3.3.Уплотнения вращающихся валов

Узел уплотнения вала является чрезвычайно ответственным, особенно при работе с ядовитыми и взрывоопасными средами в аппаратах, работающих под вакуумом.

Сальниковые уплотнения широко применяют в аппаратах, работающих под давлением Р_изб. ≤0,6 МПа и при температуре в аппарате до 200°С.

В аппаратах повышенного давления применяют сальники с большой высотой набивки и принудительной подачей масла под давлением, которое подводится в кольца, расположенное между двумя слоями набивки и обеспечивает не только смазку сальника, но и служит гидравлическим затвором

Различает сальники с мягкими и твердыми уплотняющими

набивками. Сальник является ответственным узлом аппарата, требующим постоянного наблюдения и ухода. Сальник состоит из корпуса, грундбуксы (упорного кольца), нажимной втулки, сальниковой набивки и затягивающих шпилек. Уплотнение вала достигается за счет притяжения набивки к валу. Грундбукса имеет зазор с валом равный 0,5 мм. Нажимная втулка имеет зазор с валом в 1…1,5 мм. Втулка и грундбукса изготавливаются из чугуна. Для уменьшения величины зазора "втулка – вал" втулка изготовляется из бронзы и может служить подшипником скольжения совместно с вкладышем и системой смазки.

В качестве набивок сальников широко используют промасленные асбестовые или хлопчатобумажные шнуры круглого и квадратного сечения и матери­алы на основе фторопласта (ФУМ). Из всех сальниковых набивок следует особо выделить фторопласт, как материал, имеющий высокую термостойкость, малый коэффициент трения и высокую агрессивную стойкость. Основной недостаток фторопластовой набивки – это ее высокая жесткость, требующая больших усилий сдавливания и высокая стоимость. Сухие набивки являются проницаемыми для уплотняемой среды вследствие их пористости даже при высоких давлениях.

В последние годы широкое распространение находят торцовые уплотнения

Основной элемент торцового уплотнения состоит на двух колец - подвижного (вращающегося) и неподвижного, которые прижимаются друг к другу по торцовой поверхности с помощью пружин.

Таким образом, в отличие от натяжных сальников, в которых уплотнение осуществляется на цилиндрической поверхности вала, в тор­цевом герметичность обеспечивается путем контакта двух кольцевых поверхностей. Подвижное кольцо связывается с валом, неподвижное кольцо – с корпусом аппарата.

Торцовые уплотнения обладают рядом существенных преимуществ: они работают с незначительной утечкой газа; в период нормальной работы не требуют обслуживания; правильно подобранные торцевые уплот­нения

отличаются большой устойчивостью и долговечностью.

Самый ответственный элемент торцевого уплотнения - пара трения. Обычно од­но кольцо изготовляют из более твердого материала. Haиболее широко применяются следующие материалы в различии комбинациях: кислото­стойкая сталь, бронза, керамика, графит, фторопласт и твердая рези­на.

Работоспособность торцовых уплотнений определяется, прежде всего, правильным выбором материала колец. Кольца торцового уплотнения могут быть изготовлены из металла, керамики, графита. Немаловажным фактором, влияющим на работу торцового уплотнения, являются правильный монтаж, обслуживание уплотнения квалифицированным персоналом и свойства

уплотняемой среды. Работоспособность торцового уплотнения зависит от качества изготовления уплотняющих поверхностей.

Торцовые уплотнения обладают также рядом недостатков. Главными недостатками являются внезапность отказа, вызванная потерей подвижности

колец или выхода из строя герметизирующих элементов, а так же высокая цена герметизирующих элементов и замены узла уплотнения в целом.

Замена узла уплотнения требует полной разборки насоса, что приводит к вынужденной остановке производства и потерям прибыли.

В условиях сравнительно низких значений показателя Р установка торцовых уплотнений экономически не выгодна.

Итак, при данных условиях Р_изб.=0,5МПа, t=150ºC наиболее рациональным выбором является сальниковое уплотнение.

Сальниковые уплотнения применяются в аппаратах, предназначенных для нетоксичных, нелегколетучих и невзрывоопасных сред, работающих при атмосферном давлении, избыточном давлении до 0,6 МПа или под вакуумом с остаточным давлением не ниже 300 мм рт. ст. Допускается применение сальниковых уплотнений для токсичных сред при условии, если концентрация токсичных веществ в насыщенных парах над поверхностью жидкости внутри аппарата при рабочих условиях не превышает предельно допустимую концентрацию (п.д.к ) для рабочей зоны по действующим санитарным нормам. Уплотнение подбираем по диаметру проходного вала, в нашем случае составляет 50мм. Основные размеры сальникового уплотнения представлены на эскизе. Все размеры на эскизе указаны в мм.

Основные размеры сальникового уплотнения [6, с.3, табл. 1]

d= 65 мм; b=15мм

D= 235 мм; 8мм;

200 мм; z= 2 мм;

178 мм; 220 мм;

90 мм; h= 105мм

d₂= М12 мм; m=14кг