Что такое сальник
Для уплотнения подвижных и неподвижных соединений используют самые разные по типу конструкции изделия, которые могут изготавливать из различных материалов. К одним из наиболее востребованных представителей таких изделий вполне можно отнести сальник. Но что такое сальник и почему он столь странно называется? Для ответа на данный вопрос нам будет необходимо совсем ненадолго углубиться в историю пары прошлых столетий.
XIX и XX век характеризуются множеством уникальных открытий, которые повлияли на развитие технологий в разных промышленных отраслях. Со временем многие деревянные, металлические и тряпичные изделия были заменены аналогичными предметами из каучука, из различных полимеров и синтетических волокон, а также из большого числа других, более эффективных, и в то же время наиболее дешевых в производстве материалов и веществ.
Это сейчас для уплотнения различных узлов техники используют резинотехнические и синтетические изделия, отличающиеся отменной износостойкостью и способные без труда выдержать перепады температур, не теряя при этом своих качеств. А раньше для уплотнения, например, валов, активно применялась специальная ткань из фетра или войлока. При этом в качестве смазки для лучшего скольжения обильно использовалось обычное свиное сало.
Таким образом, если говорить о том, что такое сальник изначально, то это хорошо промазанная салом войлочная или же фетровая ткань, используемая для уплотнения валов. В настоящее время в качестве такого уплотнителя используют специальные резинотехнические манжеты с армированием, однако так как в народе прочно закрепилось давнее название этого элемента, на вопрос « что такое сальник » сейчас можно ответить: армированная манжета.
Г де применяется сальник
Основное применение сальника происходит именно в машиностроительной отрасли, поскольку множество узлов различных машин и агрегатов для стабильной работы нуждаются в наличии специального защитного элемента, сохраняющего их от попадания частичек грязи, пыли и влаги, и препятствует соприкосновению рабочих сред, например, воды и воздуха. Но для полноты картины мы рассмотрим, где применяется сальник, кроме машиностроения:
И это далеко не все сферы, где возможно применение сальников. Его используют во многих направлениях, где необходимо надежно и герметично выполнить соединение между неподвижными и подвижными узлами конструкции. Однако, важно помнить, что везде, где применяется сальник, основной рабочей средой механизма могут выступать масляные, а также топливные, эмульсионные и другие разновидности гидравлических жидкостей.
Типы сальников
В зависимости от эксплуатационного назначения, конструкция сальников может иметь небольшие различия, по которым изделия классифицируют на следующие типы сальников:
Отличие первого варианта изготовления от второго заключается в том, что сальники с одной кромкой только лишь препятствуют протечке рабочей среды из места соединения. А вот сальники с двумя кромками, кроме защиты от протекания, позволяют так же избежать попадания в уплотняемую конструкцию частиц пыли и других веществ. Собственно, за счет этой функции, двукромочные сальники в народе достаточно часто называют пыльниками.
По способу исполнения данные изделия подразделяются на сальники с формованной кромкой и на сальники с кромкой, которая была обработана механически. Материалом для их изготовления, как правило, служит каучук с добавлением различных примесей. Химический состав данной продукции существенно влияет на физико-химические параметры и свойства изделия. В зависимости от материала изготовления различают следующие типы сальников:
КЛУБ СУДОВЫХ МЕХАНИКОВ
Вот некоторые хитрости про сальники: Старайся положить в набивку побольше смазки, соответствующей среде конечно. Хороши графит для пара, можно с турбинным маслом, коллоидная медная смазка на горячих газов или топлива, просто солидол на воде.
При переборке клапана предназначеного для воды или масла (не слишком горячего) полезно вместо первого кольца набивки положить резиновое кольцо плотно охватывающее шток. С ним уплотнение простоит дольше.
В последнее время производители предлагают разъемные механические сальники, в которых все детали разрезаны пополам и также монтируются на месте. Конечно надежность такого «компромисного» варианта будет заметно ниже.
Кроме этого механический сальник весьма чуствителен к абразивным частицам (песок, ржавчина, шлам), при перекачке воды, особенно горячей, подвержен накипеобразованию.
Следует учитывать, что механические сальники с одиночной пружиной охватывающей вал чувствительны к направлению вращения – они должны устанавливаться так, чтобы пружина, если смотреть со стороны уплотняюжего кольца, работала в положении «ввинчивающегося винта». Мультипружинные сальники (с маленькими пружинами расплолжеными в корпусе сальника по окружности) не имеют установочного направления вращения.
Сложно сказать, какая конструкция надежнее. В мультипружинном сальнике поломка одной-двух пружинок не приведет к протечке сальника, в отличии от поломки монопружины. Однако за это приходится расплачиваться более «жесткой» характеристикой износа – при истирании уплотнительного кольца сальника сила, с которой они сжимаются пружинами падает быстрее, чем в сальнике в монопружиной. Кроме того такие сальники более чувствительны к коррозии и загрязнениям, вибрации – мелкие пружинки быстрее выходят из строя ржавея или истираясь.
Почему течет сальник?
Общеизветными и безусловными причинами течи сальниковых набивок насосов является износ, во первых самой набивки, во вторых поверхности вала, по которой она работает.
Однако хорошо известно, что в то время, когда на одном насосе набивка работает месяцами, рядом, на таком же ее приходится менять через неделю. В чем же дело?
Фирмы занимающиеся выпуском уплотнительных материалов занимаются довольно интенсивными исследованиями на эту тему. Причины недолговечности набивок, найденые ими довольно очевидны.
Итак, почему же он течет:
Действительно, тогда набивка или будет постоянно вибрировать, сжимаясь-разжимаясь (на малых скоростях), или при больших скоростях вращения вала, просто не будет успевать сжиматься, и между валом и материалом набивки образуется вращающаяся полость, которой вполне достаточно для протечки жидкости.
Не менее важна геометрия не только самого вала или втулки, но и геометрия, например, рабочего колеса и корпуса центробежного насоса. Почему? Потому что при нарушеной или неудачной геометрии этих элементов насоса возникают переменные силы, которые вызывают вибрацию и дисбаланс. Если, например, патрубок входа жидкости в центробежный насос будет смещен от центра колеса, то возникнут переменные гидродинамические силы, которые станут «раскачивать» крылатку, а вместе с нею и вал.
Дисбаланс и вибрация.
Теперь представьте, что вал не просто вращается вокруг своей центральной оси, но и сама ось вращения либо совершает циклическое вращение вокруг центра тяжести (дисбаланс) либо перемещается линейно, «дрожит» в такт вращению, вибрирует.
Вибрации и дисбалансу больше подвержены насосы с «консольным» валом, заканчивающимся собственно крылаткой. Более жесткие насосы с двухопорными валами (где подшипники находятся с обоих сторон крылатки) более устойчивы к этой болезни.
Кстати, состояние сальника при внимательном наблюдении и статистике может быть хорошим диагностическим показателем самого насоса. Если сальник все чаще приходится перенабивать, одной из причин может быть износ подшипниковых втулок скольжения и уплотнительных колец насоса (они тоже играют удерживающую, «центрирующую» роль при работе насоса).
Изнутри или снаружи?
Почему сальник «фонтанирует»?
Чтобы набивка сальника служила дольше можно применить некоторые испытаные или новые приемы:
В сальник клапана работающего на воде, масле или топливе с невысокими температурами перед укладкой обычной набивки положите резиновое кольцо подходящего размера. Набивка простоит заметно дольше.
И напоследок несколько советов «от дедушки»
Один старинный рецепт- набивка для сальника парового клапана которая даст фору любой современной. Называется она «пушенка» и выполняется так:
необходимо распушить волокно набивки (минеральной или асбестовой, если она у вас еще используется) в мелкую крошку и смешать в равной пропорции с порошком графита. В сальниковую камеру уложить два-три паронитовых кольца (можно использовать и тефлоновые, если температура среды не больше 200 С) плотно охватывающих шток, засыпать «пушенку», сверху положить кольцо и обжать. После первого обжимания досыпать «пушенки» положить еще два кольца и обжать.
Кстати, вот вам пример «буржуазной» предприимчивости. Вот как выглядит эта самая, «дедушкина пушенка» в исполнении фирмы Chesterton специализирующейся на уплотнениях и сальниках.
Это утверждение отлично подходит к описанию инновационной технологии уплотнения валов насосови клапанов, предложеной компанией Chesterton. Суть идеи состоит в том, чтобы заменить обычные кольца набивки сальников специальной уплотняющей массой, закачиваемой в полость сальника при помощи специального насоса.
В англоязычном интернете есть очень хорошие сайты по этой теме с подробными и полезными описаниями механических уплотнений и их обслуживания.
Такие например, как страницы индийского инженера K P Shah с богатым опытом работы на электростанциях practicalmaintenance.net
Также много полезной информации можно найти на сайтах производителей, например http://www.metbel.com/
Здесь собрана познавательная коллекция статей об уплотнениях.
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:
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.
Сравнительная характеристика асбестосодержащих, графитовых и графитофторопластовых уплотнений
| 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.
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.
Сильфонные уплотнительные устройства изготавливаются из нержавеющей стали либо из титановых сплавов. Недостатком их является высокая стоимость изготовления и неремонтопригодность при выходе их из строя.
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.
Основным недостатком сальниковых устройств является пропуск рабочей среды в помещение. Этот недостаток отсутствует в сильфонных уплотнительных устройствах, в которых имеются полые ёмкости.
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:
Литература
Переборочный сальник судового валопровода
Владельцы патента RU 2373106:
Изобретение относится к судостроению, и используется для обеспечения герметичности мест выхода валовых линий через переборки. Переборочный сальник судового валопровода содержит прикрепленный к поперечной переборке судна наружный корпус, в котором подвижно смонтирован внутренний корпус. Внутренний корпус отделен от наружного корпуса мягкими уплотнительными кольцами, установленными в кольцевых канавках наружного корпуса и взаимодействующими через жесткие кольца с подпружиненными толкателями. Внутренний корпус снабжен стаканом с расположенным в нем маслораспределительным кольцом и сальниковой набивкой, контактирующей с нажимной втулкой основного привода. Основной привод состоит из втулки нажимной, подпружиненного фланца, смонтированного на шпильках, прикрепленных к внутреннему корпусу. Переборочный сальник снабжен дополнительной нажимной втулкой, установленной с противоположной стороны от основного привода, и ограничителями перемещения втулки основного привода. В результате этого обеспечивается возможность обслуживания уплотнения с обеих сторон переборки, а также упрощается техническое обслуживание уплотнения при замене набивки новой. 1 ил.
Изобретение относится к судостроению, и используется для обеспечения герметичности мест выхода валовых линий через переборки.
Недостатком данного уплотнения является то, что оно имеет привод с одной стороны переборки и не может обеспечить возможность поджатия его при затоплении отсека, в котором и находится его привод, состоящий из втулки нажимной, снабженной фланцем, через отверстия которого проходят шпильки с надетыми на них пружинами и гайками.
Целью изобретения является обеспечение возможности поджатия уплотнения в аварийных ситуациях при затоплении одного из отсеков забортной водой.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности, а именно в обеспечении возможности обслуживания уплотнения с обеих сторон переборки, а также в упрощении технического обслуживания уплотнения при замене набивки новой. Для этого с противоположной стороны привода уплотнения устанавливается втулка нажимная дополнительного привода, поджимаемая при помощи шпилек и гаек, а со стороны подпружиненного фланца втулки нажимной основного привода установлены ограничители, предотвращающие выдавливание набивки в зазор между втулкой нажимной и внутренним корпусом при минимальном натяге пружин.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже.
Переборочный сальник судового валопровода содержит наружный корпус 1, который крепится к поперечной переборке судна. Через поперечную переборку 2 проходит судовой вал 3. В кольцевой паз наружного корпуса 1 входит фланец 4 внутреннего корпуса 5, представляющий собой стакан, охватывающий вал 3. Наружный корпус 1 имеет кольцевые канавки 6, в которые вложены мягкие уплотнительные 7 и жесткие 8 кольца. По окружности колец 7 и 8 с наружной стороны корпус 1 снабжен стаканами 9, внутри которых имеются толкатели 10, пружины 11 и гайки 12. Толкатели 10, проходя в отверстия в корпусе 1, упираются в кольца 8. Между корпусом 1 и фланцем 4 есть зазоры s, размеры которых выбраны из расчета обеспечения необходимых перекосов и радиальных перемещений вала 3. Внутри стакана внутреннего корпуса 5 имеется сальниковая мягкая набивка 13, маслораспределительное кольцо 14 и втулка нажимная 15. Втулка нажимная 15 снабжена жестко прикрепляемым фигурным фланцем 16, через отверстия которого проходят шпильки 17 с надетыми на них пружинами 18 и гайками 19, и является основным приводом переборочного сальника. Для удобства монтажа корпусов 1 и 5 втулка нажимная 15 и фланец 16 выполнены разъемными (не показано).
С противоположной стороны от основного привода переборочного сальника установлена втулка нажимная 20, закрепленная посредством шпилек 21, ввернутых в корпус внутренний 5, и проходящих через втулку нажимную 20, гаек 22, навернутых на шпильки 21 и является дополнительным приводом переборочного сальника. Для предотвращения выдавливания набивки 13 в зазор между втулкой нажимной 15 и корпусом внутренним 5 при минимальном натяге пружин 18 в корпус внутренний 5 ввернуты ограничители 23, проходящие через фланец 16 втулки нажимной 15 основного привода переборочного сальника.
При монтаже на судне корпуса 1 и 5 устанавливаются соосно. Одновременно с этим за счет подшипниковой посадки кольца 14 на валу 3 обеспечивается соосность внутреннего корпуса 5 с валом 3. Посредством гаек 12 и 19 регулируется исходное сжатие пружин 11 и 18, выбираемое из расчета надежного уплотнения корпусов 1 и 5 и вала 3 посредством прижатия мягких уплотнительных колец 7 к фланцу 4 и сжатия сальниковой набивки 13 в зазоре между валом 3 и корпусом 5. При эксплуатации судна вал 3 получает радиальные и угловые перемещения, при этом корпус 5 свободно за счет зазоров s и δ перемещается в кольцевом пазу корпуса 1. Уплотнительные кольца 7 остаются всегда прижатыми к фланцу 4 корпуса 5 посредством пружин 11, которые передают усилие сжатия через толкатели 10 и кольца 8, в результате чего герметичность уплотнения не нарушается и при работе судового валопровода.
Выбирая усилия сжатия пружин 11 и 18 с учетом ослабления сжатия из-за уменьшения размеров уплотнительных колец 7 и набивки 13 при их износе, обеспечивается герметичность сальника при длительной эксплуатации.
Для повседневной эксплуатации переборочного сальника используется втулка нажимная 15 основного привода, а втулка нажимная 20 дополнительного привода установлена на определенном расстоянии t и закреплена шпильками 21 с гайками 22 и используется при замене сальниковой набивки 13 новой. Для этого гайки 19 нажимного устройства основного привода ослабляются, освобождая тем самым втулку нажимную 15, а втулка нажимная 20 дополнительного привода демонтируется, обеспечивая тем самым возможность замены набивки. При этом сокращается время обслуживания переборочного сальника, так как нет необходимости демонтировать, а затем монтировать вновь основной привод, состоящий из втулки нажимной 15 с фланцем 16, пружин 18 и гаек 19.
В аварийной ситуации при затоплении отсека, в котором находится основной привод, переборочный сальник может быть поджат со стороны смежного отсека, в котором находится дополнительный привод, состоящий из втулки нажимной 20, шпилек 21, гаек 22. При этом сальниковая набивка будет поджата между втулкой нажимной 20 дополнительного привода и втулкой нажимной 15 основного привода, а ограничители 23 предотвратят выдавливание сальниковой набивки 13 в зазор между корпусом внутренним 5 и втулкой нажимной 15 основного привода. Данный зазор может образоваться ввиду того, что в конструкцию основного привода входят пружины 18, которые позволяют свободно перемещаться втулке нажимной 15 основного привода, до момента посадки этих пружин на свои витки.
Переборочный сальник судового водопровода, содержащий прикрепленный к поперечной переборке судна наружный корпус, в котором подвижно смонтирован внутренний корпус, отделенный от наружного корпуса мягкими уплотнительными кольцами, установленными в кольцевых канавках наружного корпуса и взаимодействующими через жесткие кольца с подпружиненными толкателями, а внутренний корпус снабжен стаканом с расположенным в нем маслораспределительным кольцом и сальниковой набивкой, контактирующей с нажимной втулкой основного привода, состоящего из втулки нажимной, подпружиненного фланца, смонтированного на шпильках, прикрепленных к внутреннему корпусу, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной нажимной втулкой, установленной с противоположной стороны от основного привода, и ограничителями перемещения втулки основного привода.
