Сальниковые уплотнения.

Сальниковые уплотнения применяют для герметизации валов аппаратов при условии их работы с неагрессивными или мало агрессивными средами, находящимися под избыточным давлением до 0, 6 Мпа, или под действием остаточного давления большего 0, 04 Мпа (300 мм. рт. ст.). частота вращения валов, уплотняемых сальниками, должна находиться в пределах 5 – 320 об/мин, рабочая температура от –30° до +200° С, диаметр валов 20 ÷ 160 мм. Сальниковые уплотнения применяются при возможности их периодического обслуживания (поджатия). Время безотказной работы уплотнения до перебивки сальника составляет 800 часов. Сальники обеспечивают нормальную работу при биении вала в зоне уплотнения до 0, 01 мм и несоосности установки уплотнения до 0, 3 мм. Имеются специальные типы уплотнения, которые допускается применять для взрывоопасных и токсичных сред, а также до давлений 3, 0 МПа, t £ 300 °С и окружной скорости до 10 м/с.

Стандартные сальниковые уплотнения имеют конструкции с подводом смазки или уплотняющей жидкости к валу (без циркуляции или с циркуляцией) и с конструкцией с охлаждаемым корпусом. Поджатие набивки в сальнике может осуществляться автоматически.

На рис. 5.18 а) приведено сальниковое уплотнение с охлаждением через фонарь и ручным поджатием.

На рис. 5.18 б) – с дополнительным охлаждением через корпус и автоматическим поджатием нажимной втулки.

Сальниковое уплотнения обычно состоит из корпуса, в нижней части которого расположено опорное кольцо. Корпус уплотнения крепится на корпусе аппарата. Фонарь уплотнения распределяет смазывающую или уплотняющую жидкости, поступающие к уплотнению через отверстия в корпусе. Нажимная втулка служит для ручного или автоматического поджатия сальниковой набивки. Для высоких температур среды в корпусе уплотнения предусматривают камеру для охлаждения набивки. Сальниковые уплотнения без охлаждения с подводом смазывающей жидкости в зону уплотнения используют для t = -20° ÷ +70° C, а с подводом жидкости в зону уплотнения и охлаждением для t > 70°С и давлении от 20 мм.рт.ст. до 2, 5 Мпа. При окружной скорости вращения вала υ = ω ·z ≤ 1 м/с можно применять сальники без смазки и фонаря.

1. – вал;

2. – корпус;

3. – нажимная втулка;

4. – фонарь;

5. – набивка;

6. – нажимные болты;

7. – канал для смазки или охлаждения;

8. – пружина;

9. – камера охлаждения;

10. – прокладка;

11. – опорный фланец;

12. – корпус аппарата.

Рис. 5. 18. Сальниковое уплотнение.

Основные конструктивные размеры сальниковых уплотнений находятся по зависимостям:

Ширина камеры под набивку:

Высота сальниковой набивки без учета фонаря:

Высота фонаря:

Высота сальниковой камеры:

Высота нажимной втулки:

В рабочем состоянии нажимная втулка должна входить в корпус сальника не менее, чем на 0, 1 ее длины.

Угол скоса нажимной втулки α = 15÷ 30.

Зазоры между валом и нажимной втулкой, валом и опорным кольцом

Усилие, необходимое для сжатия, вычисляют по формуле

где р_о – давление в аппарате, Па;

F – площадь торца нажимной втулки, м²;

φ – коэффициент сопротивления набивки.

По значению Q определяется необходимое количество болтов.

Коэффициент трения для вращающегося в сальнике вала зависит от многих факторов (тип набивки, Δ р, усилия затяжки, наличие смазки и т.д.) и мощность, потребляемую на преодоление сил трения в сальнике, приближенно можно найти по формуле:

С учетом соотношений h и b при коэффициенте трения f = 0, 2

Расчет сальникового уплотнения сводится к определению усилия затяжки, определяющей герметичность, и мощности, теряемой на трение.

Усилие, действующеена мягкую набивку в сальнике, действует по экспоненциальному закону. Т.е. практически все усилие затяжки приходится на верхние слои набивки (работает только верхний слой). Поэтому требуется постоянная затяжка нажимной втулки (грунд буксы).

Усилие затяжки (распределение усилий на высоте набивки)определяется из условия динамического равновесия р_ос ≈ р_рад.

или при k ≈ 1, 4; f₁ = 0, 02; f₂ =0, 05

►

Мощность теряемая вала

на трения в сальниковом

уплотнении.

Типы и основные параметры сальниковых уплотнений приведены в ОСТ 26-01-1247-75. Типы сальниковой набивки выбираются по ГОСТ 5152-84 (АП – асбестовая, пропитанная антифрикционным составом; ХБП – хлопчатобумажная, пропитанная антифрикционным составом; АФ₁ – асбестовая, пропитанная фторопластовой суспензией и т.д.).

Обозначения: I А, II Б и т.п.

I А – 40 – сальниковое уплотнение с подводом смазки без автоматического поджатия пружины, 40 – диаметр вала.

II Б – тоже самое, но с автоматическим поджатием нажимной втулки.