© к.т.н. Шепелёв В.А., инж. Шепелёв А.В.
Компактное в осевом направлении торцевое уплотнение взамен Goetze и Trelleborg
Для обеспечения герметичности валов различного оборудования, где осевые размеры ограничены, находят применение компактные в осевом направлении торцевые уплотнения, например, выпускаемые западными компаниями Goetze и Trelleborg (см. Рис 1). Конструктивно уплотнение содержит два одинаковых кольца пары трения [достаточно сложной формы] и два одинаковых вторичных уплотнительных кольца [высокой точности изготовления]. На сайтах некоторых торговых компаний в России, занимающихся перепродажей изделий иностранного производства, мы нашли рекламные тексты, информация на которых не совсем и не всегда соответствуют действительности. Эта информация, как оказалось, может вводить в некоторое заблуждение разработчиков и изготовителей российского оборудования. Кроме того, реклама и продвижение западной продукции никак не способствует импортозамещению и развитию высокотехнологичного сектора нашей экономики, в особенности, в условиях санкций от европейских стран.
Рис. 1. Эскиз компактного в осевом направлении торцевого уплотнения Goetze и Trelleborg DO с обозначениями размеров уплотнительной камеры.
Прецизионное изделия [Goetze и Trellborg DO] изготавливаются из чугуна, фактически заменяют сальниковое уплотнение, либо пыльник, но не всегда способны работать надежно и долго в рабочих жидкостях при высоких скоростях скольжения до 3...10 м/с и перепадах давления до 3 Бар, как указывается на некоторых сайтах рекламных компаний; это связано как с конструктивными особенностями самого торцевого уплотнения, так и применяемым материалом для колец его пары трения. На эскизе (см. Рис. 2) приведена установка компактного торцевого уплотнения Goetze (Trellborg DO).
Рис. 2. Уплотнительная камера оборудования с торцевым уплотнением Goetze [Trelleborg DO].Особенности и недостатки конструкции
Анализ конструкции уплотнений Goetze и Trelleborg DO выявил следующие недостатки:- сложная технология изготовления как колец пар трения, так и ответных корпусных деталей повышает конечную цену изделий;
- узкий диапазон степеней обжатия резиновых уплотнительных колец для обеспечения работоспособности уплотнения, как следствие - резиновые уплотнительные кольца с меньшими допусками намного сложнее в изготовлении и существенно дороже стандартных;
- сложная форма поперечного сечения колец пар трения с переходами от толстых сечений к тонким ограничивает возможность применения современных твердых износостойких хрупких карбидокремниевых и металлокерамических материалов; в случае применения упомянутых выше перспективных материалов в эксплуатации резко возрастает вероятность ускоренного выхода из строя колец пар трения вследствие возникновения критических механических и температурных напряжений;
- малый допускаемый осевой износ колец пар трения из-за применения резиновых уплотнительных колец, которые не только обеспечивают герметичность, но и создают осевое усилие сжатия для обеспечения необходимого начального контактного давления в паре трения, а также для передачи крутящего момента; резиновые уплотнительные кольца имеют большую остаточную деформацию сжатия, их упругие свойства значительно теряются в эксплуатации по сравнению с пружиной, всё это в комплексе отрицательно влияет на надежность и герметичность уплотнения, уменьшается срок его службы, поэтому не зря в инструкции по эксплуатации на эти изделия указывается необходимость полной замены уплотнения на новое после каждой разборки оборудования;
- наконец, монтаж этого торцевого уплотнения требует специального приспособления согласно той же инструкции.
Решение вышеупомянутых недостатков возможно, например, путём применения конструктивного решения специального компактного в осевом направлении торцевого уплотнения (см. Рис 3), которое изготавливается по Патенту РФ №53744. Предлагаемое нами техническое решение уплотнения содержит пару трения из колец более простой геометрической формы - неподвижное контркольцо с Г-образной резиновой манжетой и ответное подвижное в осевом направлении кольцо пары трения, специальную волновая пружина сжатия из нержавеющей стали от компании Smalley, вторичное уплотнительное резиновое кольцо. Передача крутящего момента от вращающегося вала к подвижному в осевом направлении кольцу пары трения обеспечивается за счет стопорного винта.
Рис. 3. Уплотнительная камера с компактным торцевым уплотнением.
Предлагаемое нашей группой техническое решение специального торцевого уплотнения обеспечивает не только решение вышеуказанных недостатков уплотнений Goetze (Trellborg DO), но и способно работать в жидкостях при более высоких PV [при скоростях скольжения до 10 м/c и перепадах давления до 7 бар], т.е. обладает лучшими характеристиками, большей надежностью, сроком службы и меньшей ценой. Кроме того, это торцевое уплотнение является ремонтопригодным, не требует замены на новое при каждой разборке оборудования. Фотография готового опытного образца торцевого уплотнения показана ниже (см. Фото).
Фото. Специальное компактное в осевом направлении торцевое уплотнение взамен Goetze и Trelleborg DO.