< назад

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:

• 
• 

В большинстве устройств трубопроводной арматуры герметичность подвижного соединения «крышка─шпиндель (шток)» обеспечивают, применяя сальник (сальниковое уплотнение). Устройство сальникового уплотнения обязательно включает сальниковую набивку, состоящую из одного или нескольких элементов, изготовленных из упругого, легко деформируемого материала.

Способы изготовления сальниковой набивки

Преимущества сальникового уплотнения ─ невысокая стоимость и легкость замены. Кстати, в большинстве случаев, когда говорят «замена сальника», подразумевают именно замену набивки сальниковой.

Сальниковая набивка может изготавливаться различными способами. Одним из наиболее часто применяемых для заполнения сальниковых камер трубопроводной арматуры уплотнительных материалов являются плетеные набивки. Способы их изготовления ─ однослойное оплетение сердечника, многослойное плетение, сквозное плетение. Наряду с плетенными применяют крученные и скатанные сальниковые набивки. Сальниковая набивка может иметь форму не только шнура (прямоугольного (в т. ч. квадратного) или круглого сечения), но и состоять из одного или нескольких соответствующим образом отформованных колец.

Как работает и какие задачи решает сальниковая набивка

Помещенная в специальную полость (камеру сальникового уплотнения, называемую также коробкой), сальниковая набивка под воздействием регулирующего нагрузку устройства сжимается вдоль оси штока или шпинделя. Сила упругости заставляет составляющие ее элементы (или один элемент) расширяться в перпендикулярном этой оси направлении, заполняя зазор между штоком (шпинделем) и стенками отверстия в крышке. Зазор, заполненный сальниковой набивкой, становится герметичным.

Гарантировать максимально высокую герметичность трубопроводной арматуры в течение всего срока эксплуатации ─ не единственная задача сальникового уплотнения. Очень важно, чтобы ее выполнение сопровождалось как можно меньшим трением в зоне контакта сальниковой набивки с подвижными деталями. Так можно избежать быстрого износа штока (шпинделя) и самого сальника, а также сократить затраты энергии при эксплуатации арматуры, управляемой с использованием механизированного привода.

Выбор материалов, используемых для изготовления сальниковой набивки

В решающей степени функциональные возможности и эффективность сальникового уплотнения определяются свойствами материала сальниковой набивки. Чтобы обеспечить успешное решение стоящих перед сальниковым уплотнением задач, она должна обладать целым спектром качеств, важнейшим среди которых наряду с как можно меньшим коэффициентом трения является даже не одна, а сразу несколько «стойкостей». Химическая стойкость к уплотняемым рабочим средам. Термическая стойкость к воздействию высоких и низких температур. Механическая стойкость к износу и различным механическим воздействиям.

Набивка сальниковых уплотнений может выполняться из различных материалов. Из натуральных волокон (хлопка или лубяных культур), волокон минерального происхождения (пряжа из асбеста), химических волокон, а также минеральных порошков, минеральных масел, полимеров, металлов. Необходимые свойства сальниковой набивки акцентируют, применяя пропитки и наполнители. Конкретный выбор материала для сальниковой набивки определяется химическими и физическими свойствами рабочей среды, ее температурой и давлением, степенью ответственности арматуры, ее конструкцией и рядом других факторов.

Сальниковые набивки из хлопчатобумажных материалов и пеньки

Широкое распространение получили хлопчатобумажные набивки, как плетенные (набивка сальниковая ХБП, пропитанная антифрикционным жировым составом, графитированная), так и прорезиненные скатанные ─ ХБР и ХБРС (дополнительно «снаряжена» резиновым сердечником). «Усиленные» резиной, они используются для газов (воздух, CO2, NH3), пара, воды, минеральных масел. Производятся сухие и пропитанные хлопчатобумажные набивки с лубяным сердечником.

Под прилагательным «пеньковые» (например, сальниковая набивка пеньковая) объединены не только набивки из волокон конопли, но и других лубяных культур ─ джутовых, льняных и т. д. Пример ─ сальниковая набивка марки ПП ─ плетенная из лубяных волокон, пропитанная жировым антифрикционным составом, графитированная.

У давно используемых для герметизации различных технических устройств, включая сальниковые уплотнения трубопроводной арматуры, набивок из растительных волокон есть неоспоримое преимущество ─ невысокая цена. «Расплачиваться» за нее приходится относительно невысокой стойкостью к внешним воздействиям, а, значит, принципиальной невозможностью использования при определенных эксплуатационных режимах или, если эксплуатация и допустима, необходимостью частой замены. При воздействии растворов щелочей, кислот, высоких (свыше 100°C) или низких (ниже минус 40°C) температур они становятся менее прочными и могут полностью разрушиться.

Использование пеньковой набивки, создающей достаточно большое трение, способно привести к износу шпинделей и штоков трубопроводной арматуры в местах набивки, если ее функционирование связано с их частым перемещением.

Не выносят сальниковые набивки из растительных волокон и очень высокого давления. Для хлопчатобумажной его верхняя планка составляет порядка 20 МПа, а для пеньковой ─ даже несколько меньше.

Но для трубопроводной арматуры, когда рабочей средой является вода с температурой до 100°C, сухие или пропитанные сальниковые набивки из растительных волокон ─ вариант вполне приемлемый. При «поддержке» таких материалов, как резина и графит, возможности сальниковых набивок из растительных волокон существенно возрастают. Имеющие различную конфигурацию (сечение) уплотненные в пресс-формах, вулканизированные, цельноскатанные, многослойные, графитированные резинотканевые кольцевые манжеты (МХБ ─ из хлопчатобумажной ткани и МЛ ─ из льняной) можно использовать в среде инертных газов, воздуха, воды (не только питьевой), пара, нефтепродуктов при давлении до 40 МПа (400 кгс/см²).

Набивки сальниковые асбестовые

Набивки сальниковые асбестовые используются для герметизации подвижных соединений трубопроводной арматуры, работающей в нейтральных и агрессивных средах. В зависимости от состава пропитки их применяют в арматуре, управляющей потоками воды, щелочей, нефтепродуктов, газообразными средами, паром.

Производители предлагают широкий ассортимент сальниковых асбестовых набивок. Плетенные ─ марок АГИ, АП-31, АСП-31, АПР, АПР-31, АПРПП, АПРПС, АС, АСП, АСС, АФ-1, АФВ, АФТ, ПАФС; скатанные ─ марок АР (скатанная прорезиненная), АРС (скатанная прорезиненная с резиновым сердечником); крученные, например, АПК-31, пропитанная жировым антифрикционным составом на основе нефтяных экстрактов, графитированная.

Широко распространены сальниковые набивки марок АС ─ асбестовая плетенная сухая и АСС ─ то же, только с сердечником из стеклоровинга. Сердечник из стеклоровинга (жгута из стекловолокна) есть у асбестовых набивок марок АСП и АСП-31. Жировым антифрикционным составом на основе нефтяных экстрактов пропитаны графитированные асбестовые сальниковые набивки АП-31, АСП-31, АПР-31. Для пропитки асбестовых сальниковых набивок также используются суспензии фторопласта (АФ-1) или фторопласта и талька (марка АФТ). Плетеные набивки АПРПС и АПРПП дополнительно усилены латунной проволокой.

Сальниковая набивка из асбеста работоспособна в широком диапазоне температур: от −70 до +300°C.

Асбест не очень хорошо переносит воздействие влаги, но пропитка маслом позволяет повысить его влагостойкость. Для набивки сальников также используется смесь чешуйчатого графита и хлопьев асбеста, удерживаемая в сальниковой камере асбестовыми кольцами. Между асбестовыми кольцами могут устанавливаться графитовые втулки, а сами кольца обильно протираться графитом, обладающим уникальной способностью снижать трение.

Сальниковая набивка графитовая

Для изготовления графитовых сальниковых набивок часто используют т. н. терморасширенный графит (сокращенно ТРГ) ─ модификацию природного графита, состоящую из чистого углерода. Чем чище ТРГ, тем выше его эксплуатационные параметры. Его применение позволяет существенно повысить стойкость сальниковых уплотнений при высоких температурах и давлении. Это следствие уникальных свойств материала ─ высокой термостойкости, химической инертности, упругости, низкий коэффициент трения. Терморасширенный графит ─ экологически чистый материал, сохраняющий стабильность свойств на протяжении длительного времени эксплуатации. Например, сальниковое уплотнение из графита может проработать многие годы без замены материала набивки и не требуя его добавления. Графитовая набивка сальникового уплотнения, пожалуй, наиболее надежная среди всех набивок, работающих при высоких температурах.

Графит применяют для набивки сальников в форме мастик, например, графитоцерезиновой или асбестографитоцинковой. Или в виде порошка, например, в смеси порошков графита и фторопласта. Такое сочетание позволяет обеспечить герметичность сальникового уплотнения и минимальный износ штока и шпинделя.

Из графитовой фольги изготавливают плетеную набивку, армированную хлопчатобумажной нитью, стекловолокном, металлической проволокой. В последнем варианте термостойкость сальниковой набивки увеличивается до более чем 600 градусов Цельсия.

Набивка сальниковая фторопластовая

Важный сегмент сальниковых набивок составляют набивки из фторопласта. Фторопласт, он же политетрафторэтилен (Polytetrafluoroethylene, PTFE) или тефлон (торговая марка), был получен перед самым началом Второй Мировой войны, но в действительно широких масштабах его начали использовать уже после ее окончания. Фторопласт стал одним из знаковых изобретений из числа тех, с которыми ассоциируется понятие «научно-технический прогресс». О фторопласте знают почти все, хотя бы по посуде с антипригарным тефлоновым покрытием. Но это, конечно, всего лишь одна из граней его применения. Фторопласт (PTFE) — эффективный материал для сальниковых уплотнений. Его достоинства: высокая устойчивость ко всему спектру внешних воздействий ─ химических (химическая инертность у фторопласта одна из самых высоких у полимеров), механических, термических. Следствие этого ─ долгий срок службы. Важное достоинство фторопласта ─ низкий коэффициент трения, один из наименьших среди материалов, применяемых для уплотнения, поэтому фторопласт ─ гарантия отличного скольжения штока (шпинделя).

В качестве сальниковой набивки фторопласт обеспечивает герметичность при работе с различными рабочими средами: водой, паром, газом, кислотами, маслом, хладагентами. Благодаря низкой теплопроводности его можно использовать при высоких температурах.

Впрочем, есть некоторые факторы, ограничивающие использование фторопласта в качестве материала сальниковых набивок. При высоких температурах он набухает в жидких фторуглеродах, а даже при комнатной незначительно увеличивает свой объем при контакте с фреонами. Не смачиваясь водой при кратковременном погружении в нее, фторопласт все-таки смачивается при продолжительном, измеряемом десятками суток, контакте с дистилированной водой.

Набивка сальниковая фторопластовая может изготавливаться как из чистого политетрафторэтилена, так и из фторопласта с наполнителями, например, графитонаполненного. Насыщение фторопластовой пряжи графитом с формированием связей между ним и фторопластом на молекулярном уровне позволяет изготавливать сальниковые набивки, обладающие уникальными, еще более ярко выраженными, чем у чистого фторопласта, качествами.

Фторопластовая пряжа может состоять из тонкой крученой ленты или из большого числа скрученных длинных тонких волокон. Во втором случае сальниковая набивка получается более плотной.

Широкое распространение сальниковых уплотнений в трубопроводной арматуре обусловлено целым рядом их достоинств. Наряду с невысокой себестоимостью и технологической функциональностью, значимое место в этом ряду занимает возможность выбора материалов для сальниковых набивок. Благодаря развитию науки и промышленных технологий со временем она только расширяется, а, значит, увеличивается потенциал сальникового уплотнения как конструктивного решения, призванного обеспечить, пожалуй, самое главное качество трубопроводной арматуры ─ герметичность.

Это один из распространенных типов уплотнительных устройств для различных подвижных соединений механизмов. Название появилось очень давно, еще в те времена, когда для уплотнения узлов применялась пропитанная жиром пенька. Сечение набивки колеблется от 3 до 50 мм. Как правило, она как уплотнение применяется на промышленных предприятиях, а также в жилищно-коммунальных хозяйствах. В качестве альтернативы графитовой сальниковой набивки отлично подойдет торцевое уплотнение.

Наиболее распространенные группы набивок:

• Графитовые набивки , изготовленные на основе армированной фольги с сечением в пределах 3-50 мм. Данный тип обладает низким коэффициентом трения, теплопроводностью. Рабочая поверхность набивки не изнашивается. Исключение из правил: не выдерживает сильно окислительную среду обитания с высокой азотной, хромовой и хлорной концентрацией.
• Сальниковая набивка из синтетических волокон . Набивка из синтетических волокон устойчива по своей природе к абразивной среде. С механической стороны прочны, используются преимущественно в химической, целлюлозно-бумажной и нефтяной промышленности.
• Фторопластовая сальниковая набивка . Основу такой набивки составляет фторопласт с сечением 3-50 мм. Устойчивы к агрессивной среде, при сжатии пластичны и не обладает холодной текучестью. Используются в тех же сферах промышленности, как и набивка из синтетических волокон. Кроме того, она используется активно в фармацевтической промышленности. Исключение из правил: ни в коем случае не используйте в среде с содержанием хлора.
• Фторопластовые графитсодержащие сальниковые набивки . Этот вид набивок нашел свое применение в энергетической промышленности. А также в ряде других выше перечисленных сферах. Это упругие и пластичные набивки, с низким коэффициентом трения и с отсутствующей холодной текучестью.
• Комбинированные сальниковые набивки обладают всеми вышеперечисленными свойствами. Кроме того, продолжительный срок эксплуатации достигается за счет угловой оплетки, уплотняющей набивки. Исключение из правил: не использовать в окислительной и фторсодержащей среде.
• Асбестовые сальниковые набивки . Обладают различной маркировкой такой, как маркировка АИР, АГП, AC, AП. Все они применяются в целях герметичности статичных и передвижных соединений механизмов. Выдерживают такие условия, как агрессивная среда, высокую температуру и давление. Применяется в нефтяной, металлургической, газовой промышленности, а также в автомобилестроении.
• Безасбестовые набивки . Часть этих набивок пропитана жировыми добавками, другая часть армирована латунной проволокой. Безасбестовые сальниковые набивки изготовлены строго по ГОСТу 5152-84. Пропитка бывает различной. Поэтому то, какая пропитка будет использована, зависит напрямую от эксплуатационных требований, а именно от давления рабочей среды, ее агрессивности, температуры. Пропитка осуществляется с использованием современных технологий специалистами.

Сальниковая набивка для насосов представлена следующей маркировкой – это набивка МС-161, Графитекс-161, Графлекс НУ-1260, НГУ-К1-120. Она создана на основе терморасширенных нитей графита. Чтобы набивка была прочной, угловую набивку изготавливают из углеволокна. Волокна исключают содержание каких-либо посторонних включений похожих на полимерные соединения. Что касается терморасширенного графита набивки, то его можно использовать в рабочей среде с температурой около 400 градусов. Если не работает в окислительной среде, то может выдержать и 2000 градусов.

Недостатки

К примеру, процентный показатель деформации составляет 15 %. А это есть негативная характеристика, если учитывать условия использования набивки в насосах, взаимодействующих в рабочей среде с высоким давлением. Однако, эту ситуацию можно исправить путем армирования с помощью высокопрочного карбонового волокна.

Кроме того, есть еще один вид сальниковой набивки – это графитсодержащая сальниковая набивка. Она относится к мягкому уплотнению, которое увеличивает срок эксплуатации сальникового узла и уменьшает расходы. Используется в разных сферах промышленности и в коммунальном х/з. Все разновидности сальниковой набивки различны по размеру сечения и составу наполнителей.

Уплотнения валов насосов

1. Сальниковая набивка (I поколение уплотнений)

Это одно из самых простых и недорогих уплотнений вала, которым пользовались не одно столетие и пользуются до сих пор.
Конструктивно представляет собой шнур 1, который укладывается в канавку корпуса насоса 3 вокруг вала и поджимается каким-либо способом (уплотняется крышкой сальника 2, которая затягивается винтами к корпусу насоса).
Название «сальниковая набивка» сохранилось со времен, когда в качестве уплотнительного шнура служила веревка пропитанная жиром.
В настоящее время, для уплотнения этого типа используются специальные шнуры, изготовленные из различных материалов и пропитанных специальными пропитками, в зависимости от перекачиваемой жидкости и рабочей температуре.

Данные уплотнения могут работать, если набивка постоянно находится в смоченном состоянии, для чего ее затягивают до такого состояния, чтобы при работе насоса через нее капала жидкость. Если затянуть набивку слишком сильно, то это может привести к перегреву сальникового узла и разрушению набивки. В связи с чем, такое уплотнение не может гарантировать полной герметичности.

Применяется одинарная сальниковая набивка и двойная.
Одинарная работает с жидкостями до +95°С, двойная до +140°С и более.
Особенностью эксплуатации двойного сальнака служит необходимость подвода затворной жидкости в камеру между уплотнениями. При этом давление затворной жидкости должно быть на 0,5 атм выше, чем давление в насосной части. На рисунке показано устройство двойного сальникового уплотнения.

Виды набивок:

- графитовые, на основе армированной фольги сечение от 3мм до 50мм
Такие сальниковые набивки обладают высокой упругостью, хорошей пластичностью при обжатии, имеют низкий коэффициент трения, высокую теплопроводность, исключают коррозионный и механический износ рабочей поверхности.
Применяются для использования в водяных насосах.

- из синтетических волокон сечение от3мм до 50мм
Набивки из синтетических волокон обладают высокой механической прочностью и стойкостью к абразивным средам. Они рекомендуются к применению в нефтеперерабатывающей, химической, целлюлозно-бумажной промышленности.

- фторопластовые (на основе экспандированного фторопласта) сечение от 3мм до 50мм
Фторопластовые набивки стойки к агрессивным средам, практически не имеют холодной текучести, при обжатии очень пластичны. Они рекомендуются к применению в фармацевтической, пищевой, целлюлозно-бумажной, химической промышленности.

Исключение составляют фторсодержащие жидкости.

Фторопластовые графитонаполненые (на основе экспандированного графитонаполненного фторопласта) сечение от 3мм до 50мм
Графитонаполненые сальниковые набивки обладают хорошей химической стойкостью во всех средах, высокой теплопроводностью, низким коэффициентом трения, высокой упругостью и пластичностью, практически не имеют холодной текучести.
Прочность этих набивок достигнута путём вплетения в угловую оплётку армидного волокна (кевлара)- это даёт возможность использовать данные набивки для надёжной герметизации оборудования служащего для перекачки сред содержащих абразивные частицы, песок, а также среды способные к крестализации. Они рекомендуются к применению в фармацевтической, пищевой, химической промышленности и энергетике.

- комбинированные (графит-фторопласт) сечение от 3мм до 50мм
Комбинированые набивки обладают высокой пластичностью, упругостью, имеют низкий коэффициент трения, наиболее долговечны в эксплуатации благодаря угловой оплётке, которая обеспечивает упрочнение набивки, исключая выдавливание материала зазоры сальника.

2. Манжетные уплотнения (II поколение уплотнений)

Эти уплотнения являются альтернативой сальниковой набивки и появились после изобретения резины.

По конструкции представляет эластичную манжету, надетую на вал насоса, уплотнитель которой герметизирует вал за счет установленного пружинного кольца и давления жидкости в корпусе насоса.
Обычно, при установке в насосах, температура перекачиваемой жидкости не превышает +70...90°С

Изготавливаются из резины различных марок:

Этилен-пропиленового каучука (EPDM) – для пищевой промышленности и щелочных жидкостей,
- нитриловой резины (NBR) – при перекачивании ГСМ,
- фторкаучуковой резины (Viton, FPM) при перекачивании кислотосодержащих жидкостей.

Манжеты могут изготавливаться в 4 исполнениях в соответствии с ГОСТ 8752-79.
Пример обозначения: 1.2-dxD, где 1.2 исполнение манжеты, d – диаметр вала, D – диаметр посадочного места в корпусе насоса.
Различаются:
- по типу манжеты (первая цифра): 1 – без пыльника, 2 с пыльником
- по исполнению манжеты (вторая цифра): 1 – с рабочей кромкой, полученной механической обработкой, 2 – с формованной рабочей кромкой.

Могут устанавливаться как по отдельности, так и последовательно по несколько штук.

3. Торцевые уплотнения (III поколение уплотнений)

Такие уплотнения называют еще механическими. Торцевые уплотнения представляют собой сборочную единицу, состоящую из 2 основных частей: неподвижного элемента (кольцо 6 и уплотнительный элемент 7), который крепится в корпусе насоса и уплотняет место установки, и подвижного, который крепится на валу и герметизирует вал (состоит из резинового сильфона 2, кольца 5 и пружины 4). Между этими элементами находятся 2 кольца из композитных материалов или керамики (поз. 5, 6), которые имеют в месте контакта прецизионные поверхности, по которым и идет уплотнение между подвижным и неподвижным деталями.
На чертеже, для наглядности, показано рабочее колесо насоса (поз. 1) и корпус насоса (поз. 2).

Торцевые уплотнения имеют большой срок службы и практически не дают утечек (утечки составляют менее 0,1 см3/ч).

Различают 3 вида установки торцевых уплотнений:

- одинарное торцевое уплотнение.

Это самая распространенная схема. Применяется, если не требуется полной герметичности и достаточно рабочей температуры до +95…+140°С.
Утечки, хоть и небольшие, но все же существуют в любом уплотнении. Для воды и неагрессивных жидкостей это не принципиально, но если требуется перекачка ядовитых или химически активных жидкостей, то даже утечки менее 0,1 см3/час, могут привети к скапливанию в помещении паров этих жидкостей.
Для того, чтобы этого избежать, используют двойное торцевое уплотнение.

- двойное торцевое уплотнение по схеме «спина к спине»

Такое уплотнение применяется при перекачивании взрывоопасных или ядовитых жидкостей, утечки паров которых не допустимы. Также эта схема применяется при перекачивании жидкостей, которые могут при высыхании «склеить» рабочую пару уплотнения (например, сахарные сиропы и т.п.). Для работы такого узла уплотнения требуется подвод затворной жидкости, давление которой должно быть больше чем в насосе не менее чем на 0,5 атм).
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140…+200°С.

- двойное торцевое уплотнение по схеме «тендем».

Применяется, когда подвод затворной жидкости к узлу уплотнения извне невозможен. Для работы возможно изготовление автономного бачка с жидкостью для охлаждения узла уплотнения.
Уплотнения этого типа могут работать до температуры +140°С.

Существует много типов торцевых уплотнений. Приводим фото одного из них (серии Т2100). Принцип работы остальных схожий. Отличаются, в основном, материалами сильфона, эластомеров, материалами колец и монтажными размерами.

Сильфон может быть выполнен из металла или из резины различных марок.
Кольца могут быть изготовлены из керамики, карбида кремния, графита.

Срок службы правильно подобранного торцевого уплотнения может быть 5 и более лет. Уплотнения не требуют обслуживания.

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.