Все новости

Главная » Что такое торцевое уплотнение : определение термина, требования, типы и классификация

Что такое торцевое уплотнение ?

 

Определение термина

Торцевое уплотнение [торцовое уплотнение] относится к механическим уплотнениям, является прецизионным изделием, предназначено для герметизации вращающегося вала оборудования с целью предотвращения утечки рабочей среды в атмосферу. Такие устройства находят широкое применение в насосах и насосных агрегатах, компрессорах, мешалках, миксерах, гомогенизаторах, автоклавах, реакторах и другом оборудовании. Существует общая мировая тенденция замены сальниковой набивки (сальника) на торцевое уплотнение, которое обеспечивает меньшие утечки рабочей среды при фактическом отсутствие необходимого обслуживания и износа поверхности вала или защитной втулки.

 

Что представляет собой торцевое уплотнение

Торцевое уплотнение представляет собой два кольца пары трения, выполненные в виде поверхностей вращения, расположены перпендикулярно оси вращающегося вала. Одно из колец пары трения - "контркольцо" неподвижно и закреплено либо в корпусе, либо во фланце оборудования. Ответное кольцо, вращающееся и подвижное в осевом направлении, обычно динамически или статически закреплено на валу и вращается вместе с ним. Кольца пары трения изготаливаются из специальных, как правило, твердых износостойких материалов, обладающих высокой теплопроводностью и низким коэффициентом трения. 

эскиз торцевого уплотнения

Фотография торцевого уплотнения

Рисунок 1. Эскиз торцевого уплотнения с его установочными размерами и фотография.

 

При отсутствии вращения вала рабочие поверхности колец пары трения прижаты друг к другу усилием упругого элемента. Эту функцию выполняет пружина сжатия или набор мелких пружин сжатия, создающие необходимое начальное контактное давление в паре трения с целью обеспечения необходимой герметичности. Для обеспечения герметичности между контркольцом и корпусом (фланцем) оборудования, а также подвижным кольцом и валом используются вторичные уплотнения: резиновые кольца круглого сечения, сильфоны, манжеты и т.п. детали, изготавливаемые из эластомеров. 

 

Как работает торцевое уплотнение

В процессе работы оборудования кольца пары трения уплотнения дополнительно прижаты друг к другу гидравлическим усилием, создаваемым перепадом давления рабочей среды на этом прецизионном устройстве. При вращении вала тепловая энергия трения частично отводится в рабочую среду, другая её часть расходуется на повышение температуры колец пары трения, обеспечение необходимого и надежного теплоотвода от которой, в значительной мере, влияет на надежность работы всего уплотнительного узла.

кольца пары трения торцевого уплотнения повышение температуры в работераспределение температуры в кольцах пары трения

Рисунок 2. Распределение температуры в паре трения торцевого уплотнения.

 

Требования к рабочим поверхностям пары трения

Рабочие поверхности колец пары трения торцевого уплотнения механически обработаны таким образом (выполняется тонкая притирка), что в процессе функционирования этого прецизионного изделия зазор между этими деталями не превышает 0,001 мм (однако для некоторых специальных конструкций этот параметр может быть увеличен в несколько раз). Шероховатость рабочих поверхностей обычно не хуже 0.32Ra [зависит от свойств материала и технологии изготовления], а отклонение от плоскостности не хуже 0.0015 мм. Остальные требования в изготовлении соответствуют 6...8 степени точности.

 

Многообразие типов, исполнений и модификаций уплотнений

Чертеж и фотография одинарного торцевого уплотнения вала центробежного насоса

Существует большое многообразие типов торцевых уплотнений, а также исполнений и модификаций этих устройств, которые отличаются конструкцией, применяемыми материалами, имеют различные характеристики, и предназначены для разных условий эксплуатации. На практике широкое применение находят одинарные торцевые уплотнения, иногда также применяются и двойные торцевые уплотнения (схемы расположения "спина к спине" или "тандем")которые фактически представляют собой группу из двух одинарных торцевых уплотнений. В ряде случаев находят применение специальные комбинированные уплотнения, содержащие как основное, так и вспомогательное - радиальное или щелевое уплотнение. Более сложные уплотнительные комплексы применяются для оборудования к которому предъявляются более жесткие требования к герметичности и надежности в эксплуатации.

Классификация по типу рабочей среды и расположению в оборудовании

Если в качестве рабочей среды уплотнений используется жидкость, то такие уплотнения обычно называют "жидкостными". Если в качестве рабочей среды для таких устройств используется газ, то такие прецизионные изделия обычно называют "сухими" или "газовыми". Последние модификации способны работать в условиях сухого трения, где в качестве смазки используется газообразная рабочая среда. Торцевые уплотнения классифицируются на типы с внутренним расположением, когда рабочая среда взаимодействует с наружной поверхностью уплотнения и с наружным расположением, когда эта среда находится между внутренней поверхностью уплотнения и вращающимся валом.

 

Технические справочники по уплотнительной технике

Книги и справочники по торцевым уплотнениям и уплотнительной технике

 

Имеется множество технических справочников, книг и публикацией, посвящённых уплотнительной технике, и, в частности, торцевым уплотнениям. Такая техническая литература  представлена хорошими отечественными инженерными справочниками, но особенно широко область уплотнительной техники представлена зарубежными публикациями.