САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ

САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ
Полезная модель относится к энергомашиностроению и может быть использована для арматуры, работающей в условиях высоких давлений и температур теплоносителя тепловых и атомных электростанций, а также для арматуры и других устройств, работающих при высоких параметрах рабочих сред.
Известно сальниковое уплотнение с мягкой набивкой ( см. книгу А.А. Кондакова Уплотнения гидравлических систем. М. Машиностроение, 1972г.). Это уплотнение представляет собой кольцо прямоугольного сечения из эластичного материала, изготовляемого из пенькового, асбестового или иного щнура или порошкововолокнистой массы, содержащей графит, асбест, слюду, тальк и другие компоненты.
Недостатком известного уплотнения является невысокая термостойкость, износостойкость и герметичность.
Для обеспечения повышенной герметичности узлов уплотнения в практике изготовления арматуры высоких параметров применяют различные меры, которые ведут к удорожанию и повышению сложности конструкции. В арматуре первых контуров атомных электростанций для обеспечения герметичности конструкцию сальникового узла делают двух или трех ступенчатой с промежуточными отводами утечек в сборники дренажа. Для компенсации потерянной при выгорании массы материала уплотнения устанавливают пружины, которые обеспечивают постоянный поджим уплотнения. Высота
МПК F 16 J 15/32
сальниковых камер в арматуре высоких параметров делается очень большой из-за необходимости применения больших пакетов сальниковых уплотнений в 2 - 5 раз по высоте превышающих диаметр уплотняемого шпинделя. Однако все эти мероприятия не исключают необходимости подтяжки сальниковых болтов или полной замены сальниковых уплотнений.
Наиболее близким к заявленному является сальниковое уплотнение, выполненное в виде металлических колец, желобчатого профиля в поперечном сечении, между которыми размеш;ены кольца из эластичного наполнителя ( см. SU № 1642157 А1, опубл. 15.04.1991).
Недостатком этого уплотнения является его невысокая надежность работы.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности работы сальникового уплотнения за счет обеспечения стабильного прижатия при высоких температурах эластичного наполнителя к поверхности, обусловленного выбором оптимальной формы поперечного сечения металлического кольца и её параметров и материалом, из которого изготавливается кольцо.
Для достижения поставленного технического результата в сальниковом уплотнении, выполненном в виде металлических колец, желобчатого профиля в поперечном сечении, между которыми размещены кольца из эластичного наполнителя, металлические кольца выполнены из жаростойкой нержавеющей стали толщиной не менее 0,2 мм и имеют в поперечном сечении криволинейный профиль, отношение высоты h которого к ширине S кольца находится в пределах 0,1 - 0,15.
на фиг, 1 представлен разрез сальникового уплотнения,
на фиг.2 представлен разрез сальникового узла: слева - до затяжки,
справа - после затяжки.
Сальниковое уплотнение состоит из колец 1 из нержавеющей жаростойкой стали, охватывающих эластичный наполнитель 2, в качестве которого может быть использован асбест, графит, их смесь или другой материал.
Установка в сальниковом уплотнении колец 1 из нержавеющей жаропрочной стали криволинейного профиля в поперечном сечении позволяет повысить износостойкость и гидравлическое сопротивление уплотнения.
Экспериментально доказано, что в случаях, когда соотношение высоты h криволинейного профиля в поперечном сечении к ширине S кольца находится в пределах 0,12-0,15 создаются наиболее оптимальные условия работы сальникового уплотнения. При сжатии кольца с криволинейным желобчатым профилем, оно стремиться принять плоскую форму (фиг.2). При выполнении криволинейного профиля колец с соотношением высоты h профиля к его ширине S более 0,15 возможно появление гофр на поверхности кольца, что не допустимо для уплотнения, кроме того в этом случае потребуется излишнее усилие для деформирования колец, а значит и для получения достаточного уплотнения.
Выполнение криволинейного профиля колец с отношением высоты h профиля к его ширине S менее 0,1 не приводит к повышению надежности работы сальникового уплотнения по сравнению с прототипом. В этом случае при затяжке сальниковое уплотнение деформируется до прямоугольной формы, но боковые поверхности его не войдут в контакт с поверхностью уплотняемых деталей или
войдя в контакт с поверхностью не будет обеспечено необходимое усилие прижатия для создания плотности.
Выполнение всех металлических колец толщиной h не менее 0,2 мм позволяет придать им упругие свойства, за счет чего при сжатии сальника кольца выпрямляются, увеличивая при этом наружный диаметр и уменьшая внутренний, что в свою очередь позволяет устранить технологические зазоры между уплотняемыми поверхностями. Как показали практические исследования, меньшая чем 0,2 мм толщина колец значительно снижает их упругость и ухудшает уплотнительные способности сальника. Верхний предел толщины колец ограничивается применяемой величиной напряжения предварительного сжатия сальника.
Выполнение колец 1 из жаростойкой стали позволяет сохранять упругие свойства колец при высоких температурах, а после снятия давления и температуры за счет сохранения кольцом первоначальных форм упростить разборку и извлечение сальникового уплотнения.
Сальниковое уплотнение работает следующим образом. При его установке и затяжке в сальниковую камеру под усилием нажима кольца 1 уплотняют эластичный материал 2 и сами стремятся принять плоскую форму. При этом между кольцами 1 и эластичным материалом 2 с одной стороны, штоком 3 и камерой 4 с другой стороны создается необходимое для уплотнения контактное давление. Края колец I желобчатого сечения прижимаются эластичным материалом 3 к стенкам камеры 4 и штока 3, что способствует повышению гидравлического сопротивления сальникового уплотнения и противодействует износу и удалению из сальникового узла эластичного материала наполнителя, увеличивая этим надежность и долговечность работы всего сальникового узла.
при работе узла уплотнения края колец 1 под давлением рабочей среды дополнительно прижимаются к стенкам камеры 4 и штока 3, что также способствует уменьшению утечек через уплотнение.
По сравнению с прототипом заявленное устройство сальникового уплотнения позволяет увеличить герметичность уплотнения на 20 30 %.
При этом качество герметизации в меньшей мере, чем у прототипа, зависит от усилия затяжки. Применение колец 1 и их расположение позволяет увеличить надежность и ресурс узла, что уменьшает периодичность обслуживания сальниковых камер и снижает затраты на ремонт и замену сальниковых уплотнений, уменьшает опасность внезапной разгерметизации сальникового узла. Применение заявленного сальникового уплотнения обеспечивает более компактное выполнение узла в целом с соответствующей экономией конструкционных материалов.
Применение полезной модели позволяет повысить надежность работы сальникового уплотнения за счет обеспечения стабильного прижатия, особенно при высоких температурах, эластичного наполнителя к поверхности.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость, поскольку её реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.