на валу винтом, действующим на гидропласт через притертый плунжер; давление плунжера, передаваясь всей массе гидропласта, заставляет втулку плотно охватывать вал.

Во избежание выдавливания гидропласта в зазор между валом и корпусом, на торцах кольцевой канавки корпуса устанавливают выполненные из антифрикционного металла кольца по посадке Н7/h6 относительно вала (рис. 610, II). Кольцам придают некоторую свободу радиального перемещении для того, чтобы поверхности скольжения не разрабатывались при биении вала.

Манжетные уплотнения

Манжета представляет собой выполненное из мягкого упругого материала кольцо с воротником, охватывающим вал. Под действием давления в уплотняемой полости воротник манжеты плотно охватывает вал с силой, пропорциональной давлению (рис. 611, I). Для обеспечения постоянного натяга воротник стягивают на валу кольцевой пружиной (на рис. 611 не показана).

Манжета должна быть расположена воротником навстречу уплотняемому давлению; при обратном расположении (рис. 611, II) давление отжимает воротник от вала. При необходимости двустороннего уплотнения устанавливают две манжеты с воротниками, направленными в разные стороны (рис. 611, III). Наружную сторону манжеты плотно крепят к корпусу.

В ряде случаев манжету делают с двумя воротниками, один из которых уплотняет вал, а другой корпус (рис. 612), в силу того же манжетного эффекта.

Возможные формы манжет показаны на рис. 613, I—XII.

Манжеты раньше изготовляли из лучших сортов воловьей кожи, подвергая ее распариванию и прессованию для придания нужной формы. На рис. 614 показаны способы установки кожаных манжет.

На рис. 615 приведены примеры применения манжет в уплотнениях торцового типа.

На рис. 616 изображена многорядная установка манжет в уплотнениях для высоких давлений (жидкостей, паров и газов).

Манжеты чаще всего изготовляют из пластиков типа поливинилхлоридов и фторопластов, превосходящих кожу по упругости и износостойкости, Полихлорвиниловые манжеты выдерживают температуру до 80°С. Фторопластовые манжеты могут работать при температурах до 300°С.

Армированные манжеты для валов

Широко применяют в машиностроении армированные манжеты для валов. Эти уплотнения представляют собой самостоятельную конструкцию, целиком устанавливаемую в корпус; манжету изготовляют из синтетических материалов, что позволяет придать ей любую форму; воротник манжеты стягивается на валу кольцевой витой цилиндрической пружиной (браслетной пружиной) строго регламентированной силой.

На рис. 617 показаны различные типы манжет (первые относятся к более ранним конструкциям).

Конструкции на рис. 617, I—VIII с манжетой в кассете из листовой стали (иногда очень сложной сборки) почти вышли из употребления. Основной их недостаток — сложность герметичной посадки уплотнения в корпус. При достижимой штампованием точности размеров трудно обеспечить плотную посадку кассеты в корпус, поэтому возникает необходимость применять уплотняющие мази.

В современных конструкциях посадочный пояс уплощения выполняют как одно целое с манжетой (рис. 617, IX и следующие). Благодаря податливости материала в данном случае легко достигается уплотнение по корпусу даже при значительных колебаниях посадочных размеров. Необходимая радиальная жесткость придается введением в тело манжеты каркасных колец из листовой стали.

Манжеты делают с одним (рис. 617, X, рис. 618, I, II) уплотнительным гребешком, с двумя рис. 617, XI, ХII) и большим (рис. 617, XIII) числом гребешков. В конструкции на рис.

617, XIII браслетная пружина заменена кольцом из упругого синтетика. В конструкции на рис. 617, XIV необходимая упругость придается кольцевым валиком у гребешка, в конструкции на рис.

617, XV — кольцевым ребром вокруг гребешка (для придания устойчивости ребро заключено в штампованную обойму).

На рис. 617, XVI показана рациональная конструкция манжеты с двумя гребешками; один (стянутый пружиной) уплотняет вал, другой предупреждает проникновение в уплотнение грязи извне. На рис. 617, XVII изображена конструкция манжеты для радиальной сборки, на рис. 617, XVIII, XIX — конструкции сдвоенных манжет.

Своеобразная конструкция двухгребешковой манжеты показана на рис. 617, XX, XXI. В свободном состоянии манжета имеет форму, изображенную на рис. 617, XX. При установке в корпус (рис. 617, XXI) уплотнительные гребешки расходятся, создавая натяг на поверхности вала; натяг поддерживается браслетной пружиной.

Манжеты изготовляют прессованием или пресс-литьем (с опрессовкой внутренних металлических элементов) из эластичных, износостойких, масло- и химически стойких пластиков и резины. Браслетные пружины изготовляют из пружинной проволоки диаметром 0,2—0,5 мм и подвергают закалке и среднему отпуску, защищают кадмированием, цинкованием или делают их из бронзы.

Способы соединения концов пружин показаны на рис. 619. В конструкции на рис. 619, I на одном из концов пружины навивка ступенчатая. При соединении ступенчатый конец (предварительно закрученный в сторону, обратную ходу витков) ввертывают в витки другого конца.

В конструкции на рис. 619, II хвостовику пружины придана коническая форма, облегчающая завертывание; в конструкции на рис. 619, III соединение концов производится с помощью отдельной витой вставки.

Способы установки манжетных уплотнений в корпусах показаны на рис. 620. При способе установки, показанном на рис.

620, I, соединение с корпусом достигается за счет упругого радиального сжатия манжеты при вводе в корпус; однако соединение получается ненадежное. В конструкции на рис.

620, II уплотнение, предварительно сжатое, вводят в выточку в корпусе; высота буртика у входа в канавку не должна превышать допустимого упругого сжатия манжеты.

На рис. 620, III показан более правильный способ установки: манжету фиксируют в осевом направлении привертной шайбой. Во избежание проворота манжеты в корпусе и для обеспечения герметичности манжету сажают с небольшим осевым натягом (порядка 0,5 мм). На рис.

620, IV показана аналогичная установка с замыканием соединения в осевом направлении фигурной шайбой и зегером. На рис. 620, V—IX показаны способы установки манжет в промежуточных корпусах. При установке манжет с гибким воротником, подверженных действию повышенного давления, необходимо предупреждать возможность выворачивания воротника манжеты под давлением.

В этих случаях рекомендуется установка опорного диска с профилем, соответствующим профилю манжеты (рис. 621).

Поверхности, по которым работают манжеты, должны обладать твердостью не менее HRC 45 и иметь шероховатость не более Rа = 0,16—0,32 мкм.

На рис. 622, I—III показаны три случая установки манжет. Во втором и третьем случаях необходимо предупредить возможность просачивания масла по зазору между валом и втулкой (или ступицей насадной детали).

Это достигается обработкой торцов (а) до шероховатости Rа = 0,63—1,25 мкм и соблюдением строгой перпендикулярности торцов относительно оси отверстия.

Для обеспечения полной герметичности рекомендуется покрывать торцы герметизирующими мазями или устанавливать на торцах уплотнительные прокладки.

На валах, на которые надевают манжету при сборке, должны быть предусмотрены пологие фаски (рис. 623, II). Это избавляет от необходимости применять специальные монтажные приспособления, например, монтажную втулку (рис. 623, III).

При работе манжеты по промежуточной втулке или по ступице насадной детали (см. рис. 622, II и III) пологие заходные фаски на втулках и ступицах обязательны, так как в данном случае применить способ монтажа, приведенный на рис. 623, III, невозможно.

На рис. 624 даны примеры установки манжетных уплотнений в узлах с шарикоподшипниками.

Уплотнение разрезными пружинными кольцами

Уплотнение разрезными пружинными кольцами (рис. 625) надежно, оно может держать большие перепады давления и при правильном подборе материалов долговечно.

Пружинные кольца изготовляют из закаленной стали, перлитного чугуна, кованой бронзы и устанавливают в стальном корпусе, термообработанном до твердости HRC 40—45. Наружную втулку уплотнения выполняют из закаленной, цементованной или азотированной стали.

Кольца сажают в канавки корпуса с осевым зазором 0,005—0,020 мм. Просвет (а) (рис. 625, I) между наружной поверхностью корпуса и отверстием втулки делают равным 0,5—1,0 мм.

Кольцо устанавливают с небольшим натягом по отношению к втулке. В процессе работы кольца стоят неподвижно во втулке или слегка проскальзывают. Под действием перепада давления кольца прижимаются торцами к стенкам канавок корпуса. Обычно устанавливают два–три кольца; при повышенном перепаде давления число колец доводят до пяти–шести.

В многокольцевых уплотнениях, работающих при высоких перепадах давления, наиболее нагружено первое, ближайшее к герметизируемой полости кольцо; со временем на торцовой поверхности этих колец образуется ступенчатая выработка, являющаяся результатом прижатия кольца к стенке канавки.

Для равномерного распределения нагрузки между всеми кольцами, а также для подвода масла к трущимся поверхностям (при уплотнении маслосодержащих полостей) в первом (а иногда в нескольких передних кольцах) выполняют разгрузочные отверстия (а) (рис. 626).

• Наружный диаметр колец в свободном состоянии d0 делают с таким расчетом, чтобы кольцо входило во втулку с небольшим натягом d0 = (1,02—1,03)d, где d — диаметр отверстия втулки.

Замки колец обычно изготовляют прямыми (рис. 627, I). У колец большого диаметра замки выполняют косыми (рис. 627, II) под углом 45°. Ширину прорези s в свободном состоянии выбирают из условия, чтобы после введения кольца во втулку в замке оставался просвет 0,3—0,5 мм. С учетом формулы для запишем

s = (0,3—0,5) + (0,02—0,03)d ≈ 0,5 + 0,08d.

В уплотнениях, работающих при повышенных температурах, зазор надо увеличить на термическое удлинение кольца.

Для беспрепятственного ввода колец в канавки необходимо соблюдать известное из теории разрезных пружинных колец правило: отношение b/d (рис. 628) должно быть не более 0,05.

Для колец из закаленной качественной стали это отношение может увеличиться до 0,1. Если отношение b/d превышает 0,1, то применяют корпуса из наборных дисков (см. рис. 625, II). Для удобства монтажа диски после установки колец завальцовывают на втулке из мягкой стали (см. рис. 625, III). Отношение высоты колец h к ширине b обычно равно 0,5—0,7.

Иногда применяют парную установку колец в канавках (см. рис. 625, IV) или монтируют кольца в корпусе в ряд (см. рис. 625, V, VI).

Для облегчения ввода при монтаже колец во втулки последние снабжают пологими фасками. Во избежание применения специальных монтажных приспособлений рекомендуется диаметр фаски D делать не менее наружного диаметра d0 кольца в свободном состоянии (рис. 629).

Уплотнение резиновыми кольцами

Уплотнения с резиновыми кольцами, вводимыми в канавки вала или промежуточной втулки, имеют ограниченное применение.

В конструкции на рис. 630, I уплотнение обеспечивают натягом между наружной поверхностью колец и втулкой. В конструкции на рис. 630, II использован манжетный эффект. Кольца расположены в канавках со скосом.

Под действием давления в уплотняемой полости кольца, находя на скос, прижимаются наружной поверхностью к втулке. Уплотнение одностороннего действия.

При необходимости обеспечить двустороннее уплотнение кольца устанавливают в канавках с попеременным чередованием наклона днищ (рис 630, III) или применяют канавки с двусторонним скосом (рис. 630, IV).

На рис. 631 изображено уплотнение, в котором использован центробежный эффект: резиновое кольцо имеет несколько наклонных гребешков, которые под действием центробежной сипы прижимаются к гильзе, создавая давление, пропорциональное квадрату частоты вращения. Кольца выполняют из мягких сортов маслостойкой и термостойкой синтетической резины.

1. Недостатки уплотнений резиновыми кольцами — ненадежность работы, быстрый износ резины в процессе эксплуатации, неопределенность сил прижатия.
2. Чаще применяют резиновые кольца в установках с возвратно-поступательным движением вала.

Прокладки и сальниковые набивки

Свойства материала прокладок

В соединениях труб и арматуры для обеспечения герметичности применяются уплотнительные устройства (уплотнительные прокладки), которые классифицируются по степени герметичности и характеру действия: абсолютно герметичные соединения; неподвижные (фланцевые, штуцерные и пр.

); подвижные (уплотнения шпинделей, поршней и пр.); устройства периодического действия, или узлы затворов (уплотнения тарелки и седла арматуры).

Герметичность неподвижных соединений труб достигается за счет размещения между уплотняемыми деталями мягкого эластичного элемента (прокладки).

Материал прокладок должен обладать следующими свойствами:

• герметичностью соединения при незначительных усилиях обжатия;
• способностью сохранять свои упругие свойства при искривлении уплотнительных поверхностей;
• достаточной упругостью для восприятия внутреннего давления и температурных удлинений трубопровода, во избежание повреждения уплотняемых поверхностей;
• устойчивостью против разъедающего действия среды, протекающей через трубопровод;
• стойкостью при изменении температуры;
• способностью сохранять как можно дольше в процессе эксплуатации уплотнительные свойства.

Для уплотнения соединяемых между собой при монтаже труб и арматуры применяют прокладки из различных материалов, представляющие собой кольца, изготовленные из мягких материалов или металла. При монтаже трубопроводов их устанавливают между фланцами, а в штуцерных соединениях — между ниипелем и штуцером.

Обычно в судовых соединениях трубопроводов применяют прокладки из паронита, клингерита, резины, картона, асбеста, меди, фибры, пластмассы и других материалов. Для трубопроводов пара высокого давления могут применяться стальные прокладки особой конструкции.

Выбор формы и материала прокладки обусловливается родом рабочей среды и ее параметрами, удельным усилием обжатия, удельным давлением на нее в период эксплуатации, ползучестью материала прокладки и фланцев.

Например, для забортной воды применяются резина и ткани, пропитанные суриком; для пресной воды — паронит, асбест; для нефти, мазута, масел — прессшпан; для бензинов, керосина — картон, облицованный медной фольгой; для рассола — резина; для водяного пара — паронит, отожженная медь; для сжатого воздуха — мягкая сталь, паронит, отожженная медь; для газовоздушной среды — резина, фибра, свинец, прессшпан.

В зависимости от материала прокладки подразделяются на металлические, неметаллические и комбинированные; по форме делятся на плоские, круглые, зубчатые, линзовые, гофрированные и ромбические. Правильно подобранные и установленные уплотнительные прокладки позволяют значительно сократить затраты на обслуживание и ремонт оборудования, сделать более безопасным процесс его эксплуатации.

Наблюдается тенденция перехода от старых асбестосодержащих уплотнений к современным безасбестовым уплотнениям. Причиной для этого служат негативные последствия, вызванные применением асбеста. Особую опасность представляет асбестовая пыль.

Поэтому для повышения безопасности людей и экологичности созданы уплотнения на основе углеродных, искусственных и стеклянных химических волокон. Среди безасбестовых материалов доминируют терморасширенный графит (ТРГ) и волокнистый фторопласт.

Графитовые уплотнения с фторопластовым покрытием обладают исключительными эксплуатационными характеристиками. Графитовый наполнитель обеспечивает пластичность, упругость и стойкость уплотнения к циклическим нагрузкам. В табл. 1.

2 показаны преимущества графитофторопластовых уплотнений по сравнению с уплотнительными материалами на основе асбеста и графита.

Фторопластовые покрытия исключают коррозионное воздействие на уплотняемые поверхности, обеспечивают стойкость к агрессивным средам, повышают антиадгезионные свойства и экологичность.

К примеру, паронит, содержащий асбест, не обладает достаточной упругостью и подвержен релаксации, особенно в условиях циклических нагрузок. Все это, в свою очередь, вызывает ослабление затяжки уплотнения и, как следствие, — потерю герметичности.

Уплотнения из ТРГ обладают хорошей упругостью, пластичностью и стойкостью к циклическим нагрузкам, чем и обеспечивают надежную герметизацию.

Сравнительная характеристика асбестосодержащих, графитовых и графитофторопластовых уплотнений

Таблица 1.2

Характеристики	Асбестосодержащие уплотнения	Графитовые уплотнения	Графито-фторопластовые уплотнения
Прочность	Удовлетворительная	Удовлетворительная	Высокая
Упругость	Низкая	Высокая	Высокая
Пластичность	Низкая	Удовлетворительная	Высокая
Долговечность	Низкая	Высокая	Высокая
Гибкость	Высокая	Низкая	Высокая
Термостойкость и термостабильность	Низкая	Высокая	Ограниченная
Стойкость к агрессивным средам	Низкая	Удовлетворительная	Превосходная
Антиадгезионные свойства	Низкие	Удовлетворительные	Высокие
Стойкость к циклическим нагрузкам	Низкая	Высокая	Высокая
Возможность повторного использования	Низкая	Низкая	Высокая
Экологичность	Низкая	Высокая	Превосходная

При использовании асбестовых уплотнений имеет место коррозия уплотняемой поверхности. В практике эксплуатации систем отмечались случаи, когда прокладка «прикипала», а после ее удаления на поверхности оставались коррозионные неровности.

Графитофгоропласговые уплотнения даже при длительном контакте не поддаются коррозии и реакции с рабочей средой, так как ТРГ и ПТФЭ являются инертными материалами. Такой уплотнитель остается практически невредимым и может быть использован повторно, тогда как традиционные аналоги крошатся и рассыпаются.

Графитофторопластовые уплотнения имеют практически неограниченный срок эксплуатации (ресурс работы соответствует указанному в технической документации на оборудование).

Графитовая набивка, плакированная фторопластом, отличается более низким коэффициентом трения, отсутствием силовой и тепловой адгезии к штоку, высокими антикоррозионными свойствами.

Она удобна в работе, не обсыпается и не распушается при нарезке, обеспечивает герметизацию даже в изношенных сальниковых камерах.

Графитофторопластовая фланцевая лента и фланцевая прокладка с державкой при установке и извлечении позволяют формировать уплотнение сложной формы и нестандартного размера, гарантируют точную центровку на гладких фланцах и легкий демонтаж трубопроводов, присоединительных фланцев арматуры и т.п.

Температура и давление — наиболее важные параметры для правильного выбора уплотнений. Графитофторопластовые уплотнения выдерживают температуру от -60 °С до +260 °С. Ленточные уплотнения и прокладки могут работать при максимальном давлении рабочей среды до 25 МПа, сальниковая набивка — до 14 МПа.

Кроме того, эти уплотнения хорошо выдерживают циклические нагрузки. Ленточная технология позволяет вместо вырубки прокладок из листовых материалов сформировать уплотнение прямо на уплотняемой поверхности, за счет чего снижается время изготовления, а главное, не остается отходов.

Ленточные уплотнения эффективно используются для герметизации как стандартных, так и нестандартных фланцевых соединений различной формы, в том числе большого размера. Из ленты можно сформировать прокладку заданного радиуса по нужному контуру. При этом наличие гофров позволит выполнить это аккуратно, не прилагая дополнительных усилий.

Клеевой слой облегчает монтаж и дает возможность без труда уплотнить поверхности, находящиеся под любым углом, что максимально повышает качество герметизации.

Классификация и подбор прокладок

Приведем основные характеристики существующих видов прокладок в зависимости от материалов и назначения.

Резинотехнические прокладки из фторсодержащей резиновой смеси ИПР-1287 ТУ 380051166-98 применяются для торцевых уплотнений насосов, а также для задвижек, для герметизирующих манжет и защитных крышек для разборных трубопроводов с диаметром от 10 до 500 мм и Ру = 3,0 МПа, галтельных муфт для ремонта дефектов поперечных сварных швов трубопроводов. Они отличаются высокой теплостойкостью, химической инертностью, удовлетворительными диэлектрическими свойствами, невоспламеняемостью, хорошими физико-химическими свойствами, в том числе стойкостью к абразивному износу.

Линзовые прокладки служат для уплотнения трубопроводов пара и питательной воды. При применении линзовой прокладки уплотнение происходит но узкой кольцевой полоске. Для надежной работы соединения материал прокладки должен быть мягче, чем материал фланцев.

Полые прокладки характеризуются повышенной упругостью и меньшими усилиями обжатия по сравнению с плоскими и зубчатыми прокладками. Полые прокладки изготавливают из трубок нержавеющей и малоуглеродистой стали, медно-никелевого сплава с толщиной стенки 0,15 ..

. 3,0 мм. Для предохранения полых прокладок от растяжения устанавливают кольцо или бурт. Полые прокладки с отверстиями на внутренней стороне, благодаря эффекту самоуплотнения, могут обеспечивать герметичность соединения при давлении рабочей среды до 35 МПа.

Гофрированные прокладки штампуют из тонколистового проката толщиной 0,25 … 0,8 мм. Шаг между гофрами составляет 1,2 … 6 мм, а высота гофров — от 0,6 мм до 3 мм, исключаются протечки рабочей среды за пределы арматуры. Гофры обеспечивают возможное их сжатие и растяжение.

Сильфонные уплотнительные устройства изготавливаются из нержавеющей стали либо из титановых сплавов. Недостатком их является высокая стоимость изготовления и неремонтопригодность при выходе их из строя.

Ромбические прокладки из меди применяют для уплотнения штуцерных соединений. Перед установкой прокладки отжигают при температуре 600 … 650 °С.

Неметаллические прокладки характеризуются высокой упругостью, меньшими усилиями обжатия, но имеют относительно низкую прочность. Из резины, асбеста, фторопласта изготавливают плоские прокладки в виде шнуров круглого и квадратного сечения.

Толщину прокладок выбирают в зависимости от условного прохода: около 1 мм при Dy = 20 … 100 мм, 1,5 мм при Dy = 100 … 250 мм, более 2,3 мм при Dy = 250 мм и более. Толщину прокладок из резины принимают на 0,5 мм больше обычных.

Основным недостатком сальниковых устройств является пропуск рабочей среды в помещение. Этот недостаток отсутствует в сильфонных уплотнительных устройствах, в которых имеются полые ёмкости.

Среди металлических прокладок наиболее распространены плоские, изготавливаемые из листа, круглые — из проволоки и зубчатые — посредством механической обработки.

Для плоских и зубчатых прокладок требуется значительное усилие обжатия. Кроме того, для них характерно низкое упругое восстановление.

Металлические прокладки, которые устанавливают на паропроводах, должны быть покрыты слоем мастики с графитовой обмазкой.

Толщину паронитовых прокладок выбирают в зависимости от условного прохода труб по отраслевой нормали. Так, при Dy от 20 до 250 мм толщина прокладки должна быть 1,5 мм, а при Dy от 250 до 350 мм — 2 мм.

Резиновые прокладки для труб аналогичных диаметров ставят на 0,5 мм толще. Проходящие по трубопроводам под давлением вода, пар, воздух, нефть, масло и другие вещества могут при достаточно плотных фланцевых соединениях труб просачиваться через сальники, установленные на арматуре трубопровода.

Во избежание такой утечки сальники набивают плетеным шнуром, материал которого выбирают в зависимости от проводимой в трубопроводе среды. Трубопроводы должны быть надёжно закреплены с набором корпуса или установлены на специальные опоры.

На трубах, проходящих через водонепроницаемые перегородки и палубы, устанавливаются стаканы или приварыши, предотвращающие проникновение воды.

Прокладка трубопроводов воды через танки топлива и масла, а также топливных и масляных трубопроводов через водяные цистерны допускается только в нефтенепроницаемых туннелях. В самых низких местах водяных труб устанавливаются пробки для спуска воды.

Паровые трубопроводы должны иметь спускные краны или конденсатоотводчики.

Последним достижением в области уплотнительных материалов является ассортимент без- асбестовых уплотнительных материалов: набивок сальниковых графитовых, углеродных, фторопластовых и комбинированных, а также уплотнительных лент из экспандированного PTFE (политетрафторэтилена).

Эти уплотнительные материалы обладают следующими неоспоримыми преимуществами по сравнению с другими материалами: выдерживают давление до 60 МПа, температуру до +600 °С в контакте с воздухом или паром в инертной атмосфере или вакууме; не стареют, не теряют упругих свойств и пластичности со временем; экологически чисты; имеют низкий коэффициент трения. Терморасширенный графит очень эластичен, поэтому практически не оказывает воздействия на соприкасающиеся с ним поверхности (шток задвижек, клапанов, валы насосов). Уплотнения из ТРГ многофункциональны, работают в кислотах, щелочах и прочих агрессивных жидкостях и растворах, органических растворителях, нефти и питьевой воде.

В сальниковых устройствах арматуры применяются следующие материалы:

• ХБС (хлопчатобумажная набивка сухая) или ХБП (хлопчатобумажная набивка пропитанная), применяемая для воды, воздуха, нефтепродуктов до давления 20 МПа и температуры до 100 °С;
• набивка ПС (пеньковая сухая) или ПП (пеньковая пропитанная), используемая для воды, воздуха, нефтепродуктов при давлении до 16 МПа и температуре до 100 °С;
• графит для арматуры (вода, пар и другие среды при температуре более 550 °С);
• АС (асбестовая сухая набивка) и АП (асбестовая пропитанная) для воздуха с температурой до 300 °С и при давлении до 1,5 МПа и агрессивных газов и паров с температурой до 400 °С и давлением до 4,5 МПа;
• фторопласт Y-полимерный материал для уплотнения арматуры, коррозионно- активных сред с температурой до 200 °С и давлением до 10 МПа.

Литература

Судовые системы — Костылев, И.И., Петухов, В.А. [2010]

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)