Сальниковые набивки

Ресурс уплотнения определяется его конструкцией, физическими свойствами и параметрами (давлением, температурой) уплотняемой жидкости, условиями эксплуатации (допустимыми протечками, окружной скоростью, вибрациями и биениями вала). Наряду с этим ресурс в значительной мере зависит от правильного выбора сальниковой набивки, которая должна обладать комплексом определенных физика механических свойств; причем различные свойства приобретают главенствующее значение в различных условиях эксплуатации. К числу важнейших требований к набивке относятся механическая прочность, пластичность и износостойкость, хорошая смазывающая способность, обеспечиваются низкий коэффициент трения, химическая, термическая и радиационная стойкость, низкий коэффициент теплового расширения и по возможности наиболее высокий коэффициент теплопроводности. Набивка не должна вызывать интенсивной электрохимической коррозии вала, не подвергаться старению и в то же время должна быть достаточно дешевой.

Отечественная промышленность выпускает широкий ассортимент мягких волокнистых набивок (ГОСТ 5152—77), основу которых составляют волокна из хлопка, пеньки, джута, асбеста, капрона, стекла, графита и других материалов. Для уплотнений роторов применяют в основном плетеные набивки с различными способами плетения: сквозное, оплеточное, диагональное, мультиплексное. Набивки диагонального и мультиплексного плетения обладают большой плотностью, механической прочностью и износостойкостью, а также на 30—50 % снижают интенсивность изнашивания поверхности вала [5].

Для повышения прочности и придания набивке необходимых физико-механических свойств, в частности для повышения теплопроводности, к основным волокнам добавляют некоторые цветные металлы или их сплавы в виде проволоки, фольги, порошков и узких полосок. Для уменьшения электрохимической коррозии в набивку добавляют так называемый «жертвенный металл» в виде алюминиевой или цинковой пудры, который смещает потенциал набивки в сторону отрицательных значений (катодная защита). Одновременно рекомендуется наносить на контактные поверхности вала и сальниковой коробки антикоррозионные покрытия (диффузионное хромирование, азотирование, плазменное напыление, наплавка и т. д.).

Антифрикционные свойства набивки повышают за счет ее пропитки жидкими нефтяными маслами, консистентными смазками (технический вазелин, петролатум, пушечная смазка), а также высокомолекулярными углеводородами метанового ряда (парафин, озокерит, церезин). Для этой же цели в набивку добавляют кристаллический (чешуйчатый) графит и молибдендисульфид. Эти порошковые материалы существенно повышают также химическую и термическую стойкость набивки, увеличивают ее теплопроводность.

В качестве пропиточного материала широко используется суспензия фторопласта-4, который отличается высокой стойкостью в наиболее агрессивных средах, однако теряет уплотняющие свойства под действием излучения. Из фторопластовых волокон (фторолон, полифен) изготавливают набивку, которая применяется в уплотнениях химических насосов нег радиоактивных контуров при низких окружных скоростях и давлениях, так как фторопласт обладает большим значением температурного коэффициента линейного расширения и большой хладотекучестью, т. е. способностью приобретать необратимые деформации при малых нагрузках, малой износостойкостью при сухом трении, особенно при повышенных окружных скоростях вала [2].

Зарубежные фирмы для производства сальниковых набивок широко используют тонковолокнистый политетрафторэтилен (ПТФЭ) и графитовые волокна [10]. Плетеные набивки из ПТФЭ обладают высокой химической стойкостью и низким коэффициентом трения, однако из-за плохой теплопроводности применение их ограничивается сравнительно низкими окружными скоростями. Волокнистые плетеные графитовые набивки наряду с высокой химической стойкостью и отличными антифрикционными свойствами имеют высокую теплопроводность, благодаря чему обеспечивается хороший отвод тепла от поверхностей трения. Сальники с такими набивками успешно конкурируют с механическими торцовыми уплотнениями даже при сравнительно высоких (до 30 м/с) окружных скоростях.