Для чего сальниковая набивка. Набивка сальников: состав, виды, применение

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.

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 d 0 делают с таким расчетом, чтобы кольцо входило во втулку с небольшим натягом d 0 = (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 + 0,08 d.

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 d 0 кольца в свободном состоянии (рис. 629).

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.

Недостатки уплотнений резиновыми кольцами — ненадежность работы, быстрый износ резины в процессе эксплуатации, неопределенность сил прижатия.

Чаще применяют резиновые кольца в установках с возвратно-поступательным движением вала.

Задача любого уплотнения ясна из его названия - уплотнить конечно. Не дать среде просочиться из трубопровода, емкости, механизма. Вопрос - как.

В каталогах нередко обращает на себя внимание довольно обширный ассортимент материалов прокладок и набивок - ясно, что для конкретной задачи наилучшим образом подходит определенный материал. Попробуем слегка разобраться что тут к чему.

САЛЬНИК КЛАПАНА

Работа сальника (уплотнения штока) клапана характеризуется малоподвижностью. С одной стороны это хорошо - уплотнение можно хорошенько затянуть, обеспечип его надежность. С другой стороны клапан иногда нужно открывать и закрывать, и зажатый до предела сальник отнюдь не облегчает эту задачу. Кроме того металл штока клапана довольно быстро истирается набивкой и корродирует.

Существует ряд набивок усиленых стальной или медной проволокой и даже набивки выполненые целиком из железной или алюминиевой фольги. Советую осторожно применять такие материалы, то есть не применять их там, где нормально стоит обычная набивка - металл быстро истирает шток клапана.

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.

Не советуют применять дисульфитмолибденовую смазку - сера входящая в ее состав помимо отличных антифрикционных свойств обладает коррозионной агрессивностью, особенно при наличии воды. Стальной шток клапана быстро пострадает от такой смазки.

Паровая набивка прослужит долше если не давать ей "парить" - при малейшей протечке пара набивка быстро пересыхает и придется ее полностью менять.
При открытии больших паровых клапанов полезно зажим сальника слегка ослабить, а открыв, снова подтянуть.

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.

САЛЬНИК НАСОСА

В отличие от сальника клапана сальник насоса работает на подвижном соединении - вал насоса вращается (центробежный, винтовой и т.д.) или штока насоса перемещаются (поршневой, золотниковый, мембранный)

Возвращаясь к правилу идеального устройства сформулированому в ТРИЗ можно определить что идеальный сальник - отсутствующий сальник.
И такие насосы имеются - это насосы с магнитной муфтой. Передача усилия с приводного двигателя на вал насоса осуществляется специальной муфтой с постоянными магнитами закрепленными на стакане, охватывающем цилиндрический корпус в котором вращается якорь муфты соединенный с собственно насосом. Таким образом вал не проходит внутрь корпуса насоса, он как бы разрезан пополам, стало быть уплотнения нет! Но это исключение из правил.

Набивка для насосов определяется двумя основными параметрами - скоростью вала и температурой. Конечно, имеет значение и перекачиваемая среда. Большинство набивок выполняется из тех-же материалов что и набивки для клапанов. Это минеральное волокно или стекловолокно (раньше широко применялся асбест), пенька, хлопковые волокна, тефлон. Шнур пропитывается смазками, графитом или тефлоновой эмульсией в зависимости от материала. На плунжерных масляных насосах хорошо работает "шевронная" резинотканевая набивка. Такая набивка имеет свойство самоуплотнения под действием давления масла - работает подобно манжете. Именно такие уплотнения стоят в плунжерах рулевых машин.

Отличные результаты дают механические сальники . Существует множество их разновидностей, использующих единый принцип - уплотнение осуществляется двумя точно притертыми плоскими поверхностями уплотнительных колец. Вариации на эту тему включают в себя применение различных конструкций прижимных пружин, корпусов, комбинаций резиновых колец или манжет, материалов колец.

Достоинство механических уплотнений - их надежность, длинный срок службы, мизерные протечки, они не требуют периодического обслуживания. Однако и механические сальники не лишены недостатков. Главный из них - для установки или замены сальника требуется разобщать насос и привод - сальник устанавливается только "надеванием" на вал (в то время как набивку можно установить прямо на месте).

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.

Механическое уплотнение требует тщательной установки, особенно центровкив плоскости - малейший перекос сведет на нет все его достоинства. В некоторых моделях под уплотнительным кольцом ставят так называемое опорное кольцо со сферическим сопряжением. Таким образом удается скомпенсировать небольшой перекос связаный как правило с неточностью деталей корпусов насоса.

Механическое уплотнение чутко реагирует на осевые смещения вала насоса - например при тепловом расширении. Эту проблему производители также пытаются решить примененим специальных подпружиненных конструкций сальников.
Кроме этого мехсальник плохо переносит вибрацию .

Главные условия для хорошей работы механического сальника - это аккуратная установка. Следует очень тщательно очищать гнездо под кольцо и сажать его плотно, до упора на дно гнезда, чтобы исключить малейший перекос. Не следует также пережимать сальник, устанавливать его в точном соответствии с инструкцией. Пережатый сальник будет плохо смазываться, перегреваться и истираться, и быстро выйдет из строя.

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.

В общем то большинство премудростей как правило описано в инструкции к сальнику - не поленитесь прочитать ее!

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:

Геометрия.

Геометрические размеры вала (втулки) по которому работает набивка весьма существенны. Малейшее, в сотые миллиметра, отклонение от округлой формы - овальность , смещение центра , заметно снизят срок службы сальника.

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.

Эффект от такого поведения вала тот же, что и от нарушения геометрии - циклическая работа материала набивки и появление полости.

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).

Температура

Да да - элементарные температурные расширения. Насос пущен в работу, набивка нагрелась, ее "расперло" в тесной камере, давление контакта с валом выросло, износ набивки увеличился. Причем процесс этот неустойчив как ядерная реакция - чем больше греется сальник тем больше он расширяется тем меньше протечка (охлаждение, смазка), тем больше трение, тем больше нагрев.... Найти точку "баланса" бывает довольно хлопотно. Но вот она найдена. Теперь вы остановили насос и набивка остыв "села", сжалась, - появилась заметная протечка. Сальник приходится поджимать. Пуск - нужно отпускать. Вот почему чаще сальники текут на циклически используемых насосах - например, пожарных.

Против этой болезни имеется одно лекарство - нажим втулки сальника нужно сделать "упругим", не жестким. Для этого применяются болты с нажимными пружинами, обычными, (если достаточно места) или пружинными шайбами.

Производители набивок ищут материалы и их комбинации чтобы заставить саму набивку "пружинить", сжиматься и расправляться подобно резине, но, конечно, идеального материала нет.

Изнутри или снаружи?

Бывает так - поджимаешь сальник поджимаешь - а толку никакого, перегревается, горит, но - течет.

Присмотритесь повнимательнее - откуда бежит вода. Если по зазору вала (между валом и набивкой) - причина в изношеной набивке или втулке. Но если протечка по наружной поверхности нажимной втулки (то есть не "по валу" а "по корпусу") - здесь налицо ошибка в выборе размера набивки, ее сечения - оно слишком мало. Набивка выжимается до предела но не прижимается к стенке сальниковой камеры с достаточной плотностью - имеется протечка.

Кроме правильного подбора размера набивки можно применить маленькую хитрость - перед установкой на каждое кольцо по наружной его поверхности нанесите немного жидкой прокладки, любого герметика, лучше нетвердеющего или просто силикона.

Почему сальник "фонтанирует"?

Прежде всего, потому что течет. Однако, новый исправный набивной сальник должен иметь небольшую протечку - для смазки и охлаждения. При этом, если в одном сальнике протечка аккуратно стекает в специальную сборную "чашечку", то из другого жидкость мелким веером или туманом разлетается вокруг загрязняя пространство (топливо) и вызывая быструю коррозию частей насоса (забортная вода).

Так в чем же дело?
Присмотритесь к конструкции сальника. В нажимной втулке (буксе) сбоку как правило имеется небольшое "окошко" - его задача выпустить протечки сальника аккуратными каплями на чашку. Прежде всего это окошко должно быть чистым, не забитым старой набивкой и смазкой.
Если насос горизонтальный - это окошко всегда должно "смотреть" вниз. Иначе сальник вероятнее всего будет "фонтанировать"

Идем дальше - вода просочившаяся в зазор движется по валу и выйдя на "свободу" (где заканчивается набивка) отрывается от его поверхности центробежной силой и попадает на поверхность буксы сальника (нажимной втулки). Здесь вода продолжает по инерции круговое вращение и если поверхность буксы скошена наружу, может не тихо стечь в сборник, а вырваться в виде брызг.
На внутренней поверхности многих букс (особенно на больших насосах) имеется специальная каплесборная канавка с упомянутым отводным "окошком".

Сальниковые "хитрости".

Проектировщики насосов применяют в конструкциях сальников некоторые приемы не часто удосуживаясь объяснением для чего это сделано именно так и как это должно работать.
Например, многие видели сальники с набивкой "разбитой" на две части металлической вставкой , образующей между частями полость, куда подается жидкость со стороны нагнетания (!) то есть под рабочим давлением.
На первый взгляд - абсурд! Зачем "обходить" два-три кольца набивки оставляя в работе только наружную ее часть. Причем на подводящей трубке часто стоит клапан - закрывать его, открывать?

Такая уловка - своего рода "защита" сальника от сухой работы. При работе насоса с вакуумом на всасывании (а сальники как правило стоят на всасывающей стороне насоса) сальник не получает жидкости, а наоборот подсасывает воздух, начинает работать "насухую", перегревается, твердеет (теряет эластичность) и даже горит. Насос при этом тоже чувствует себя "не очень" - с подсосом воздуха теряется вакуум (что особенно болезненно на опреснителях воды), появляется капитация и эррозия. Подводя небольшую порцию воды в сальник со стороны нагнетания от всех этих неприятностей удается избавиться.
Вот вам и правило - на всасывании вакуум - подавайте воду в сальник, если насос работает с подпором - ее можно и даже лучше закрыть - вода все равно поступит в сальник и при меньшем давлении, что для его работы и лучше.

Хотя есть и тут одна хитрость. Даже при работе с подпором давление на всасывании всегда заметно падает (сопротивление фильтров, трубопроводов, клапанов). Вы отрегулировали сальник на рабочем давлении (работающем насосом) - все в порядке, протечка капельная, сальник не греется. Теперь остановим насос - давление (подпор) вырос. Часто незначительно - на 1-2 килограмма, но и этого бывает достаточно чтобы сальник потек. Здесь "подпорная" трубка тоже выручит - она все ставит на свои места. Насос в работе - давление на сальник повышеное, протечка (а это, напомним, смазка и охлаждение) регулируется соответственно. Насос остановлен - давление упало, протечка не увеличивается, а то и вовсе прекращается.

НАБИВКА САЛЬНИКОВ - МАЛЕНЬКИЕ ХИТРОСТИ

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.

Тефлон - очень хороший уплотняющий материал. Он обладает низким трением (а значит не изнашивается шток или вал, пластичен, слои его хорошо прилегают, "прилипают" друг к другу. Однако есть и недостатки. Не слишком высокая предельная температура - около 210 С, низкая эластичность, то есть форму после снятия давления материал не восстанавливает, не "пружинит" подобно резине. Пластичность тоже оборачивается недостатком - материал выдавливается в незначительные зазоры.
Как же быть? Использовать комбинацию - кольцо набивки - тефлоновый шнур - кольцо набивки. Кольца набивки служат как бы замком, "плотиной" проотив продавливания тефлона через зазоры между сальниковой камерой и валом. А сам тефлоновый шнур можно даже не резать на кольца, а просто намотать на вал спиралью - под давлением буксы сальника эта спираль выдавится в нужную форму.

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.

Все новое - хорошо переделаное старое.

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.

Поэтому утверждение фирмы о "революционности" метода несколько преувеличены. Хотя технология внедрения набивочной массы в камеру сальника и применяемые материалы претерпели изменения - появился специальный насос для вдавливания массы в полость сальника, да и сама масса упаковывается в удобные картриджи.

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.

Сальниковые набивки в арматуре низкого, среднего и высокого давления служат для заполнения сальника в целях предотвращения пропуска среды через зазоры между движущимся шпинделем и крышкой, а у арматуры сверхвысоких параметров, кроме того, для заполнения сальника подвижного поршня - крышки и корпуса арматуры.

Набивки, пропитанные антифрикционным составом, применяются также с целью смазки сальника и корпуса цилиндра арматуры сверхвысокого давления.

Набивка должна создавать наименьшее трение о шпиндель и должна быть устойчивой против износа под воздействием среды, стойкой в условиях работы при высокой температуре и давлении, и не должна задирать шпиндель и поршень - крышку во время открытия и закрытия арматуры.

Тип и материал набивок выбираются в зависимости от среды, давления и температуры. Применение набивок в зависимости от среды и ее параметров приведено в таблице:

Типы сальниковых набивок и область их применения

Набивки различаются твердые и мягкие. Мягкие сальниковые набивки изготовляются из:

• волокнистых материалов растительного происхождения - хлопчатобумажной, льняной, пеньковой или жгутовой пряжи;
• асбестового волокна или пряжи, содержащих примеси хлопковых волокон и усиленных металлической проволокой.

Твердые набивки изготовляются из металла или сочетания металла с асбестом или графитом. Металлические набивки не получили широкого распространения.

В связи с тем, что сальниковая набивка может приводить к коррозии штоков, набивку сальников необходимо производить после окончания монтажных работ перед гидравлическим испытанием паропроводов.

Прокладки между фланцевыми соединениями устанавливаются металлические точеные зубчатые на мастике из графита, приготовленной на натуральной олифе. Если отсутствуют прокладки из положенного материала, то их можно изготовить из обрезков труб паропровода.

Сальниковые набивки для арматуры среднего и низкого давления.

Изготовляются трех типов: плетеные, скатанные и кольцевые. Набивки различаются по форме, конструкции и оплетке. По конструкции набивки разделяются на плетеные, прессованные и пасты.

Для заполнения сальника шнур разрезают на отрезки, свертывают в кольца и таким образом закладывают в сальниковую коробку. Эти набивки преимущественно применяются для среды с температурой до 400 °С.

Для давлений выше 200 кгс/см2 и температуры выше 400 °С набивочные кольца прессуются из графита, смеси асбеста с графитом или их составляют из металлической оболочки с мягким сердечником.

По форме сечения набивки разделяются на круглые и квадратные. Наибольшее применение имеют набивки квадратные, потому что лучше обжимают шпиндель.

По роду оплетения набивки бывают трех типов:

• с одним плетением;
• с несколькими плетениями;
• насквозь плетеные.

Для давлений до 10 кгс/см2 можно применять набивку с одним оплетением, для давлений от 10 до 64 кгс/см2 набивку с несколькими оплетениями и при давлениях свыше 64 кгс/см2 применяют набивку насквозь плетеную.

Набивки размерами до 19 мм при огибании вокруг оправки диаметром 75 мм и набивки размером свыше 22 мм вокруг оправки диаметром 150 мм не должны иметь выпучивания и расслаивания. Поверхность набивки должна быть ровной, не липкой, на ней не должно быть выступающих оборванных ниток.

Стандартные размеры, установленные для набивок: 4, 5, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 22 мм.

Сальниковые набивки для арматуры высокого давления.

Пар высокого давления значительно быстрее разъедает каналы в местах неплотностей, через которые он просачивается, парение сальников при этом быстро увеличивается.

Если набивку дефектных сальников не заменить после начала парения сальника, то произойдет сильная эрозия металла шпинделя и шпиндель необходимо будет заменить новым.

На трубопроводах при давлении до 140 ата и температуре до 570 °С для сальниковых уплотнений арматуры применяют набивки различных типов, изготовленные из асбеста и графита.

Асбестовый шнур, пропитанный высококачественным цилиндровым маслом, применяется в качестве материала для набивок сальников для воды с температурой до 250 °С. Пропитка цилиндровым маслом предохраняет асбест от проникновения влаги, разрушающей асбест.

Набивка из асбеста применяется в виде колец, обильно протертых графитом, чем обеспечивается смазка шпинделя и уменьшается трение. При изготовлении набивки непосредственно на месте отдельные нити расплетенного асбестового шнура сечением 3-5 мм2 пропитывают смесью цилиндрического масла или вискозина 7 и серебристого графита.

В состав мастик для пропитки набивки входит 90% графита и 10% масла. На 1 кг асбестового шнура расходуется 0,1 кг пропитывающей смеси.

Кольца набивки можно прессовать в специальном прессе или непосредственно в сальниковой коробке нажимом сальниковой буксы. Укладку колец в сальниковую коробку нужно производить с разноской стыков колец по окружности на 90 °. Асбестовые набивки применяют для арматуры высокого давления, с температурой перегретого пара 525-535 °С.

Сальниковые набивки на графитовой основе.

Графит как материал для сальниковой набивки по сравнению с асбестовой основой обладает рядом достоинств: он не выгорает при высоких температурах, хорошо смазывает шпиндель и не впитывает влагу. К недостаткам графита относится способность некоторых сталей под слоем графита сильно корродировать. Опасность коррозии шпинделей особенно велика после гидравлического испытания при длительном хранении арматуры на складе или установленной на трубопроводе и не находящейся в эксплуатации. Ввиду этого набивку сальников устанавливают непосредственно перед вводом арматуры в эксплуатацию.

Для сальниковой набивки применяют чешуйчатый графит. Графит для сальниковой набивки должен быть свободен от минеральных и органических примесей и не содержать жиров. Содержание углерода должно быть не менее 90%. Набивка из чистого графита очень устойчива в работе. При правильном ее изготовлении;не возникает необходимости в.подтяжках и перебивках сальников в течение нескольких лет. Графитовая набивка является самой надежной из всех набивок, работающих при температуре пара 525-550 °С и выше.

Для уплотнений арматуры используют пустотелые свинцовые и красно-медные кольца, плотно набитые графитом и запаянные с обоих концов. На внутренней стороне колец сверлятся отверстия, через которые проходит графит для смазки штоков.

Свинцовые, набитые графитом кольца применяются для арматуры, устанавливаемой на трубопроводах, где температура протекающей среды не превышает 300 °С.

Применяют для уплотнений также бронированные шлифованные угольные кольца, изготовленые из высококачественного искусственного угля. На угольные кольца насаживают в нагретом состоянии медные или стальные кольца. После охлаждения угольное кольцо получает остаточные напряжения сжатия, благодаря чему оно выдерживает нажатие шпинделя без нарушения плотности при расширении от нагрева.

Сальниковые набивки на асбестовой основе.

Изготовляются в виде графито-асбестовой мастики, прессованной отдельно вне сальника в виде полуколец или в сальниковой камере. Для приготовления мастики как связывающий элемент берут 20-25 % по весу хризолитовый асбест мягкой структуры с распущенными волокнамй и чешуйчатый графит. В процессе смешивания добавляют воду в количестве 5 % общего веса смеси.

Для обеспечения удовлетворительной работы сальников и устранения пропаривания или пропусков среды необходимо применять только набивки, предназначенные для данной среды и параметров.

Для создания должной плотности набивка должна быть сжата сальниковой втулкой настолько, чтобы боковые давления на уплотнительные поверхности были достаточны для поддержания герметичности и в то же время не затрудняли перемещение шпинделя и не портили его поверхность.

Если нижние слои набивки недостаточно уплотнены, то нажатием сверху уплотняются только верхние слои набивки, а нижние остаются неуплотненными и сальник может пропаривать или пропускать. При хорошем уплотнении нижних слоев набивки и при дальнейшем уплотнении верхних сальники хорошо уплотняются на всю свою высоту и не пропаривают. Поэтому при укладке набивки в сальниковую камеру необходимо следить за тем, чтобы нижние слои набивки были хорошо уплотнены. При хорошем уплотнении нижних колец набивки верхние слои не требуют больших давлений для получения хороших уплотнений и шпиндель арматуры при этом будет вращаться легко.

Во время ревизии арматуры все элементы сальникового уплотнения и шпиндели необходимо тщательно очищать и осматривать, обнаруженные дефекты должны полностью устраняться.

Шпиндели должны иметь цилиндрическую и хорошо отполированную поверхность. Зазор между буксой и шпинделем 0,1-0,15 мм.

При набивке сальников необходимо следить за тем, чтобы кольца, коробка, шпиндель и инструмент для укладки были чистыми, и работа по набивке колец должна производиться с соблюдением чистоты.

Для арматуры, установленной на паропроводах, не следует применять промасленную набивку, так как пропитка выгорает и набивка дает усадку, что вызывает необходимость в подтяжке и добавке дополнительных колец. Кроме того, выгорающее масло плотно пристает к поверхности шпинделя, образуя трудно удаляемый нагар, который при перемещении шпинделя разрушает набивку, нарушает плотность сальника и ускоряет износ шпинделя.

В настоящее время часто для сальников паровой арматуры применяют набивочные кольца из сырого асбестового шнура, обильно пропитанного графитом. При укладке колец между ними засыпают сухой графит слоем 3-4 мм и обжимают кольца в сальниковой камере.

Для устранения утечки из сальника чешуек графита зазор между шпинделем, верхней и нижней сальниковой буксами должен быть не более 0,05 мм, в сальниковой камере устанавливается специально нижняя втулка, между верхней и нижней втулками сверху и снизу сальниковой набивки прокладывают прографиченные асбестовые кольца, плотно охватывающие шпиндель.

Для устранения утечки графита из сальника снизу и сверху набивки, а также в промежутках между графитом, как это показано на рисунке:

По всей высоте сальника укладываются кольца из паранита толщиной 0,5-1 мм, внутренний диаметр которых на 0,5 мм меньше диаметра шпинделя, а наружный диаметр равен диаметру расточки камеры.

Шпиндели и буксы арматуры для работы с графитовыми сальниками, изготовляются из стали, предназначенной для азотирования. Высокая твердость наружной поверхности азотированной стали предохраняет шпиндель от заеданий в буксах.

Шпиндели, предназначенные для работы с графитовыми уплотнениями, должны быть перед азотированием тщательно отполированы.

Графитовые сальники набиваются в следующем порядке: тщательно очищают шпиндель и сальниковую камеру, устанавливают нижнюю втулку, являющуюся основанием уплотнения, нижнее асбестовое или паранитовое кольцо, наполняют сальниковую камеру сухим чешуйчатым графитом, графит обжимают при помощи верхней сальниковой буксы, буксу поднимают и камеру дополняют графитом. Наполняют и уплотняют графит до тех пор, пока втулка сальника будет заходить лишь на 10-15 мм. После этого укладывают верхнее асбестовое кольцо. После окончания набивки сальника шпиндель туго перемещается, но после нескольких открытый и закрытий шпиндель передвигается нормально.

При горизонтальном расположении арматуры сальники набивают чешуйчатым графитом, смоченным водой или чистым глицерином, в виде густой кашицы. Набивка сальников графитом производится также из готовых прессованных из графита колец. После укладки и зажатия сальника буксой графитовые кольца разрушаются, обеспечивая тем самым хорошее уплотнение.

При набивке сальников мастикой, приготовленной на асбесто-графитовой основе, первоначально на дно сальниковой камеры помещают кольцо из сухого прографи-ченного асбестового шнура, заполняют камеру мастикой или полукольцами и после заполнения сальника кладут кольцо из прографиченного асбестового шнура и зажимают буксой.

Набивки на асбесто-графитовой основе применяются для паровой и водяной арматуры, работающей при давлении не свыше 100 ата. Для хорошей и надежной работы сальника необходимо следить за тем, чтобы в сальник не проникала влага.

Для обеспечения надежной работы сальниковых уплотнений арматуры необходимо соблюдать следующие правила:

1. Перед укладкой набивки сальниковая коробка и шпиндель должны быть тщательно очищены от следов старой набивки.
2. При смене сильно изношенной набивки ее необходимо удалять из сальника полностью. Изношенную сальниковую набивку можно использовать только частично, но ее при этом необходимо снова пропитать смазкой и укладывать только в верхние слои.
3. Укладку набивки в сальниковую коробку необходимо производить отдельными кольцами, с разноской стыков на угол не менее 90°.
4. При перерезании плетеных набивок во избежание расплетания или разлохмачивания концов до установки рекомендуется предварительно обвязывать по обе стороны их разрезы суровой ниткой или мягкой медной проволокой. В набивках из растительного волокна набивку можно оставить на кольцах при заполнении ими сальника, что увеличивает ее долговечность.
5. Стыки колец должны быть ровно обрезаны острым ножом под углом 45°.
6. Нарезанные кольца должны свободно, но без большого зазора входить в гнездо. Каждое кольцо вкладывают в гнездо отдельно и обжимают, начиная снизу, специальной деревянной трамбовкой или нажимной втулкой. Укладка шнура спирально не допускается. Высота обжатой набивки должна быть такой, чтобы сальник можно было при необходимости подтянуть. Для арматуры диаметром /менее 100 мм высота возможного подтягивания сальника принимается около 20 мм, а для арматуры диаметром более 100 мм-20-30 мм.
7. Затяжка сальниковых болтов должна производиться без перекосов и применения больших усилий. Чрезмерная затяжка сальника приводит к выдавливанию смазочных включений, к ускоренному износу и увеличению трения.
8. В первое время после установки набивки необходимо следить за затяжкой сальников. Набивка сальников иногда выгорает или разбухает в зависимости от рода и температуры среды. А поэтому иногда требуется дополнительно подтягивать или ослаблять набивку сальников для компенсации расширения или разбухания набивки.
9. За время длительной остановки набивка арматуры может высохнуть, поэтому перед новым включением арматуры в работу необходимо подтянуть или перепаковать сальники.

В современных системах отопления всё большую популярность находят котлы, работающие на пеллетах. В таком котле одним из элементов являются горелки пеллетные. Заказать такие горелки можно перейдя по ссылке.

Асбестовые плетеные сальниковые набивки используются для уплотнения сальниковых камер арматуры, центробежных и поршневых насосов, а также различных агрегатов при рабочих температурах от -70 до +300˚С.

Плетеные сальниковые набивки являются наиболее распространенным типом уплотнительных материалов, применяемых для заполнения сальниковых камер арматуры, центробежных и поршневых насосов, различных аппаратов. Этими набивками комплектуется более 70% насосов, 80% арматуры. Они различаются как материалами, из которых они изготовлены, так и способами изготовления (структурой). Оба эти фактора существенно влияют на эксплуатационные свойства набивок.

Основой плетеных набивок являются различные волокнистые материалы. В подотрасли АТИ для изготовления плетеных набивок используют нити и пряжу из асбеста, хлопка, лубяных и химических волокон.

Важным компонентом набивок являются различные виды пропиток и наполнителей, придающие им необходимые свойства.

Таблица расчета веса 1п.м. сальниковых набивок в зависимости от размера плетения.

Сальниковые уплотнения - это один из наиболее часто встречающийся типов уплотнений. И не смотря на то, что сальники постепенно вытесняются другими конструкциями, например , сальниковые набивки ещё долго будут широко использоваться из-за своей простоты и низкой стоимости.

Стандарт распространяется на волокнистые и комбинированные сальниковые набивки, применяемые для заполнения сальниковых камер с целью герметизации подвижных и неподвижных соединений различных машин и аппаратов. Стандарт не распространяется на набивки специальных конструкций.

В Таблице 2 Приведены характеристики марок набивок по

В Таблице 3 приведены марки сальниковых набивок в зависимости от области применения.

Большинство набивок, упомянутых в , до сих пор востребованы и пользуются спросом в промышленности.

Сегодня производители уплотнительных материалов предлагают как традиционные набивки, так и более современные материалы, причём упор делается на набивки на основе и различных полимерных материалов (в основном ). Сегодня на рынке широко представлены материалы производства Российских и зарубежных компаний.

Крупнейшие Российские производители:

ОАО «Барнаульский завод Асбестовых Технических Изделий», ОАО «УралАТИ», ОАО "ВАТИ", ЗАО «Унихимтек - Графлекс», ООО «Силур», ЗАО "ТРЭМ Инжиниринг", и др.

Крупнейшие зарубежные производители:

Компании имеющие отношение к данному типу уплотнений: