Навигация по таблицам
- Таблица 1: Технические характеристики сальниковых набивок
- Таблица 2: Области применения по типам сред
- Таблица 3: Коэффициенты трения и износостойкость
- Таблица 4: Стандартные размеры сечений
Таблица 1: Технические характеристики сальниковых набивок
| Тип набивки | Температура, °C | Давление, МПа | pH устойчивость | Коэффициент трения | Плотность, г/см³ |
|---|---|---|---|---|---|
| Графитовая (ТРГ) | -200...+560 | до 20 | 0-14 | 0.05-0.08 | 1.2-1.5 |
| PTFE чистый | -200...+260 | до 15 | 0-14 | 0.04-0.10 | 2.1-2.3 |
| PTFE графитонаполненный | -200...+300 | до 25 | 0-14 | 0.06-0.12 | 1.5-1.9 |
| Арамидная (Кевлар) | -190...+250 | до 16 | 2-12 | 0.15-0.25 | 1.4-1.5 |
| Арамидная с PTFE | -70...+280 | до 20 | 0-14 | 0.08-0.15 | 1.1-1.5 |
Таблица 2: Области применения по типам сред
| Рабочая среда | Графитовая | PTFE | Арамидная | Комбинированная |
|---|---|---|---|---|
| Вода, пар | Отлично | Отлично | Хорошо | Отлично |
| Кислоты сильные | Хорошо | Отлично | Ограниченно | Отлично |
| Щелочи | Хорошо | Отлично | Ограниченно | Хорошо |
| Углеводороды | Отлично | Хорошо | Хорошо | Отлично |
| Абразивные среды | Хорошо | Ограниченно | Отлично | Отлично |
| Окислители | Ограниченно | Отлично | Ограниченно | Хорошо |
Таблица 3: Коэффициенты трения и износостойкость
| Материал набивки | Коэффициент трения по стали | Износостойкость | Скорость скольжения, м/с | Теплопроводность, Вт/м·К |
|---|---|---|---|---|
| Терморасширенный графит | 0.05 | Высокая | до 15 | 40-100 |
| PTFE | 0.04-0.10 | Средняя | до 5 | 0.25 |
| Арамид (Кевлар) | 0.15-0.25 | Очень высокая | до 10 | 0.04 |
| Арамид + PTFE | 0.08-0.15 | Высокая | до 8 | 0.15 |
| Графит + PTFE | 0.06-0.12 | Высокая | до 12 | 15-30 |
Таблица 4: Стандартные размеры сечений
| Квадратное сечение, мм | Круглое сечение, мм | Допуск, мм | Применение |
|---|---|---|---|
| 8×8 | Ø 8 | ±0.3 | Малая арматура, приборы |
| 10×10 | Ø 10 | ±0.4 | Арматура DN15-50 |
| 8×8 | Ø 8 | ±0.3 | Насосы, арматура DN50-100 |
| 10×10 | Ø 10 | ±0.4 | Центробежные насосы |
| 12×12 | Ø 12 | ±0.4 | Средние насосы, компрессоры |
| 16×16 | Ø 16 | ±0.5 | Крупные насосы DN200+ |
| 20×20 | Ø 20 | ±0.6 | Большие агрегаты |
| 25×25 | Ø 25 | ±0.8 | Крупногабаритное оборудование |
Оглавление статьи
Введение в сальниковые набивки
Сальниковые набивки представляют собой критически важные уплотнительные элементы, обеспечивающие герметизацию подвижных и неподвижных соединений в промышленном оборудовании. Современные технологии производства позволили создать высокоэффективные безасбестовые материалы, которые значительно превосходят традиционные решения по эксплуатационным характеристикам и безопасности.
Основное назначение сальниковых набивок заключается в предотвращении утечек рабочих сред через зазоры между подвижными элементами оборудования, такими как валы насосов, штоки арматуры и поршни компрессоров. При этом набивка должна обеспечивать минимальное сопротивление движению, длительный срок службы и стабильность характеристик в широком диапазоне рабочих условий.
Графитовые сальниковые набивки
Терморасширенный графит представляет собой революционный материал для изготовления сальниковых набивок, обладающий уникальным сочетанием свойств. Процесс производства включает химическую обработку природного графита кислотами с последующим термическим расширением, что приводит к образованию материала с исключительными уплотнительными характеристиками.
Технические характеристики графитовых набивок
При коэффициенте теплопроводности графита 40-100 Вт/м·К и толщине набивки 10 мм, теплоотвод составляет Q = λ × S × ΔT / δ, где λ - теплопроводность, S - площадь, ΔT - разность температур, δ - толщина.
Графитовые набивки демонстрируют исключительную химическую инертность, выдерживая воздействие большинства агрессивных сред в диапазоне pH от 0 до 14. Рабочая температура от -200°C до +560°C позволяет использовать их в криогенных установках и высокотемпературных процессах. Давление до 20 МПа обеспечивает применимость в большинстве промышленных систем.
Преимущества графитовых набивок
Коэффициент трения по стали составляет всего 0.05, что в 10 раз меньше традиционных асбестовых материалов. Это обеспечивает минимальный износ валов и значительное снижение энергопотребления. Самосмазывающиеся свойства материала исключают необходимость внешней смазки, а высокая теплопроводность эффективно отводит тепло от зоны трения.
PTFE (фторопластовые) набивки
Политетрафторэтилен, известный под торговыми марками Тефлон или фторопласт, представляет собой уникальный полимер с исключительными антифрикционными и химическими свойствами. PTFE набивки изготавливаются из специально обработанных волокон фторопласта различными способами плетения для оптимизации эксплуатационных характеристик.
Химическая стойкость PTFE
PTFE демонстрирует практически абсолютную химическую инертность, устойчив к воздействию концентрированных кислот, щелочей, растворителей и окислителей. Материал сохраняет стабильность в диапазоне pH от 0 до 14, что делает его незаменимым в химической промышленности. Особую ценность представляет стойкость к сильным окислителям, таким как диоксид хлора, где PTFE часто является единственным практически применимым решением.
Рабочий температурный диапазон чистого PTFE составляет от -200°C до +260°C, при этом материал сохраняет эластичность даже при криогенных температурах. Графитонаполненные модификации расширяют верхний предел до +300°C и улучшают теплопроводность.
Модификации PTFE набивок
Экспандированный PTFE обладает улучшенной сжимаемостью и восстанавливаемостью, что обеспечивает лучшую герметизацию при переменных нагрузках. Графитонаполненный PTFE сочетает химическую стойкость фторопласта с теплопроводностью графита, что особенно важно для высокоскоростного оборудования.
Для PTFE набивки сечением 10×10 мм требуемое усилие поджатия F = P × A × k, где P - рабочее давление, A - площадь контакта, k - коэффициент поджатия (1.5-2.0 для PTFE).
Арамидные (кевларовые) набивки
Арамидные волокна, представленные торговой маркой Кевлар, обладают исключительной механической прочностью, сравнимой с прочностью стали при значительно меньшей плотности. Эти синтетические волокна на основе полипарафенилен-терефталамида обеспечивают превосходную стойкость к абразивному износу и механическим нагрузкам.
Механические свойства арамидных набивок
Прочность на разрыв арамидных волокон достигает 3000-4000 МПа, что обеспечивает исключительную стойкость к экструзии и выдавливанию из сальниковой камеры. Рабочее давление до 16 МПа при температуре до 300°C делает арамидные набивки оптимальным выбором для тяжелых условий эксплуатации.
Арамидные набивки особенно эффективны в абразивных средах, где их высокая стойкость к механическому воздействию обеспечивает длительный срок службы. В плунжерных насосах, перекачивающих среды с твердыми включениями, арамидные набивки демонстрируют срок службы в 2-3 раза больше традиционных материалов. Рабочая температура до 250°C при сохранении всех механических свойств делает их подходящими для большинства промышленных применений.
Ограничения арамидных набивок
Чистые арамидные набивки имеют ограниченную химическую стойкость в сильнокислых и щелочных средах (pH 2-12). Коэффициент трения 0.15-0.25 выше, чем у графитовых и PTFE материалов, что может потребовать более мощного привода оборудования. При температурах выше 250°C происходит постепенная деградация волокон, поэтому для высокотемпературных применений рекомендуется переход на графитовые набивки.
Комбинированные набивки
Современная тенденция в производстве сальниковых набивок направлена на создание комбинированных материалов, объединяющих преимущества различных волокон. Такой подход позволяет оптимизировать эксплуатационные характеристики для специфических условий применения.
Арамид с PTFE пропиткой
Сочетание механической прочности арамидных волокон с антифрикционными свойствами PTFE создает набивку с оптимальным балансом характеристик. Коэффициент трения снижается до 0.08-0.15, а химическая стойкость расширяется до полного диапазона pH 0-14. Такие набивки эффективны в центробежных насосах с высокими скоростями вращения.
Графит-PTFE композиции
Графитонаполненные PTFE волокна с армированием арамидными нитями обеспечивают исключительную комбинацию свойств: низкий коэффициент трения графита, химическую стойкость PTFE и механическую прочность арамида. Рабочая температура до 300°C при давлении до 25 МПа покрывает большинство промышленных применений.
Плетение "зебра"
Диагональное плетение с чередованием различных материалов (например, графитонаполненного PTFE и арамидных волокон) создает структуру с градиентными свойствами. Внешние слои обеспечивают износостойкость, а внутренние - герметизацию и низкое трение.
Для насоса с абразивной средой при T=150°C, P=12 МПа оптимальна комбинация: внешние кольца - арамид, средние - графит-PTFE, внутренние - чистый PTFE.
Критерии выбора набивки
Правильный выбор сальниковой набивки требует комплексного анализа рабочих условий и характеристик оборудования. Основными факторами являются тип и параметры рабочей среды, температурно-давленный режим, скорость движения уплотняемых элементов и требования к утечкам.
Анализ рабочей среды
Химическая агрессивность среды определяет требования к материалу набивки. Для кислых сред (pH менее 3) предпочтительны PTFE набивки, для щелочных (pH более 11) - графитовые или PTFE. В нейтральных средах выбор определяется температурно-давленными условиями и требованиями к трению.
Абразивность среды критична для долговечности набивки. При содержании твердых частиц более 5% рекомендуются арамидные или комбинированные набивки с арамидным армированием. Чистые графитовые и PTFE материалы в таких условиях быстро изнашиваются.
Температурно-давленный режим
При температурах выше 300°C выбор ограничен графитовыми набивками. В диапазоне 150-300°C возможно применение всех типов материалов с учетом других факторов. При криогенных температурах ниже -100°C оптимальны PTFE и графитовые набивки.
Динамические условия
Скорость скольжения более 5 м/с требует применения графитовых или специальных высокоскоростных PTFE набивок. Частые пуски-остановы предъявляют повышенные требования к восстанавливаемости материала, что делает предпочтительными экспандированные PTFE набивки.
Монтаж и обслуживание
Правильный монтаж сальниковой набивки критичен для достижения расчетных эксплуатационных характеристик. Нарушение технологии установки может привести к преждевременному выходу из строя как самой набивки, так и оборудования.
Подготовка сальниковой камеры
Перед установкой новой набивки необходимо тщательно очистить сальниковую камеру от остатков старого материала и загрязнений. Все поверхности должны быть проверены на отсутствие повреждений, коррозии и износа. Шероховатость поверхностей не должна превышать Ra 3.2 мкм для графитовых набивок и Ra 1.6 мкм для PTFE.
Состояние вала критично для работы набивки. Твердость поверхности должна быть не менее HRC 45 для арамидных набивок и HRC 40 для графитовых. Биение вала не должно превышать 0.05 мм для высокоскоростного оборудования.
Технология установки
Кольца набивки нарезаются со смещением стыков на 90° или 120° для обеспечения равномерного распределения нагрузки. Длина каждого кольца рассчитывается по формуле L = π × D + k × S, где D - диаметр вала, S - сечение набивки, k - коэффициент натяжения (1.02-1.05).
Начальное усилие поджатия составляет 50-70% от максимального рабочего. После приработки (50-100 часов работы) производится довжатие до рабочего усилия.
Контроль и техническое обслуживание
Регулярный контроль состояния сальникового уплотнения включает измерение утечек, температуры набивки и усилия на приводе. Нормальная утечка для центробежных насосов составляет 1-3 капли в минуту, для поршневых машин - практически нулевая.
Температура набивки не должна превышать 80°C при работе с водой и 120°C с углеводородами. Превышение указывает на недостаточную смазку или чрезмерное поджатие. Увеличение момента на валу более чем на 30% от номинального свидетельствует о необходимости регулировки или замены набивки.
