• Новости
  • Каталог уплотнений
  • Справочник
  • Каталог компаний
  • Мероприятия
  • Объявления
  • Торцовые уплотнения

    < назад

    Перейти к производителям торцевых уплотнений >>>

    Торцевые уплотнения

    Введение

    Торцевое уплотнение – один из самых распространённых типов уплотнительных элементов в технике. Этот тип уплотнений широко применяется в насосах, компрессорах, технологическом оборудовании химических производств.В некоторых отраслях, таких как химическая промышленность, эти уплотнения играют ведущую роль. 

    торцевое уплотнение

     

    Рис.1 Торцевое уплотнение

    Особенностью конструкции торцевого уплотнения является то, что герметичность достигается за счет плотного прижатия двух деталей (вращающейся и неподвижной) по торцевым плоскостям. Пара трения, выполняющая роль основного уплотнительного элемента, изготавливается из специальных материалов и с высоким качеством обработки поверхностей трения для обеспечения максимальной герметичности. Как правило, уплотнения этого типа применяются для герметизации быстро вращающихся валов машин, таких как валы насосов, компрессоров, различных химических аппаратов (реакторов, мешалок и т.д.). Это связано с тем, что все остальные типы уплотнений, не столь эффективны и не могут обеспечить высокий уровень герметичности, что особенно актуально при герметизации агрессивных или ядовитых сред. 

    Справка:

    Исторически, для герметизации узлов типа вал-корпус  применялись сальники (См. Рис.2).

    сальник

    Рис.2. Конструкция сальникового узла.

    К сожалению, сальниковый узел при своей простоте имеет ряд недостатков.

     - Высокое трение. При постоянном вращении вала с большой скоростью из-за повышенного трения в сальниковом узле происходит его разогрев, что в свою очередь ведёт к ещё большему увеличению трения. Нагрев можно уменьшить охлаждением сальникового узла, либо при помощи специальной системы охлаждения (ведёт к существенному удорожанию узла), либо при помощи герметизируемой среды (ведёт к протечкам, что недопустимо в случае агрессивных или ядовитых сред).

     - Необходимость частой замены сальниковой набивки и подтяжки сальникового узла.

     - Сокращение срока службы набивки в условиях агрессивных сред.

     - Износ вала или рубашки вала (зависит от конструкции).

    У  торцевых уплотнений отсутствуют вышеперечисленные недостатки и, не смотря на то, что применение торцевых уплотнений ведёт к усложнению конструкции и удорожанию герметизирующего узла, их применение в большинстве случаев является оправданным.

    Конструкция торцевого уплотнения

    На Рис.3 показана простейшая конструкция торцевого уплотнения. 

    торцевое уплотнение

    Рис.3 Торцевое уплотнение.

     

    На рисунке наглядно видны три уплотнительных контура, из которых два - являются вспомогательными. Первый – уплотнение неподвижного кольца торцевого уплотнения, жестко закреплённого в корпусе и выполненного из набивки или прокладки прямоугольного или круглого сечения. Второй - уплотнение подвижного кольца торцевого уплотнения, имеющего возможность поступательного движения (под воздействием пружины) параллельно оси вала, для создания необходимого для герметизации давления на неподвижное кольцо. Это уплотнение также выполняется из набивки, уплотнительных колец или манжет, поскольку в паре вал – подвижное уплотнительное кольцо имеют место только незначительные осевые перемещения. И третий контур – собственно торцевое уплотнение, где герметичность обеспечивается за счёт плотного контакта торцевых поверхностей подвижного и неподвижного колец. Герметичность в таком соединении может быть достигнута только при высоком качестве обработке прилегающих поверхностей. Неровности 1мкм нарушают нормальную работу торцевого уплотнения. Поверхности трения подвергаются шлифовке и притирке, и имеют высокую чистоту обработки, они могут быть плоскими, сферическими или конусными. Плоские поверхности применяются чаще, т.к. при доводке легче получить хорошую чистоту поверхности трения, ширина кольцевой поверхности трения не должна быть большой (меньше 6 - 8 мм). Причём одна из поверхностей выполняется, как правило, из более износостойкого материала. Для изготовления пар трения используют различные марки стали, чугуна, углеродных (углеграфитовых) материалов, твёрдых сплавов (карбид вольфрама), а также полимеры и керамику. Выбор пары трения зависит от конкретных условий эксплуатации.

    Справка:

    В Таблицах 1 - 3 приведены некоторые распространённые материалы, применяемые для изготовления  пар трения.

    Таблица 1. Коррозионностойкие стали и сплавы:

    Марка материала

    ГОСТ, ОСТ, ТУ

    Примечание

    Коррозионностойкие стали и сплавы:

    40Х13

    ГОСТ 5632-72

    Термообрабатывать до твердости HRCэ 46-51

    95Х18

    ГОСТ 5632-72

    Термообрабатывать до твердости HRCэ 49-53

    14Х17Н2

    ГОСТ 5632-72

    Термообрабатывать до твердости HRCэ 32-37

    12Х18Н10Т

    ГОСТ 5632-72

    Термообработать для снятия внутренних напряжений

    10Х17Н13М2Т

    ГОСТ 5632-72

    Термообработать для снятия внутренних напряжений

    10Х17Н13М3Т

    ГОСТ 5632-72

    Термообработать для снятия внутренних напряжений

    06ХН28МДТ

    ГОСТ 5632-72

    Термообработать для снятия внутренних напряжений

    ХН65МВ

    ГОСТ 5632-72

    Термообработать для снятия внутренних напряжений

     

    Таблица 2. Наплавочные материалы:

    Марка материала

    ГОСТ, ОСТ, ТУ

    Примечание

    Наплавочные материалы:

    Стеллит ВЗК

    ОСТ 190078-72

    Применять в виде наплавок электродами ЦН-2 по ГОСТ 10057-75 на стали и сплавы: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 06ХН28МДТ, 08Х22Н6Т

    10Х32Н8

    ЧМТУ/ЦНИИЧМ 1249-64

    Применять в виде наплавок электродами УОНИ 13/Н1-БК по ГОСТ 10051-75 на стали и сплавы:12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 08Х22Н6Т. Термообрабатывать до твердости HRCэ 46-51

    СНГН - 60

    ТУ48-19-212-76

    Применять в виде наплавок на стали и сплавы: 12Х18Н10Т, 10Х17Н13М2Т, 10Х17Н13М3Т, 06ХН28МДТ, 08Х22Н6Т

    ВСНГН - 88

    ТУ48-19-212-76

    Бронза БрОЦС5-5-5

    ГОСТ 613-79

     

     

    Таблица 3. Неметаллические материалы:

    Марка материала

    ГОСТ, ОСТ, ТУ

    Примечание

    Химанит - Т

    ТУ 48-0120-17-79

    Газонипроницаем

    Гоман - В

    48-20-31-ТТ-78

    Газонипроницаем

    2П-1000

    ТУ 16-538-252-75

    Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

    МНГ ФФ

    ТУ 48-20-40-80

    Пропитан фенолформальдегидной смолой

    МНГ ФФ

    ТУ 48-20-40-80

    Пропитан фуриловофенолформальдегидной смолой

    АО-1500-СО5

    ТУ 48-20-3-77

    Пропитан сплавом свинца и олова

    АО-1500-Б83

    ТУ 48-20-3-77

    Пропитан баббитом Б-83

    АО-1500

    ТУ 48-20-4-77

    Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

    АГ-1500-СО5

    ТУ 48-20-3-77

    Пропитан сплавом свинца и олова

    АГ-1500-Б83

    ТУ 48-20-3-77

    Пропитан баббитом Б-83

    АГ-1500

    ТУ 48-20-4-77

    Для обеспечения газонипроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

     

    Таблица 3. Неметаллические материалы(продолжение):

    Марка материала

    ГОСТ, ОСТ, ТУ

    Примечание

    СГ-П (силицированный графит)

    ТУ 48-20-89-76

     

    СГ-Т (силицированный графит)

    ТУ 48-20-89-76

     

    БСГ-30 (боросилицированный графит)

    ТУ 48-20-72-76

    Для обеспечения газонепроницаемости пропитывается смолами потребителем материала

    БСГ-60 (боросилицированный графит)

    ТУ 48-20-72-76

     

    С-2 (самосвязанный карбид кремния)

    ТУ 14-1-2040-77

     

    ЦМ-332 (корундовая минералокерамика)

    ТУ 48-19-283-77

     

    ВК6 (металлокерамика)

    ГОСТ 3882-74

     

    Ф-4К20

    ТУ 6-05-1412-76

    Композиция фторопластовая

    Ф-4К15М5

    ТУ 6-05-1412-76

    Композиция фторопластовая

    Ф-4С15

    ТУ 6-05-1412-76

    Композиция фторопластовая

    7В-2А

    ОСТ 48-75-73

    Графитофторопласт

    АФГ-80ВС

    ОСТ 48-75-73

    Графитофторопласт

    АМС-1

    ТУ 48-20-45-74

    Композиционный полимерный материал на основе углерода

    АМС-3

    ТУ 48-20-45-74

    Композиционный полимерный материал на основе углерода

    ЭПАН

    ТУ 48-20-103-77

    Углеволокнит

    Типы и конструкции торцевых уплотнений.

    В зависимости от условий эксплуатации применяют различные типы торцевых уплотнений.

    1. Одинарное торцевое уплотнение.

    Одинарное торцевое уплотнение применяется в оборудовании, работающем в химически нейтральных и нетоксичные жидкостях, при температуре рабочей среды до 200°С и давлении до 20МПа. Могут быть внешними (для абразивных сред) и внутренними (для сред обладающих смазывающими свойствами). Также могут комплектоваться дополнительными охлаждающими устройствами для повышения эффективности.

    2. Двойное торцевое уплотнение (Рис.4).

    Двойное торцовое уплотнение применяется в оборудовании, работающем при перекачке нефтепродуктов, сжиженных газов, сред содержащих абразивные включения, а также содержащих вредные и токсичные вещества, при температуре рабочей среды до 400°С и давлении до 30 МПа. Конструктивно разделяются на: «спина-к-спине» («back-to-back»); «лицом-к-лицу»(«face-to-face»); тандем.

    Могут дополнительно комплектоваться устройствами охлаждения, устройствами создания «противодавления» (подача «запирающей» жидкости между контурами уплотнения для предотвращения протечек рабочей среды) и устройствами для «промывки» узлов (с целью минимизации абразивного износа. Дополнительные устройства могут быть автономными (например с импеллером, обеспечивающим создание давления или циркуляцию жидкости) или внешними (с обвязкой для подключения внешних устройств). 

    двойное торцевое уплотнение

    Рис.4. Двойное торцевое уплотнение back-to-back.

    3. Уплотнение картриджного (патронного) типа (Рис.5).

    Один из наиболее востребованных типов торцевых уплотнений. Обе части уплотнения выполняются в виде единого узла (модуля) изготовленного под стандартные установочные размеры сальниковых камер по стандартам API, DIN, ISO и др. Выпускаются для конкретных условий эксплуатации и типов оборудования. Помимо одного или нескольких контуров уплотнения могут иметь в своём составе дополнительные устройства обогрева, охлаждения, смазки, создания противодавления, промывные устройства, различные датчики и пр. В зависимости от конструкции и применяемых материалов, серийные торцевые уплотнения катриджного типа могут быть использованы при температурах эксплуатации до 650 °С и давлении до 80 МПа.

    торцевое уплотнение картриджного типа

    Рис. 5. Уплотнение катриджного типа.

    4. Торцевое газовое уплотнение (газодинамическое, сухое и др.)

    Типичное газодинамическое уплотнение показано на Рис.6

    газодинамическое уплотнение

     

    Рис. 6 Сухое газодинамическое уплотнение производства компании ЗАО "ТРЭМ Инжиниринг"

     

    Применяются с середины 80-х годов 20-го века. Принцип действия основан на создании тонкой газовой прослойки между кольцами торцевого уплотнения (зазор около 2-5 мкм), это происходит благодаря специальным V- или U-образным карманами, с толщиной сопоставимой с толщиной торцевого зазора, расположенными на поверхности скольжения одного из колец, от середины кольца к внешнему краю кольца со стороны затворного газа. При вращении кольца происходит нагнетание затворного газа в промежуток кармана, что приводит к образованию зазора, что приводит к бесконтактному газовому скольжению: это обеспечивает минимальные потери на трение и износ уплотнения. В качестве затворного газа применяется технический воздух или азот под давлением более чем рабочая среда на 5…10 %. Идеально подходит для работы при низких температурах, с низкотемпературно кипящими жидкостями, для обеспечения чистоты производственного процесса (полностью исключает утечки). К недостаткам данного типа уплотнений можно отнести сложность и высокую стоимость.

    5. Магнитожидкостное уплотнение

    В магнитожидкостном уплотнение уплотнении роль уплотняющего элемента выполняет магнитная жидкость, которая удерживается в зазаоре между валом и корпусом при помощи постоянного магнита. Магнитожидкостные уплотнения работают без обслуживания и при очень небольшом натекании. Ввиду того, что уплотняющая среда — это жидкость, практически отсутствует трение между вращающимися и стационарными деталями, так что уплотнение не изнашивается. Поэтому срок службы и межремонтные циклы таких уплотнений обычно очень длительны, а момент трения очень низок. МЖУ стабильно работают в сверхвысоком вакууме, очень высоких температурах, десятках тысяч об/мин и при давлении до нескольких атмосфер. Наиболее типичным применением магнитножидкостного уплотнения, является уплотнения вводов вращения вакуумного технологического оборудования. МЖУ широко применяются применяются в биотехнологии, фармацевтике, косметологии. Надежность и высокий уровень герметичности МЖУ делает их все более популярными и привлекательными для процессов с высокими требованиями к стерильности. Недостатком данного типа уплотнений является невозможность применения при высоких перепадах давления.

     

    Справка:

    Поскольку большинство серийно выпускаемых торцевых уплотнений производится по стандартам, можно подобрать для конкретного типа оборудования уплотнения различных производителей. Примеры взаимозаменяемости приведены в Таблице 4.

    Может быть полезно: 

    Таблица международных обозначений полимерных материалов

    Публикации: Выбор торцовых уплотнений

    Наверх >>>

    <>

    Компании имеющие отношение к данному типу уплотнений: