5.4.3. Самоуплотняющиеся сальники с плоскими разрезными уплотняющими элементами.

Устройство сальника

Сальники с плоскими уплотняющими элементами выполняют многокамерными с уплотняющими элементами в каждой камере. При этом на каждую камеру приходится часть общего уплотняемого перепада давлений. Вследствие этого уменьшается давление уплотняющих элементов на шток, уменьшается сила трения и уменьшается износ уплотняющих элементов сальника и штока.

Простейший сальник с плоскими разрезными уплотняющими элементами воздушного компрессора низкого давления показан на рис. 5.16.

Рис. 5.16. Простейший сальник с плоскими разрезными уплотняющими элементами воздушного компрессора низкого давления: а – конструкция сальника: 1 – корпус камеры; 2 – уплотняющее кольцо; 3 – замыкающее кольцо;

116

4 – масляные каналы; 5 – браслетная пружина; 6 – штифт; б – замыкающее кольцо; в – уплотняющее кольцо.

Сальник состоит из четырех уплотнительных камер, в каждой из которых расположено по два плоских разрезных кольца, одно из которых замыкающее, а другое – уплотняющее. Каждое разрезное кольцо стягивается браслетной пружиной. Корпуса камер притягивают друг к другу.

Уплотняющие кольца разрезаны на шесть частей (рис. 5.16, в) таким образом, чтобы радиальные прорези основных частей, соприкасающихся со штоком, были перекрыты сверху сегментами. Контактирующие поверхности частей уплотняющего кольца притираются. Для правильной сборки притертые детали соответственно маркируют.

В каждой камере зазоры (вдоль оси штока) между основными частями уплотняющего кольца перекрываются замыкающем кольцом (рис. 5.16, б), разделенным на три части радиальными разрезами. Уплотняющее кольцо повернуто относительно замыкающего таким образом, чтобы радиальные разрезы в них не совпадали, а взаимно перекрывались. Положение уплотняющего кольца относительно замыкающего фиксируется штифтом. Поэтому замыкающее кольцо постоянно перекрывается с торца радиальные прорези в уплотняющем кольце.

Части уплотняющего и замыкающего колец охватываются браслетными пружинами и прижимаются ими к штоку, создавая предварительное уплотнение, необходимое для начального перепада давлений на комплекте колец сальника аналогично тому, как это имеет место в поршневых уплотнительных кольцах.

Между торцом комплекта колец и внутренним торцом корпуса камеры выполняют гарантированный осевой зазор а (рис. 5.17). Для сальника,

117

показанного на рис. 5.16, этот зазор составляет не менее 0,1…0,13 мм при металлических и 0,25…0,3 мм при неметаллических кольцах (с учетом температурных расширений).

Рис. 5.17. Зазоры в сальнике с плоскими разрезными элементами

Радиальный зазор c между комплектом уплотняющих элементов сальника и внутренней цилиндрической поверхностью расточки в корпусе камеры и зазор b допускают значительный прогиб штока. Из опыта эксплуатации рекомендуется принимать следующие значения зазоров при монтаже: b – 1,8…2,5 мм и c – 1,5…2,5 мм. Большие значения зазоров принимают для больших диаметров штоков и низких перепадов давления на сальнике.

Притертые торцовые поверхности корпусов камер стягивают шпильками или (иногда) болтами. Затяжка шпилек должна обеспечить плотность соединения корпусов камер.

Принцип работы сальника

Принцип работы сальника с плоскими разрезными уплотняющими элементами аналогичен принципу работы поршневых колец. Как было сказано ранее, во время работы компрессора в полости камеры сальника давление газа приблизительно равно уплотняемому давлению. Поэтому уплотняющий комплект, расположенный в полости камеры и состоящий из уплотняющих, замыкающих и дроссельных колец, прижимается к торцовой поверхности корпуса следующей камеры перепадом давления (рис. 5.18):

118

(p – p’),

где p и p’ – давления с разных сторон уплотняющего элемента, в осевом направлении.

Рис. 5.18. Принцип работы сальника с плоскими элементами

Перепад давления в осевом направлении перекрывает торцовый зазор и предотвращая утечку газа по нему (рис. 5.18). Разрезные уплотняющие и замыкающее кольца также под действием перепада давления прижимаются к штоку в радиальном направлении, перекрывая зазор вдоль штока и предотвращая, утеку газа вдоль штока.

Конструкции уплотняющих и замыкающих колец

Наиболее распространенные из сальниковых камер показаны на рис. 5.19

119

Рис. 5.19. Примеры сальниковых камер с различным конструктивным исполнением плоских уплотняющих элементов

Комплект уплотняющих элементов типа I был рассмотрен выше (рис. 5.19).

В комплекте типа II установлено три кольца: два, как в комплекте типа I, и плюс – дополнительное неразрезное дроссельное кольцо 3.

Комплект типа III отличается тем, что в нем уплотнительное кольцо 3 разрезано на три части и установлено два дроссельных кольца 1 и 4. Уплотняющие кольца, показанные в комплектах типов I, II и III, имеют ограничения по износу, определяемые радиальным зазором между прилегающими к штоку частями. Дроссельные кольца насаживаются на шток с небольшим зазором и устанавливают в сальниках высокого давления.

В уплотняющих кольцах комплекта типа IV разрезы выполнены тангенциально по касательной так, чтобы отсутствовали осевые зазоры.

120

Уплотняющее кольцо в уплотняющем комплекте типаV разрезано на четыре неравных части нерадиальными разрезами. Уплотняющие кольцо, примененные в сальниковых камерах типов IV и V, не имеют ограничений по износу.