Сальниковые уплотнения насосов

Когда вал вращается в насосе, то жидкость может протекать через него.

Вал вращается двигателем и поддерживается подшипниками снаружи корпуса. Но рабочее колесо, вращаемое двигателем, должно быть погружено в жидкость внутри корпуса, чтобы эту самую жидкость двигать. Это значит, что вал входит в двигатель в двух местах.

Если вы не хотите затопить шахту и разозлить своего начальника смены, то эти отверстия должны быть закрыты так, чтобы вал мог вращаться свободно с минимальным трением. Для этого задания существует два устройства:

1. механические уплотнители
2. сальниковая набивка

 Механические уплотнители

 Механические уплотнители используют две очень ровные отполированные поверхности, создавая настолько маленький зазор, что даже небольшое количество жидкости не может пройти.

Сальниковая набивка

 Сальниковая набивка – довольно таки простая. По сути, это просто верёвка, намотанная вокруг вала, и жёстко прижата, чтобы предотвратить чрезмерные утечки.

Сальниковое уплотнение протекает постоянно. Оно повреждает вал и нуждается в частой замене. Из-за этих причин, оно было заменено механическим уплотнением в большинстве установок уже сначала  50-х гг. Из-за небольшой стоимости сальникового уплотнения, оно до сих пор используется.

Строение и выбор сальникового уплотнения

Сальниковое уплотнение – технология древняя. Более 5000 лет назад моряки сталкивались с некоторыми проблемами. Каждый корабль имеет руль или точку поворота в задней части. Руль соединён валом с ручкой управления на палубе, называемой штурвалом.

Поэтому древние моряки решили эту проблему, запихивая в зазор вокруг вала куски старой одежды или парусов, покрытые животным жиром либо воском.

Позже вокруг вала была сконструирована маленькая коробочка, которая прикрывается зажимом для улучшения уплотнения.

Здесь обычный сальниковый уплотнитель не изменился сквозь тысячелетие. Тем не менее, улучшения конструкции уплотнителей всё-таки произошли.

Типичный уплотнитель, доступный в наши дни, имеет квадратное поперечное сечение. Он производится в стандартных размерах – обрезными кольцами, или на катушках.

 

Есть множество видов материалов, включая фольгу для установок, где обычные уплотнители будут слишком мягкими и будут выжиматься из сальниковой коробки.

 

Наиболее распространенная – тканевая. Они разнообразны – от растительных, животных и минеральных волокон до синтетических пластмасс и даже металла.

Лён – это растительное волокно, которое было стандартом промышленности много лет. Он дешевый, легко доступен, и обеспечивает хорошее уплотнение.

Синтетические арамидные волокна, например кевлар, имеет большое сопротивление трению, и могут выдерживать большую температуру и скорость вала.

Другой распространённый пластик – политетрафторэтилен. Аббревиатура ПТФЭ, или тефлон.

Он имеет хорошие смазочные свойства и химическое сопротивление. Так как, он не реактивен – он используется в установках, где загрязнение жидкости полностью не допустимо, как в пищевой промышленности. Чтобы уменьшить тепло, передаваемое от вращающегося вала, уплотнитель пропитан смазкой, например, масло, жир, воск, графит или разные синтетики.

В последние 30 лет комбинируется ПТФЭ и графит, пропитанный высокотемпературной смазкой, что продается под названием ГФО.

Универсального уплотнения не существует, но этот материал уже близок к этому. У него большой диапазон применения, и он может похвастаться долговечностью. Но, он очень дорогой.

Как выбрать материал сальника

Большой выбор уплотнительных материалов и смазок доставляет бесконечный список комбинаций. В итоге, критерий выбора сводится к:

1. рабочей температуре,
2. давлению уплотнения,
3. скорости вала
4. химической соответственности жидкости. 

Из-за способа, каким создается уплотнение, уплотнитель должен жестко сжимать вал во время работы. И это неизменно ведет к проблемам.

1. Сальниковое уплотнение создает большое трение, что налаживает нагрузку на двигатель и создает много тепла, которое должно быть рассеяно.
2. Сальниковое уплотнение предотвращает чрезмерное протекание. Оно не предотвращает утечку полностью, потому что уплотнение должно немного протекать в течение работы.

В установках, где вал двигается не часто, уплотнитель может быть сильно прижат, чтобы остановить утечки полностью, например, вот задвижка:

Она использует кольца, но большинство используют сальниковое уплотнение вокруг шпинделя, которое поднимает или опускает задвижку. Но в подвижных  машинах некоторые утечки необходимы для смазки и охлаждения уплотнителя.

1. Для не синтетических набивок, норма утечек 15 капель в минуту.
2. Для синтетических – 30 капель.

Это настойчивое протекание необходимо. Без него сальник загорится, и не будет уплотнять вообще.

Промывка

Чтобы улучшить смазывание и убрать абразивные примеси, применяется промывка, подведенная к сальниковой коробке. Обычно это перекачиваемая жидкость, направляемая прямо из корпуса насоса.

 

Но, перекачиваемая жидкость может быть слишком абразивна или химически не соответсвенна, поэтому используется внешний источник промывки – это вода, проводимая прямо к сальниковой коробке.

Внешняя промывка идет нога в ногу с устройством, называемым проставочным кольцом – это металлическое или пластиковое кольцо с дырками и пазами.

Оно устанавливается в сальниковой  коробке на уплотнители.

Его задача направлять промышленную жидкость в сальниковые коробки. Поэтому он устанавливается на одной линии с линией входа жидкости.

Износ вала

Другая неизбежная погрешность в использовании сальников – повреждения, наносимые валу абразивными частичками. Эти частички поступают от уплотнения, перекачиваемой жидкости и, что удивительно, от самого вала.

 Металл карадирует, формируя оксиды на его поверхности, будь то железные оксиды от стали, хромовый оксид от нержавеющей стали, медный оксид от бронзы, или алюминиевый – от алюминиевых сплавов. Эти оксиды очень абразивны. Это тот же материал что используется в шлифовочном колесе.

Контакт между уплотнением и валом приводит к образованию оксидов на поверхности вала, который внедряется в уплотнительные кольца и прорезает выемки в валу. Так вал износится, и будет нуждаться в замене.

 Один из способов борьбы с этим – использование рукава, который монтируется на вал и может быть легко заменён, когда тот износится, без замены всего вала.

Наиболее расстраивающая штука в сальниковых уплотнителях, это то, что он должен периодически регулироваться. Во время работы, смазка выдавливается из уплотнителя, и он изнашивается, что приводит к увеличению протекания, необходимого для смазывания и охлаждения.

Поэтому обслуживающий персонал должен периодически проверять протечки и жесткость затяжки. Когда болты не достаточно затянуты, жидкость будет вытекать вместе со смазкой, и уплотнители будут нуждаться в замене.