Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для запинания газа и пара принимают h и I больше, чем для запирания жидкости.
10. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ УПЛОТНЕНИЯ Металлические манжеты
Металлические манжетные уплотнения являются наиболее эффективными для запирания рабочей среды при весьма высоких температурах, например до 1200—1400° С, а также в случаях, связанных с опасностью радиоактивного излучения [93].
Материал манжет должен быть менее твердым, чем материал цилиндра; если, например, манжета выполнена из ковкого чугуна, то цилиндр выполнен из азотированной стали.
31
Необходимая герметичность уплотнения достигается за счет предварительного натяга между манжетой и стенкой цилиндра. Уплотнение выходит из строя при исчезновении натяга вследствие износа.
Согласно работе [93], металлические манжеты способны выдерживать свыше 10 ООО циклов в масле при температуре 260° С,
пропуская при этом утечки масла не более 0,001 дм3 на каждые 1000 циклов.
Разновидности металлических манжет приведены на рис. 15, а. Поджатие манжеты обеспечивается с помощью распорного кольца и давления запираемой жидкости. На рис. 15, б показаны металлические манжеты, выполненные в виде конусов. Конструкции уплотнений, аналогичные манжетам, могут выполняться непосредственно на поршнях, образуя коническую наружную запираемую лопасть-(рис. 15, б) [6]. Надежность герметизации в этом случае ниже, чем в предыдущих.
Сальники с металлическими и полуметаллическими набивками применяются для запирания рабочей среды при наличии повышенных давлений и скоростей движения. При этом температура запираемой среды может быть высокой. Такие сальники имеют повышенную долговечность. Они применяются в компрессорах, насосах и т. п. для уплотнения штоков и плунжеров высокого давления. Такое уплотнение не обеспечивает полной герметичности.
Согласно исследованиям О. Н. Секуновой [58], сальник с металлической набивкой (например, с чугунными или бронзовыми кольцами) можно рассматривать как многокамерное щелевое уплотнение, к которому могут быть’ применены законы течения газа в узких щелях. Величина утечки жидкости зависит от величины радиального зазора в соединении колец со штоком, давления среды и длины уплотнения. При этом в компрессорах иногда величина утечки достигает до 6% производительности компрессора [68].
Рис. 15. Типы металлических манжет: а — разновидности металлических манжет; б — конусные металлические манжеты; в —
уплотнительный конус на поршне
Сальники с металлическими кольцами
32
Металлические кольца выполняются разрезными или неразрезными, плоскими или коническими. Разрезные кольца могут следовать за радиальным смещением оси штока и уплотнять шток при прогибах и износе. Этой же цели служат и применяемые в сальниках пружины.
На рис. 16 представлена конструкция сальника с коническими разрезными металлическими кольцами [26]. Такой сальник применяется в компрессорах для давлений до 300 кгс/см2. Уплотне-
1
ние создают кольца 2 и 5, имеющие по одному радиальному разрезу. Эти кольца поджимаются к штоку под воздействием осевого давления рабочей среды через стальные кольца на конические поверхности.
Для самоустановки набивки при перекосах штоков предусмотрены упорные шайбы 1.
Пружины создают предварительное поджатие при пуске машины. Смазка к сальнику подводится через канал.
Для давлений до 300 кгс/см2 уплотнительные кольца изготавливают из специальных баббитов (#520—25), а для давлений свыше 300 кгс/см2 применяют бронзу Бр.ОС 8-12. Чугунные кольца применяют для давлений до 30—60 кгс/см2 [68]. Рабочие поверхности уплотнительных колец и поверхности других деталей, через соединения которых друг с другом может произойти утечка газа, должны быть пришабрены или притерты.
Число камер увеличивается с ростом давления газа и применяется от 3 до 6.
2 Г. В. Макаров
33
Ориентировочная долговечность сальников при металлической набивке из баббита составляет 300—400 ч при давлении 500 кгс/см2 для керосиновых триплекс-насосов [77].
И. ГЕРМЕТИЧНОСТЬ КОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ПРИ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ
Факторы, влияющие на величину утечки жидкости при движении штоков
Величина утечки жидкости через уплотняемое соединение при работе механизма является одной из важнейших характеристик уплотнения.
Для правильного проектирования уплотнительных устройств важно знать влияние отдельных факторов на герметичность соединения. Однако явления, связанные с утечкой жидкости через контактные уплотнения, очень сложны и теоретически мало изучены.
При отсутствии движения, в состоянии покоя штоков, при положительных и отрицательных температурах все мягкие контактные уплотнения, как правило, обеспечивают надежное запирание жидкости.
Во время движения все уплотнительные устройства допускают ту или другую утечку. В случае применения резиновых уплотнений при отрицательных температурах (ниже минус 20° С) утечка резко увеличивается, что происходит вследствие затвердевания материала уплотняющих деталей и некоторого уменьшения их размеров.
Для контактных уплотнений, работающих при наличии граничного трения, утечка при движении штоков происходит за счет заполнения жидкостью микронеровностей, получающихся при механической обработке. При недостаточности предварительного поджатия уплотнительного элемента к уплотняемой поверхности возможно также влияние и других отклонений, получающихся при механической обработке: овальности и конусности цилиндров, штоков и поршней.
