Торцеве ущільнення (торцевий защільнювач) — тип защільнювача контактного типу для обертових деталей обладнання, у якому герметизація здійснюється по плоскій (торцевій) поверхні.
Типи торцевих ущільнень
- ординарне торцеве ущільнення;
- подвійне торцеве ущільнення;
- - «спина-до-спини» («back-to-back»);
- -«обличчям-до-обличчя»(«face-to-face»);
- - тандем;
- ущільнення картриджного типу
- - ординарне картриджне ущільнення;
- - подвійне картриджне ущільнення;
- - - «спина-до-спини» («back-to-back»);
- - - «обличчям-до-обличчя»(«face-to-face»);
- - - тандем.
Конструкція
Найпростіша конструкція торцевого защільнювача (див. рис.) має нерухоме 5 та аксіально рухоме 4 ущільнювальні кільця із зносостійкого матеріалу, які закріплені у відповідних обоймах. Попередній контактний тиск між кільцями забезпечується силою стиснення блоку пружин 10 (може використовуватись пружний сильфон), а потім збільшується за рахунок сили тиску рідини, що защільнюється. Теоретично зазор між поверхнями защільнювання дорівнює висоті шорсткості цих поверхонь і не перевищує 1 мкм. Зазор між валом та аксіально рухомим кільцем 4 герметизується вторинним защільником 2; крутильний момент, необхідний для подолання тертя на контактних торцевих поверхнях, передається від вала на кільце, що обертається, через повідковий пристрій: штифт 3, що взаємодіє з поздовжнім пазом в обоймі рухомого кільця 4.
Принцип роботи
Герметизація здійснюється за рахунок притиснення торцевих поверхонь нерухомого 5 та рухомого 4 кілець. Із збільшенням контактного тиску герметичність підвищується, проте при цьому збільшуються втрати потужності на тертя, внаслідок чого пришвидшується зношування тертьових поверхонь, їх нагрівання та температурні деформації. Таким чином, працездатність защільнювача визначається перш за все контактним тиском та фізичними процесами на контактних та обертових одна відносно одної торцевих поверхонь.
Технічні характеристики
Технічні характеристики торцевих защільників у значній мірі залежать від матеріалів, з яких виготовлені їх елементи. З 1945 р. для торцевих защільників критичними вважалися тиск 1,5 МПа та швидкість ковзання 10 м/с. У зв'язку із застосуванням нових матеріалів та розробкою нових конструкцій, протягом останніх 25 років ХХ ст. робочі значення швидкості ковзання таких защільників підвищилися більше ніж в 10 разів при тиску у технологічних установках до 50 МПа.
Переваги
- Висока герметичність у порівнянні з аналогами (сальникове ущільнення).
- Високий ККД (втрати потужності на тертя складають соті частки процента).
- Висока зносостійкість та довговічність.
- Добра робота за наявності биття вала.
Недоліки
- Висока вартість.
- Складність ремонту.
Матеріали защільників
Основний защільнювач — це пара тертя двох кілець (рухомого та нерухомого) з різних матеріалів (вуглеграфіти, метали, карбіди (карбід вольфраму з різними зв'язками, карбід кремнію), кераміка (оксиди металів), пластмаси), як одного і того ж матеріалу так і в поєднанні різних матеріалів (нерж. сталь — вуглеграфіт, Al2O3 99 % (кераміка) — вуглеграфіт).
Використання
Дорожньо-транспортна техніка
Торцеві защільнювачі використовують у ротаційних бензонасосах, коробках передач, гідротрансформаторах і гідродинамічних гальмах важких вантажних автомобілів. У підшипникових вузлах гусеничних тягачів і автомобілів підвищеної прохідності вони запобігають витоку консистентного й рідкого мастил, проникнення сторонніх часток і брудної води усередину.
Енергетичне машинобудування
Торцеві защільнювачі застосовують у конденсатних і живильних насосах котельних агрегатів, у водяних турбінах і в системі охолодження генераторів, вентиляторів та в ядерних енергетичних установках.
Хімічна і нафтова промисловість
З допомогою торцевих защільнювачів герметизують вали перемішувальних пристроїв, випарників і змішувачів, каландрів, що підігріваються парою, центрифуг, вентиляторів і насосів, що працюють із різними середовищами.
Опис ущільнень
ТОРЦЕВЕ МЕХАНІЧНЕ УЩІЛЬНЕННЯ – механічне ущільнення, що використовується в обертовому обладнанні для забезпечення герметизації вала, що передає механічну енергію до робочого органу механізму, напр., насосів, компресорів, хімічних реакторів, вакуумних фільтрів-сушарок тощо, тобто там, де необхідно розділити два середовища й забезпечити мінімальні витоки. Ранні моделі насосів використовували сальникові пристрої. Починаючи з Другої світової війни, торцевімеханічні ущільнення успішно замінюють сальникові пристрої у всіх застосуваннях.
Ординарне торцеве ущільнення.
Конструктивно торцеве механічне ущільнення включає основне ущільнення й допоміжні (рухомі й нерухомі) ущільнення, які знаходяться в контакті із середовищем, що ущільнюється, дозволяючи обертовому елементу пройти через камеру ущільнення. Основне ущільнення – це пара тертя двох кілець (рухомого і нерухомого) з різних матеріалів (вуглеграфіти, метали, карбіди: карбід вольфраму з різними зв’язками, карбід кремнію, кераміка, пластмаси), як одного й того ж матеріалу, так і в поєднанні різних матеріалів (нержавіюча сталь – вуглеграфіт, кераміка – вуглеграфіт).
Для забезпечення необхідного контактуміж кільцями застосовуються пружина, блок пружин або пружний сильфон. У процесі експлуатації на торцеві поверхні діють гідравлічні сили й при позитивному тиску середовища, що ущільнюється, намагаються стиснути пари тертя. Теоретично зазор між ущільнюючими поверхнями рівний висотішорсткості цих поверхонь і не перевищує 1 мкм. Допоміжне (рухоме й нерухоме) ущільнення – герметизує всі стики торцевого з’єднання з корпусом механізму й вала в камері ущільнення. Нерухоме допоміжне ущільнення, як правило, герметизує нерухоме кільце з корпусом механізму і рухоме кільце з валом. Рухоме допоміжне ущільнення забезпечує ущільнення між рухомим кільцем і валом або корпусом торцевого ущільнення. Робоча рухливість цього ущільнення залежить від точності виготовлення рухомого кільця, торцевого биття нерухомого кільця відносно вала й не перевищує 0,2 мм і зовнішніх сил, що прагнуть розкрити ущільнення.
Витік у стику ущільнюючих кілець визначається статичним зазором між цими кільцями, геометрією кілець, вібрацією, режимом експлуатації, зовнішніми силами, що розкривають кільця, правильністю монтажу, властивостями середовища, що ущільнюється.
Подвійне торцеве ущільнення
Подвійне торцеве ущільнення вимагає промивного (затворного) середовища. Призначення цієї рідини: промити первинне торцеве ущільнення від середовища, що ущільнюється з метою запобігти його попаданню назовні, промити первинне торцеве ущільнення від твердої фази середовища, що ущільнюється, зрівноважити (замкнути) гідравлічно розвантажити первинне торцеве ущільнення.
Торцеве ущільнення з механізмом зворотного нагнітання
Торцеве ущільнення з механізмом зворотного нагнітання – гідродинамічні ущільнення з V- або U-подібними кишенями, розташованими на поверхні ковзання одного з кілець, від середини кільця до внутрішнього краю кільця з боку робочого середовища. Винайдені з початку 1980-х років.
Торцеве газове ущільнення
Торцеве газове ущільнення (газодинамічне безконтактне ущільнення) – подальший розвиток торцевого механічного ущільнення. Принцип дії заснований на створенні тонкого газового прошарку між кільцями торцевого ущільнення (зазор біля 3 мкм), це відбувається завдяки спеціальним V- або U- подібним кишеням, із товщиною порівнянною з товщиною торцевого зазора, розташованими на поверхні ковзання одного з кілець, від середини кільця до зовнішнього краю кільця з боку затворного газу. При обертанні кільця відбувається нагнітання затворного газу в проміжок кишені, що приводить до безконтактного газового ковзання й забезпечує мінімальні втрати на тертя і знос ущільнення. Як затворний газ застосовується технічне повітря або азот під тиском, що перевищує тиск робочого середовища на 5…10%. Ідеально підходить для роботи при низьких температурах, із низькотемпературно киплячими рідинами, для забезпечення чистоти виробничого процесу (повністю виключає витоки). Застосовується із середини 1980-х років.
Джерела
- Mayer E. Axial Gleitringdichtungen. — 7., neubearb. und erw. Aufl. Dusseldorf: VDI — Verlag, 1982.
- Голубев А. И. Торцовые уплотнения вращающихся валов. — М.: Машиностроение, 1974.
Див. також
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Torceve ushilnennya torcevij zashilnyuvach tip zashilnyuvacha kontaktnogo tipu dlya obertovih detalej obladnannya u yakomu germetizaciya zdijsnyuyetsya po ploskij torcevij poverhni Shema torcevogo zashilnyuvacha 1 ustanovnij gvint 2 6 ushilnyuvannya elastichnim kilcem kruglogo pererizu 3 shtift sho peredaye obertannya ruhomomu kilcyu 4 4 ruhome kilce 5 neruhome kilce 7 korpus 8 shtift sho utrimuye neruhome kilce 5 9 val 10 pruzhini pritiskannya ruhomogo kilcya do neruhomogoTipi torcevih ushilnen ordinarne torceve ushilnennya podvijne torceve ushilnennya spina do spini back to back oblichchyam do oblichchya face to face tandem ushilnennya kartridzhnogo tipu ordinarne kartridzhne ushilnennya podvijne kartridzhne ushilnennya spina do spini back to back oblichchyam do oblichchya face to face tandem KonstrukciyaNajprostisha konstrukciya torcevogo zashilnyuvacha div ris maye neruhome 5 ta aksialno ruhome 4 ushilnyuvalni kilcya iz znosostijkogo materialu yaki zakripleni u vidpovidnih obojmah Poperednij kontaktnij tisk mizh kilcyami zabezpechuyetsya siloyu stisnennya bloku pruzhin 10 mozhe vikoristovuvatis pruzhnij silfon a potim zbilshuyetsya za rahunok sili tisku ridini sho zashilnyuyetsya Teoretichno zazor mizh poverhnyami zashilnyuvannya dorivnyuye visoti shorstkosti cih poverhon i ne perevishuye 1 mkm Zazor mizh valom ta aksialno ruhomim kilcem 4 germetizuyetsya vtorinnim zashilnikom 2 krutilnij moment neobhidnij dlya podolannya tertya na kontaktnih torcevih poverhnyah peredayetsya vid vala na kilce sho obertayetsya cherez povidkovij pristrij shtift 3 sho vzayemodiye z pozdovzhnim pazom v obojmi ruhomogo kilcya 4 Princip robotiGermetizaciya zdijsnyuyetsya za rahunok pritisnennya torcevih poverhon neruhomogo 5 ta ruhomogo 4 kilec Iz zbilshennyam kontaktnogo tisku germetichnist pidvishuyetsya prote pri comu zbilshuyutsya vtrati potuzhnosti na tertya vnaslidok chogo prishvidshuyetsya znoshuvannya tertovih poverhon yih nagrivannya ta temperaturni deformaciyi Takim chinom pracezdatnist zashilnyuvacha viznachayetsya persh za vse kontaktnim tiskom ta fizichnimi procesami na kontaktnih ta obertovih odna vidnosno odnoyi torcevih poverhon Tehnichni harakteristikiTehnichni harakteristiki torcevih zashilnikiv u znachnij miri zalezhat vid materialiv z yakih vigotovleni yih elementi Z 1945 r dlya torcevih zashilnikiv kritichnimi vvazhalisya tisk 1 5 MPa ta shvidkist kovzannya 10 m s U zv yazku iz zastosuvannyam novih materialiv ta rozrobkoyu novih konstrukcij protyagom ostannih 25 rokiv HH st robochi znachennya shvidkosti kovzannya takih zashilnikiv pidvishilisya bilshe nizh v 10 raziv pri tisku u tehnologichnih ustanovkah do 50 MPa PerevagiVisoka germetichnist u porivnyanni z analogami salnikove ushilnennya Visokij KKD vtrati potuzhnosti na tertya skladayut soti chastki procenta Visoka znosostijkist ta dovgovichnist Dobra robota za nayavnosti bittya vala NedolikiVisoka vartist Skladnist remontu Materiali zashilnikivOsnovnij zashilnyuvach ce para tertya dvoh kilec ruhomogo ta neruhomogo z riznih materialiv vuglegrafiti metali karbidi karbid volframu z riznimi zv yazkami karbid kremniyu keramika oksidi metaliv plastmasi yak odnogo i togo zh materialu tak i v poyednanni riznih materialiv nerzh stal vuglegrafit Al2O3 99 keramika vuglegrafit VikoristannyaDorozhno transportna tehnika Torcevi zashilnyuvachi vikoristovuyut u rotacijnih benzonasosah korobkah peredach gidrotransformatorah i gidrodinamichnih galmah vazhkih vantazhnih avtomobiliv U pidshipnikovih vuzlah gusenichnih tyagachiv i avtomobiliv pidvishenoyi prohidnosti voni zapobigayut vitoku konsistentnogo j ridkogo mastil proniknennya storonnih chastok i brudnoyi vodi useredinu Energetichne mashinobuduvannya Torcevi zashilnyuvachi zastosovuyut u kondensatnih i zhivilnih nasosah kotelnih agregativ u vodyanih turbinah i v sistemi oholodzhennya generatoriv ventilyatoriv ta v yadernih energetichnih ustanovkah Himichna i naftova promislovist Z dopomogoyu torcevih zashilnyuvachiv germetizuyut vali peremishuvalnih pristroyiv viparnikiv i zmishuvachiv kalandriv sho pidigrivayutsya paroyu centrifug ventilyatoriv i nasosiv sho pracyuyut iz riznimi seredovishami Opis ushilnenTORCEVE MEHANIChNE UShILNENNYa mehanichne ushilnennya sho vikoristovuyetsya v obertovomu obladnanni dlya zabezpechennya germetizaciyi vala sho peredaye mehanichnu energiyu do robochogo organu mehanizmu napr nasosiv kompresoriv himichnih reaktoriv vakuumnih filtriv susharok tosho tobto tam de neobhidno rozdiliti dva seredovisha j zabezpechiti minimalni vitoki Ranni modeli nasosiv vikoristovuvali salnikovi pristroyi Pochinayuchi z Drugoyi svitovoyi vijni torcevimehanichni ushilnennya uspishno zaminyuyut salnikovi pristroyi u vsih zastosuvannyah Ordinarne torceve ushilnennya Konstruktivno torceve mehanichne ushilnennya vklyuchaye osnovne ushilnennya j dopomizhni ruhomi j neruhomi ushilnennya yaki znahodyatsya v kontakti iz seredovishem sho ushilnyuyetsya dozvolyayuchi obertovomu elementu projti cherez kameru ushilnennya Osnovne ushilnennya ce para tertya dvoh kilec ruhomogo i neruhomogo z riznih materialiv vuglegrafiti metali karbidi karbid volframu z riznimi zv yazkami karbid kremniyu keramika plastmasi yak odnogo j togo zh materialu tak i v poyednanni riznih materialiv nerzhaviyucha stal vuglegrafit keramika vuglegrafit Dlya zabezpechennya neobhidnogo kontaktumizh kilcyami zastosovuyutsya pruzhina blok pruzhin abo pruzhnij silfon U procesi ekspluataciyi na torcevi poverhni diyut gidravlichni sili j pri pozitivnomu tisku seredovisha sho ushilnyuyetsya namagayutsya stisnuti pari tertya Teoretichno zazor mizh ushilnyuyuchimi poverhnyami rivnij visotishorstkosti cih poverhon i ne perevishuye 1 mkm Dopomizhne ruhome j neruhome ushilnennya germetizuye vsi stiki torcevogo z yednannya z korpusom mehanizmu j vala v kameri ushilnennya Neruhome dopomizhne ushilnennya yak pravilo germetizuye neruhome kilce z korpusom mehanizmu i ruhome kilce z valom Ruhome dopomizhne ushilnennya zabezpechuye ushilnennya mizh ruhomim kilcem i valom abo korpusom torcevogo ushilnennya Robocha ruhlivist cogo ushilnennya zalezhit vid tochnosti vigotovlennya ruhomogo kilcya torcevogo bittya neruhomogo kilcya vidnosno vala j ne perevishuye 0 2 mm i zovnishnih sil sho pragnut rozkriti ushilnennya Vitik u stiku ushilnyuyuchih kilec viznachayetsya statichnim zazorom mizh cimi kilcyami geometriyeyu kilec vibraciyeyu rezhimom ekspluataciyi zovnishnimi silami sho rozkrivayut kilcya pravilnistyu montazhu vlastivostyami seredovisha sho ushilnyuyetsya Podvijne torceve ushilnennya Podvijne torceve ushilnennya vimagaye promivnogo zatvornogo seredovisha Priznachennya ciyeyi ridini promiti pervinne torceve ushilnennya vid seredovisha sho ushilnyuyetsya z metoyu zapobigti jogo popadannyu nazovni promiti pervinne torceve ushilnennya vid tverdoyi fazi seredovisha sho ushilnyuyetsya zrivnovazhiti zamknuti gidravlichno rozvantazhiti pervinne torceve ushilnennya Torceve ushilnennya z mehanizmom zvorotnogo nagnitannya Torceve ushilnennya z mehanizmom zvorotnogo nagnitannya gidrodinamichni ushilnennya z V abo U podibnimi kishenyami roztashovanimi na poverhni kovzannya odnogo z kilec vid seredini kilcya do vnutrishnogo krayu kilcya z boku robochogo seredovisha Vinajdeni z pochatku 1980 h rokiv Torceve gazove ushilnennya Torceve gazove ushilnennya gazodinamichne bezkontaktne ushilnennya podalshij rozvitok torcevogo mehanichnogo ushilnennya Princip diyi zasnovanij na stvorenni tonkogo gazovogo prosharku mizh kilcyami torcevogo ushilnennya zazor bilya 3 mkm ce vidbuvayetsya zavdyaki specialnim V abo U podibnim kishenyam iz tovshinoyu porivnyannoyu z tovshinoyu torcevogo zazora roztashovanimi na poverhni kovzannya odnogo z kilec vid seredini kilcya do zovnishnogo krayu kilcya z boku zatvornogo gazu Pri obertanni kilcya vidbuvayetsya nagnitannya zatvornogo gazu v promizhok kisheni sho privodit do bezkontaktnogo gazovogo kovzannya j zabezpechuye minimalni vtrati na tertya i znos ushilnennya Yak zatvornij gaz zastosovuyetsya tehnichne povitrya abo azot pid tiskom sho perevishuye tisk robochogo seredovisha na 5 10 Idealno pidhodit dlya roboti pri nizkih temperaturah iz nizkotemperaturno kiplyachimi ridinami dlya zabezpechennya chistoti virobnichogo procesu povnistyu viklyuchaye vitoki Zastosovuyetsya iz seredini 1980 h rokiv DzherelaMayer E Axial Gleitringdichtungen 7 neubearb und erw Aufl Dusseldorf VDI Verlag 1982 Golubev A I Torcovye uplotneniya vrashayushihsya valov M Mashinostroenie 1974 Div takozhManzhetne ushilnennya Salnikovij zashilnyuvach