Введення в механічні ущільнення
Механічні ущільнення є одними з основних компонентів машин із прецизійною та складною конструкцією, а також ключовими компонентами різноманітних насосів, котлів реакційного синтезу, турбокомпресорів, заглибних двигунів та іншого обладнання. Ефективність ущільнення та термін служби залежать від багатьох факторів, таких як вибір типу, точність машини, правильне встановлення та використання тощо.
Базові знання про механічні ущільнення
1. Основна концепція механічного ущільнення:
Механічне ущільнення відноситься до пристрою, який запобігає витоку рідини принаймні однією парою торцевих поверхонь, перпендикулярних осі обертання, під дією тиску рідини та пружної сили (або магнітної сили) компенсаційного механізму та взаємодії допоміжних ущільнення, щоб підтримувати форму та ковзати відносно один одного. Допоміжним ущільненням компенсаційного кільця є металевий сильфон, який називається сильфонним торцевим ущільненням.
2. Склад механічного ущільнення:
В основному є наступні чотири типи компонентів. a. Основні ущільнення: рухоме кільце та статичне кільце. b. Допоміжне ущільнення: ущільнювальне кільце. в. Компресійні частини: пружина, натискне кільце. d. Деталі трансмісії: гніздо пружинного скипа та ключ або кріпильний гвинт
варто звернути увагу на проблему
1. Питання, які потребують уваги під час встановлення
a. Приділіть особливу увагу, щоб уникнути відхилень під час встановлення
(1) Сальник слід затягнути після вирівнювання муфти. Болти повинні мати рівну опору, щоб торець сальника не прогинався. Перевірте кожну точку щупом, і похибка не повинна перевищувати 0,05 мм.
(2) Перевірте зазор (тобто концентричність) між сальником і зовнішнім діаметром вала або втулки та переконайтеся, що він рівний. Використовуйте щуп, щоб перевірити, чи допуск кожної точки не перевищує 0,01 мм.
b. Величина стиснення пружини повинна здійснюватися згідно з нормативними документами. Він не може бути занадто великим або занадто малим, а похибка має становити 2.00 мм. Якщо він занадто великий, питомий тиск торця буде збільшено, і торець зношуватиметься швидше. Занадто малий призведе до недостатнього питомого тиску та не може відігравати роль ущільнення.
в. Після того, як рухоме кільце встановлено, переконайтеся, що воно може гнучко рухатися на валу, і воно має автоматично пружинити назад після притискання рухомого кільця до пружини.
2. Запобіжні заходи при розбиранні
a. Будьте обережні під час розбирання механічного ущільнення. Категорично забороняється використовувати ручні молотки і плоскі лопати, щоб не пошкодити ущільнювальні елементи. Пару гачків зі сталевого дроту можна протягнути в щілину сідла приводу в напрямку самофінансування, щоб витягнути ущільнювальний пристрій. Якщо ваги не можна розібрати, їх слід очистити перед розбиранням.
b. Якщо механічні ущільнення використовуються на обох кінцях насоса, вони повинні піклуватися одне про одного під час збирання та розбирання, щоб запобігти втраті одного іншого.
в. Для механічного ущільнення, яке було в експлуатації, якщо сальник ослаблений і ущільнення рухається, динамічні та статичні частини кільця необхідно замінити, і його не слід повторно затягувати, щоб продовжити використання. Тому що після такого руху вихідна бігова доріжка пари тертя зміниться, і ущільнення контактної поверхні легко пошкодиться.
Правильна експлуатація та технічне обслуговування механічних ущільнень
1. Підготовча робота та питання, які потребують уваги перед початком
a. Всебічно перевірте механічне ущільнення, а також чи завершено встановлення допоміжних пристроїв і трубопроводів і чи відповідає воно технічним вимогам.
b. Виконайте випробування статичним тиском перед запуском механічного ущільнення, щоб перевірити, чи немає витоку механічного ущільнення. Якщо витік великий, з’ясуйте причину та спробуйте її усунути. Якщо він все ще недійсний, його слід розібрати для перевірки та встановити заново. Як правило, тиск випробування статичним тиском становить 2~3 кг/см2.
в. Натисніть на кермо насоса, щоб перевірити, чи він жвавий і рівномірний. Якщо прокручування утруднене або не рухається, слід перевірити, чи неправильний розмір вузла та чи розумна установка.
2. Встановлення та відключення
a. Перед початком тримайте запечатану порожнину заповненою рідиною. Під час транспортування затверділого середовища слід використовувати пару для нагрівання герметичної порожнини для розплавлення середовища. Автомобіль перед стартом необхідно прокрутити, щоб запобігти розриву м’якого кільця через раптовий старт.
b. Для механічних ущільнень, які використовують зовнішню систему масляного ущільнення насоса, спочатку слід активувати систему масляного ущільнення. Вимикайте систему масляного ущільнення в останню чергу після паркування.
в. Після виходу з роботи насоса гарячого масла охолоджуюча вода в порожнині масляного ущільнення та торцевому ущільненні не може бути негайно зупинена. Охолоджуючу воду слід припиняти лише тоді, коли температура масла на торцевому ущільненні опускається нижче 80 градусів, щоб не пошкодити ущільнювальні частини.
3. Операція
a. Якщо після запуску насоса спостерігається невеликий витік, слід поспостерігати за ним протягом певного часу. Якщо витік не зменшується після 4 годин безперервної роботи, насос слід зупинити для перевірки.
b. Робочий тиск насоса має бути стабільним, а коливання тиску не повинні перевищувати 1 кг/см2.
в. Коли насос працює, уникайте відкачування, щоб уникнути сухого тертя об ущільнювальну поверхню та пошкодження ущільнення.
d. Необхідно часто перевіряти стан ущільнення. Під час роботи, коли витік перевищує стандарт, важка нафта становить не більше 5 крапель/хв, а легка нафта не більше 10/хв. Якщо протягом 2-3 днів не спостерігається покращення, зупиніть насос і перевірте ущільнювальний пристрій.
«Пломбування» має давню історію розвитку в нашій країні. Стародавні використовували бавовну, коноплі та інші волокна для виготовлення ущільнень для водопідйомних машин, тоді як зарубіжні країни не використовували упаковку до 1782 року. Важливість ущільнення тут не згадується. Існує дисципліна під назвою «Наука про герметизацію», яка вивчає закони герметизації, технологію розробки пристроїв для герметизації та прикладні наукові принципи. Науково-дослідні установи також мають професійні курси, присвячені вивченню науки про ущільнення. У нашій країні поки що, наскільки мені відомо, є механіка рідини та гідравлічна трансмісія та інші курси, але немає «системи ущільнень», яка б спеціалізувалася на ущільненні, тому наш рівень досліджень все ще далеко позаду порівняно з іноземними країнами.
Існує багато професійних галузей проектування ущільнень, крім матеріалів і механіки, є також механіка (включаючи механіку рідини, теорію граничного шару тощо), трибологія, автоматичне керування тощо. Тому для ущільнення складність дослідження відносно великий. За рівнем вітчизняної ущільнювальної промисловості я особисто вважаю, що порівняно з зарубіжними країнами розрив має бути не менше 50 років.
Про принцип ущільнення
Якщо ви хочете навчитися герметизації, ви повинні спочатку зрозуміти витік. Як тільки ви зрозумієте принцип витоку, у вас буде відповідний механізм герметизації. Існує три види витоків——
Одна — негерметичність, тобто негерметичність між зазорами ущільнювальних поверхонь
Другий - витік, тобто витік герметичної рідини через капіляр ущільнювального матеріалу
По-третє, це дифузія, яка стосується перенесення матеріалу, що відбувається, коли герметизуюче середовище проходить через зазор або капіляр матеріалу під дією різниці концентрацій.
Про спосіб пломбування
Існує приблизно кілька методів ущільнення——
1. Мінімізуйте кількість запечатаних частин
2. Блокування та ізоляція
3. Витягніть або введіть
4. Підвищити опір витоку
5. Додайте активні елементи в канал
6. Поєднання кількох методів пломбування
Загальні форми ущільнення
Ущільнювальні прокладки, ущільнювальні ущільнення, механічні ущільнення, безконтактні ущільнення та заглушки під тиском упорскування є поширеними формами ущільнень. Серед них ущільнення упаковки слід вважати найпоширенішим, і воно також включає м'яке ущільнення упаковки, жорстке ущільнення упаковки та формоване ущільнення упаковки. Формовані сальникові ущільнення включають наші звичайні ущільнювальні кільця, Y-подібні кільця, сальники тощо. До безконтактних ущільнень належать ущільнення із зазорами, лабіринтові ущільнення, плаваючі ущільнення, динамічні ущільнення, ущільнення з магнітною рідиною та герметичні ущільнення.
Властивості звичайних прокладок---та нові матеріали та технології
1) Зазвичай використовувані характеристики прокладки
При використанні клапана оригінальна прокладка часто замінюється відповідно до конкретної ситуації. Загальні прокладки: гумова плоска прокладка, гумове ущільнювальне кільце, пластикова плоска прокладка, прокладка мішка з PTFE, прокладка з азбестової гуми, металева плоска прокладка, металева прокладка спеціальної форми, металева прокладка крайньої плоті, хвилеподібна прокладка, ранова прокладка тощо.
(1) Гумова плоска шайба: легко деформується, легко стискається, але має погану стійкість до тиску та температури, використовується лише в місцях із низьким тиском і низькою температурою. Натуральний каучук має певну стійкість до кислот і лугів, а робоча температура не повинна перевищувати 60 градусів; неопреновий каучук також може витримувати певні кислоти та луги, а робоча температура становить 80 градусів; нітрильний каучук маслостійкий і може використовуватися до 80 градусів; Температурні характеристики також сильніші, ніж звичайна гума, і її можна використовувати в середовищі 150 градусів.
(2) Гумова O-подібна шайба: форма секції є ідеальним колом, і вона має певний ефект самозатягування. Ефект ущільнення кращий, ніж у плоскої шайби, а сила натискання менша.
(3) Пластикова плоска прокладка: найбільшою особливістю пластику є його хороша стійкість до корозії, а більшість пластмас мають низьку термостійкість. PTFE - це корона з пластмас. Він не тільки має відмінну стійкість до корозії, але також має відносно широкий діапазон температур. Його можна використовувати протягом тривалого часу в межах -180 градусів - плюс 200 градусів.
(4) Прокладка з PTFE: щоб повністю використати переваги PTFE та компенсувати його низьку еластичність, її виготовляють у прокладку, обгорнуту PTFE або азбестовою гумою. Таким чином, він не тільки має таку саму корозійну стійкість, як і плоска шайба з PTFE, але також має хорошу еластичність, що посилює ефект ущільнення та зменшує силу натискання. Форма його поперечного перерізу показана на малюнку 4-20.
(5) Прокладка з азбестової гуми: вирізана з листа азбестової гуми. До його складу входять 60-80% азбесту та 10-20% каучуку, а також наповнювачі та вулканізатори. Він має гарну термостійкість, морозостійкість і хімічну стабільність, а також має велику пропозицію та дешеву ціну. При використанні сила натискання не повинна бути дуже великою. Оскільки він може прилипати до металу, найкраще покрити поверхню шаром графітового порошку, щоб уникнути трудомісткого видалення.
Існує чотири кольори аркуша з азбестової гуми: сірий, використовується для низького тиску (марка XB-200, стійкість до тиску менше або дорівнює 16 кг/см2, термостійкість 200 градусів); червоний, використовується для середнього тиску (марка XB-350, стійкість до тиску до 40 кг/см2, термостійкість 350 градусів); фіолетовий, використовується для високого тиску (клас XB-450, стійкість до тиску 100 кг/см2, стійкість до температури 450 градусів); зелений, використовується для масла, стійкість до тиску також дуже хороша.
(6) Металеве плоске нагрівальне кільце: свинець, термостійкість 100 градусів; алюміній 430 градусів; мідь 315 градусів; низьковуглецева сталь 550 градусів; срібло 650 проби; нікель 810 градусів; Монель (нікель-мідний) сплав 810 градусів, нержавіюча сталь 870 градусів. Серед них свинець має слабку стійкість до тиску, алюміній витримує 64 кг/см2, а інші матеріали витримують високий тиск.
(7) Металеві анізотропні шайби:
Прокладка лінзи: має ефект самозатягування і використовується для клапанів високого тиску.
Овальні мийки: також відносяться до самозажимних мийок високого тиску.
Подвійна конічна прокладка: використовується для внутрішнього самозатягуючого ущільнення високого тиску.
Крім того, є квадрат, ромб, трикутник, форма зуба, форма ластівчин хвіст, форма B, форма C тощо, які зазвичай використовуються лише у клапанах високого та середнього тиску.
(8) Прокладка з металевою оболонкою: метал має хорошу стійкість до температури та тиску та хорошу еластичність. Матеріали крайньої плоті включають алюміній, мідь, низьковуглецеву сталь, нержавіючу сталь, сплав Монель тощо. Матеріали для наповнення всередині включають азбест, політетрафторетилен, скловолокно тощо.
(9) Хвильова шайба: вона має характеристики невеликої сили натискання та хорошого ефекту ущільнення. Часто використовується у вигляді комбінації металу і неметалу.
(10) Ущільнювач рани: це тонка металева та неметалева смужки, які щільно з’єднані між собою та змотані в багатошарове коло. Зріз хвилястий і має хорошу еластичність і герметизацію. Металева стрічка може бути виготовлена зі сталі 08, 0Cr13, 1Cr13, 2Cr13, 1Cr18Ni9Ti, міді, алюмінію, титану, сплаву Монель тощо. До неметалевих смужкових матеріалів належать азбест, політетрафторетилен тощо.
Вище, описуючи характеристики ущільнювальних прокладок, наведені деякі цифри. Слід зазначити, що ці цифри тісно пов'язані з формою фланця, умовами середовища, а також технікою встановлення та ремонту. Іноді їх можна перевищити, а іноді неможливо досягти. Крім того, властивості стійкості до тиску та температури також взаємно трансформуються. Наприклад, чим вище температура, тим вище опір. Здатність до тиску часто знижується, і ці тонкі проблеми можна реалізувати лише на практиці.
2) Нові матеріали та технології
Наведені вище ущільнювальні прокладки не є вичерпними, і технологія ущільнення швидко розвивається. Наступні приклади представляють кілька нових матеріалів і нових технологій.
(1) Рідке ущільнення: зі швидким розвитком промисловості органічного синтезу полімерів з’явилися рідкі герметики для статичного ущільнення; цю нову технологію зазвичай називають рідинним запечатуванням. Принцип рідкої герметизації полягає у використанні адгезії, текучості та ефекту мономолекулярної плівки рідкого герметика (чим тонша плівка, тим більша природна тенденція до відновлення) і змушує її працювати як прокладка під відповідним тиском. Тому використовуваний герметик ще називають рідкою прокладкою.
(2) ПТФЕ ущільнювач сировини: ПТФЕ також є високомолекулярною органічною сполукою. Перш ніж він буде спечений у виріб, його називають сировиною. Має м’яку консистенцію та ефект мономолекулярної плівки. Стрічка із сировини називається стрічкою сировини, яку можна згорнути в диск для тривалого зберігання. Його можна вільно формувати під час використання, і будь-яке з’єднання, за умови наявності тиску, утворюватиме кільцеподібну мембрану, яка рівномірно діє як ущільнювач. Як прокладку між корпусом клапана та кришкою клапана в клапані, її можна відкрити щілину та засунути в стрічку сировини, не знімаючи диска чи затвора. Сила притискання невелика, не липне до рук, не липне до поверхні фланця, дуже зручно замінювати. Найкраще підходить для гребневих фланців. Сировина PTFE також може бути зроблена в труби та стрижні для герметизації.
(3) Металеве порожнисте ущільнювальне кільце: хороша еластичність, невелика сила натискання та ефект самозатягування. Можна використовувати різні металеві матеріали, щоб він міг адаптуватися до низьких температур, високих температур і сильного корозійного середовища.
(4) Ущільнювальне кільце з графітової пластини: у свідомості людей графіт є крихкою речовиною, якій бракує еластичності та міцності, але графіт, який пройшов спеціальну обробку, має м’яку текстуру та має хорошу еластичність. Таким чином, термостійкість і хімічна стабільність графіту можуть бути відображені в матеріалі прокладки; крім того, прокладка має малу силу стиснення та чудовий ефект ущільнення. З цього графіту також можна зробити ремінь, який можна комбінувати з металевим ременем, щоб утворити намотану прокладку з чудовими характеристиками. Поява графітових пластинчастих ущільнювальних кілець і графітових----металевих прокладок є великим проривом у корозійно-стійкому ущільненні при високій температурі. Такий тип прокладки випускається і масово використовується за кордоном.
