Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика, страница 125

Качество рассматриваемого уплотнения зависит 'от способа компоновки уплотнительного узла относительно уплотняемой среды и герметизации подвижного в осевом направлении кольца. Наиболее рациональной является схема с наружным подводом жидкости к уплотнительным пояскам (см.

рис. 393, а и 395), при котором улучшается отвод тепла от места трения, а также уменьшается вероятность попадания в зазор между уплотнительными кольцами твердых частиц, которому в этом случае противодействует центробежная сила. Работа торцового уплотнения во многом зависит от герметизации и способа обеспечения осевого перемещения подвижного в осевом направлении кольца.

Наиболее пригодными для герметиаации этого соединения при нормальных температурах являются резиновые кольца круглого сечения. При работе в условиях высоких температур и агрессивных сред применяется металлический сильфон (рис. 393, б и в). Металлический сильфон одновременно используют и в качестве пружины для соадания уплотняющего усилия в осевом направлении. Надлежащим размещением торцовых поверхностей колец относительно эффективного диаметра сильфона (рис. 396, а) можно также регулировать контактное давление на торцовых поверхностях уплотнительных колец в зависимости от рабочего давления уплотняемой среды.

При разработке торцовых уплотнений с сильфоном необходимо учесть воэможность возникновения резонансных явлений и в частности явлений, обусловленных крутильными колебаниями, вызываемыми силами трения между скользящими поверхностями колец. Изменения величины этой силы вызовут колебания в закрутке сильфона, амплитуда которых может при известных условиях недопустимо возрасти. Воэможность подобных колебаний особенно реальна при малой скорости, когда движение вращающегося кольца фактически чередуется с остановками. Сильфон при остановке кольца будет закручиваться до тех пор, пока его сопротивление кручению не превысит силу трения покоя. После того бредиид диомед слльраел Рис.

396. Схемы торцового уплотиеиия с прижимом ползюкиого кольца с помощью сильфоиа (а) и магвиткого взаимо- действия (6). как вращающееся кольцо придет в движение коэффициент трения понизится и энергия закрученного сильфона вызовет заброс угловой скорости кольца с переходом его через равновесное положение и последующей остановкой; после этого цикл повторится. для поджима подвижного в осэвом направлении кольца к неподвижному обычно применяются одно- (см.

рис. 393, б и в) и много- пружинные (см. рис. 393, а и г) устройства. Недостатками устройства первого типа являются трудность обеспечения равномерного .прижима (создания уплотняющего давления) по всей торцовой поверхности уплотннтельных колец, а также габаритные ограничения в осевом направлении. Применение многопружиниых устройств упрощает регулирование усилия поджима, которое в этом случае достигается иаменением количества пружин. Кроме того, последние устройства имеют меньшую, чем однопружинные, длину в осевом направлении. Пружину можно устанавливать как на невращающейся, так и, вращающейся детали, однако во избежание завихрения жидкости,' создающегося вращающейся пружиной, ее рекомендуется устанавливать на невращающейся детали.

Предварительное прижатие подвижного в осевом направлении кольца к неподвижному в некоторых конструкциях торцовых уплотнений осуществляется силами магнитного взаимодействия. В этой схеме (рис. 396, б) посаженное в корпусе кольцо, изготовленное из магнитного сплава, создает магнитные силы, которые притягивают подвижное кольцо из ферромагнитного материала.

Это обеспечивает равномерное прижатие подвижного кольца к неподвижному, а также высокую герметичность уплотнения, обусловленную частично силами молекулярного взаимодействия. При применении уплотнения с магнитным прижимом жидкость не должна быть загрязнена стальными частицами, для чего перед уплотнением устанавливается магнктный уловитель (см. стр. 560).

а) б~ б~ г~ д) Рис. оз7. Схемы уотройотз для принудительного ведения уплотни тельного кольца Уплотнения этого типа, выпускаемые некоторыми иностранными фирмами, рекомендуются для давлений уплотняемой среды 210 кГ/ске при Зт5' С. Для того чтобы исключить передачу крутящего момента, обусловленного трением колец, через эластичный поджимной элемент, в уплотнениях большого размера применяют устройства для предотвращения от проворачивания подвижного в осевом направлении уплотнительного кольца. Для этого применяют различные механические средства фиксации с помощью шпонки (рис. 397, а), штифта (рис. 397, б), шлицев (рис.

397, в) и пр., иэ которых наиболее совершенным является многошлицевое соединение. При небольших размерах уплотнения крутящий момент передается подвижному кольцу уплотнения через сильфон или поджимную пружину. Концы витков пружины в сжатом состоянии закрепляются в пазах соответствующих деталей (рис. 397, д). Торцовое уплотнение из неметаллнческих материалов. Представляет интерес торцовое уплотнение, одно иэ колец которого изготовлено иа фторопласта, твердой резины и прессованной древесины. Подобное уплотнение допускает более высокие, чем манжетные уплотнения, давления жидкости, обладает малым трением, менее точно в изготовлении и обеспечивает высокие герметичность и срок службы (до $0000 ч и более).

Схема подобного кольца показана на рис. 398. Контактная часть ориентирующегося кольца а выполнена из твердой резины .(твердость по Шору 95). Рве. 398. Схемы торцового уввотвеввя с реаввоеым увлотвитевьвым элемевтом Надежность н срок службы етого уплотнения зависят ст формы кольца, которое должно быть достаточно жестким, чтобы противодействовать радиальным силам давления уплотняемой среды и обеспечивать приработку. Этим условиям наиболее полно отвечает кольцо а трапециевидной формы.

В отличие от торцового уплотнения с кольцами, изготовленнымииз твердого материала, козффициент разгрузки Й = г; г; , ', рассматриваемого уплотнения тг ™ несколько изменяется с повышением давления, что обусловлено изменением диаметров г(ги г(е кольца под действием давления жидкости, а также деформацией его кромки со стороны рабочей среды. В результате действия этих факторов образуется щель, сужающаяся в направлении утечек жидкости, вследствие чего соответственно повышается разгружающий эффект давления жидкости, затекающей в зту щель. Для уменьшения влияния давления на козффициент разгрузки уменьшают размер консольной части г кольца а. УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИИ И ТЕМПЕРАТУР Для герметизации подвижных соединений, предназначенных для работы под высоким давлением (500 кГ/сме и выше), применяют мягкие уплотнительные кольца и набивки, а также металлические или комбинированные кольца из мягкого и жесткого материалов.

Резиновые уплотнительные кольца могут применять, если исключить возможность выдавливания резины в зазор при относительно высоких давлениях (8000 — 10 000 кГ!сме). В качестве защитного кольца в этом случае применяют неразрезное металлическое кольцо фасонного сечения, которое расширяясь под действием сил давления жидкости, полностью устраняет зааор в соединении. На рис. 399 представлены схемы уплотнительных устройств для высоких давлений среды, действие которых основано на использовании принципа нескомпенсированных площадей, заключающегося в том, что жидкость воздействует на уплотнительный элемент через промежуточное устройство, усиливающее зто воздействие.

Типичным уплотнением етого типа является уплотнение с помощью Т-образного уплотняющего кольца 1 из синтетического каучука (рис. 399, а), к которому с обеих сторон прилегают по несколько разревных опорных колец 2 малого сечения ив более жесткого., но упругого материала (например, фторопласта-4). Усилие, развиваемое давлением р жидкости на Т-образное кольцо, передается на соответствующие, в зависимости от направления давления, опорные кольца 2, которые, деформируясь под действием этого давления в радиальном направлении, герметивируют зазор, устраняя воэможность выдавливания в него резинового Т-образного кольца.

Контактное давление опорного кольца может быть вычислено бев учета жесткости материала по выражению о — р т. р Рр где Р, и Р, — торцовые поверхности соответственно Т-образ- ного и опорного колец. Поскольку площадь Т-образного кольца больше площади опорного кольца (Р„ > г",),последнее будет поджиматься к сопряженным поверхностям с контактным давлением, превышающим давление 'ч уплотняемой среды. Это уплотнение пригодно для работы при давлениях до $500 кГ/сма и выше, Уплотнение подобной схемы, предназначенное для давлений 700 кГ(сма, показано на рис. 399, б. Давлениежидкости, действующее на резиновое коль- цо 1, расширяет, сжимает а1 й проставочные кольца 2, прижимая их к уплотнив- Рвс.

399. Схемы уплотнений для агрегамым поверхностям, Под- тоз выселял лавлезвй бором величины площади резинового кольца 1, на которую действует давление жидкости, и площади проставочных колец 2 можно получить требуемое усиление контактного давления. Для обеспечения герметичности при малых давлениях должно быть предусмотрено некоторое расширение концов губок (уса) по сравнению с основанием. Высота этих губок не должна быть излишне большой, поскольку увеличение ее связано с повышением трения. Для давлений 1500 кГ~сма применяют также рассмотренные ранее Е-образные манжеты (см. рис. 369, в) с чугунным поршневым кольцом и, цредохраняющим манжету от выдавливания в завор, 9! т.