Сальниковая набивка для насосов: назначение и особенности

Любое вращающееся оборудование сталкивается с проблемой герметизации подвижных соединений. В центробежных насосах, перекачивающих жидкость под давлением, нужно надежно изолировать зону, где вал выходит из корпуса. Если этого не сделать, рабочая среда неизбежно начнет просачиваться наружу, что приводит к потерям продукта, загрязнению окружающей среды, преждевременному износу механизмов.

Сальниковая набивка остается одним из самых проверенных временем вариантов для решения этой задачи. Она представляет собой эластичный уплотнительный материал, который закладывается в специальную камеру вокруг вала, прижимается крышкой. Простота конструкции, доступность, способность работать в самых разных условиях делают этот вид уплотнения востребованным на промышленных объектах, в системах водоснабжения, энергетике.

Зачем насосам нужна герметизация

Подвижные соединения в насосах всегда являются потенциальной зоной утечки.

Корпус насоса, внутри которого создается повышенное давление, должен оставаться герметичным, но при этом через его стенку проходит вал, передающий вращение от двигателя к рабочему колесу. Между вращающимся валом и неподвижным корпусом неизбежно появляется зазор, через который жидкость стремится вырваться наружу.

Герметизация этого узла выполняет сразу несколько важных задач:

1. Она предотвращает потери перекачиваемой среды, будь то вода, нефтепродукты или химически активные жидкости.

2. Защищает подшипниковые узлы, окружающее оборудование от попадания влаги и агрессивных веществ.

3. Снижает риск аварий, обеспечивает безопасность персонала.

Для разных условий эксплуатации разработаны особые типы уплотнений, но сальниковая набивка остается классическим решением — она работает там, где другие способы оказываются слишком сложными или дорогими.

Что такое сальниковая набивка

Под этим термином понимают уплотнительный материал, который закладывают в зазор между валом и корпусом для предотвращения утечек. Традиционно набивку изготавливают в виде шнура квадратного или круглого сечения, сплетенного из различных волокон.

Она обладает достаточной эластичностью, чтобы плотно заполнить камеру, и при этом сохраняет способность скользить по вращающемуся валу без катастрофического износа.

Материалы для сальника могут содержать графитовые пропитки, фторопластовые включения или металлические нити для улучшения эксплуатационных характеристик. Основная особенность такого уплотнения заключается в том, что небольшое количество протечек допускается специально — они обеспечивают смазку, охлаждение контактной пары, продлевая срок службы как изделия, так и защитной втулки вала.

История развития сальниковых уплотнений

Само название берет начало в те времена, когда для уплотнения использовали пропитанную жиром пеньку или хлопчатобумажные шнуры. Натуральные волокна вымачивали в маслах или животных жирах, что позволяло им дольше сохранять эластичность, меньше изнашиваться при трении о металл.

С развитием промышленности требования к уплотнениям ужесточались: росли давления, температуры, появлялись агрессивные среды. В середине XX века широкое распространение получили асбестовые набивки, стойкие к нагреву, химическому воздействию.

Позже начали использовать графитированные материалы и фторопласты, которые обеспечивали низкий коэффициент трения, а также высокую химическую стойкость.

Сегодня ассортимент сальниковых набивок включает множество типов, от бюджетных хлопчатобумажных до высокотехнологичных углеродных и металлизированных, способных работать при температурах до нескольких сотен градусов.

Устройство сальникового узла насоса

Конструкция сальникового уплотнения в насосе достаточно проста и отработана десятилетиями эксплуатации:

1. В корпусе насоса выполнена расточка, образующая сальниковую камеру. В эту полость закладывается сальниковый шнур, который располагается вокруг вала или защитной втулки.

2. С наружной стороны камера закрывается грундбуксой — специальной крышкой, которая поджимает сальник с помощью шпилек или откидных болтов.

3. При затягивании грундбуксы уплотнитель сжимается в осевом направлении, а поскольку материалпрактически несжимаем, она расширяется в радиальном направлении, плотно прижимаясь к стенкам камеры, поверхности вала. Так создается уплотнительный барьер.

4. В некоторых конструкциях предусмотрено фонарное кольцо — перфорированная втулка, устанавливаемая в средней части набивки, через которую подается смазка или запирающая жидкость для улучшения условий ;работы.

Основные функции

Главная задача набивки — обеспечить герметичность вращающегося вала, но этим ее функции не ограничиваются. При работе насоса в зоне контакта уплотнения с валом неизбежно возникает трение, сопровождающееся выделением тепла.

Качественная набивка должна отводить часть этого тепла, сохраняя стабильные свойства при нагреве. Одновременно она работает как смазывающий элемент: пропиточные составы или сам материал изделия могут снижать коэффициент трения, предотвращая катастрофический износ вала.

Еще одна функция — демпфирование вибраций. Мягкая эластичная структура набивки способна гасить небольшие биения вала, возникающие из-за несоосности или гидравлических нагрузок.

Наконец, уплотнитель служит барьером для абразивных частиц, которые могут присутствовать в перекачиваемой среде, защищая поверхность вала от разрушения.

Материалы изготовления

Выбор материала для сальниковой набивки определяет ее работоспособность в конкретных условиях. Традиционные асбестовые версии до сих пор используются там, где требуется термостойкость и химическая инертность, хотя экологические нормы постепенно ограничивают применение асбеста. Хлопчатобумажные или льняные набивки подходят для воды и нейтральных сред при невысоких температурах.

Фторопластовые материалы отличаются исключительной химической стойкостью и низким трением, но уступают по теплопроводности.

Графитовые набивки хорошо работают при высоких температурах и давлениях, обладают способностью к самосмазыванию. Для тяжелых условий применяют комбинированные варианты с включением латунной или нержавеющей проволоки, повышающей теплопроводность и прочность.

Пропитки также играют важную роль: графит, дисульфид молибдена, жировые составы или суспензии фторопласта снижают трение, продлевают ресурс.

Конструктивные виды сальниковых набивок

По способу изготовления набивки делятся на несколько типов:

1. Плетеные получают переплетением нитей основы, что создает пористую структуру, хорошо удерживающую смазку, легко обжимаемую. Они наиболее распространены и выпускаются в виде квадратного или круглого шнура.

2. Крученые изготавливают скручиванием волокон в жгут — это более простой и дешевый вариант, но с меньшей механической прочностью.

3. Скатанные представляют собой массу, спрессованную из волокон со связующим, они плотнее и меньше проницаемы.

4. Формованные кольца, которые изготавливают под конкретный размер насоса — они обеспечивают более точную посадку и равномерное обжатие. В зависимости от конструкции набивки могут иметь сердечник из другого материала, армироваться проволокой или содержать специальные добавки для улучшения отвода тепла.

Рабочие среды и совместимость

Сальниковая набивка должна быть химически совместима с перекачиваемой средой, иначе быстрое разрушение материала приведет к потере герметичности. Для воды и водяного пара подходят хлопчатобумажные, льняные и асбестовые сальники с соответствующими пропитками. Нефтепродукты и углеводороды требуют использования маслостойких материалов — фторопласта или специальных графитированных составов.

Кислоты и щелочи агрессивны к большинству натуральных волокон, здесь применяют фторопластовые или углеродные набивки. Щелочные среды также хорошо переносятся асбестовыми материалами. Важным параметром является значение pH среды: для большинства универсальных уплотнителей допустим диапазон от 5 до 11, но специальные версии могут работать в более широких пределах. При выборе уплотнителя обязательно учитывают наличие абразивных частиц в среде, так как они резко ускоряют износ как самого изделия, так и вала.

Температурные и скоростные ограничения

Каждый тип сальниковой набивки имеет ограничения по температуре и скорости скольжения. Хлопчатобумажные и льняные материалы работают до 100-130 градусов Цельсия, при превышении они обугливаются и теряют прочность.

Асбестовые выдерживают до 300-400 градусов, а специальные графитовые могут работать при 500-600 градусах.

Фторопластовые ограничены температурами порядка 250-300 градусов из-за размягчения полимера. По скорости скольжения ограничения еще жестче: стандартные набивки рассчитаны на 2-5 метров в секунду, высокоскоростные модификации с графитом и металлическими нитями могут работать при 10-15 м/с, а специальные углеграфитовые материалы допускают скорость до 20 м/с и более.

Превышение скоростных или температурных лимитов ведет к быстрому перегреву, выгоранию пропиток и разрушению сальника. При выборе важно учитывать оба параметра одновременно, так как при высокой скорости и высокой температуре условия становятся экстремальными даже для специальных материалов.

Типичные проблемы при эксплуатации

Даже правильно подобранная сальниковая набивка может доставлять хлопоты при нарушении правил монтажа или эксплуатации:

• Чрезмерная затяжка грундбуксы. Избыточное усилие сжатия приводит к перегреву, быстрому износу набивки и повреждению вала.
• Недостаточная затяжка вызывает неконтролируемые протечки и вымывание материала.
• Неравномерный износ часто связан с биением вала или его несоосностью с корпусом насоса.
• Перегрев сальниковой камеры может быть следствием недостаточного охлаждения, высокой скорости вращения или неправильно выбранного материала.
• Закоксовывание набивки происходит при работе с нефтепродуктами без специальных пропиток.
• Химическое разрушение материала случается при ошибках в подборе совместимости со средой.

Многие проблемы решаются правильным монтажом с соблюдением технологии укладки колец, контролем усилия затяжки и своевременным обслуживанием.

Сравнение с торцевыми механическими уплотнениями

Альтернативой сальниковым набивкам выступают торцевые механические уплотнения, которые в последние десятилетия активно используются в насосах.

Основное отличие заключается в принципе работы: торцевое уплотнение использует пару полированных колец, одно из которых вращается с валом, другое неподвижно, а герметизация достигается за счет плотного прилегания торцевых поверхностей.

Сальниковая набивка работает иначе — она просто заполняет зазор и прижимается к валу. Преимущества торцевых уплотнений очевидны: минимальные утечки (практически нулевые), меньший износ вала, более высокая долговечность при правильной эксплуатации, способность работать при высоких давлениях и скоростях. Однако они значительно дороже, требовательнее к качеству монтажа и качеству среды — наличие абразива быстро выводит их из строя.

Сальниковые набивки остаются востребованными там, где важны простота, ремонтопригодность, способность работать на загрязненных средах, а также в старом оборудовании, изначально спроектированном под сальниковые уплотнения. Кроме того, набивку можно подтянуть или заменить без разборки насоса, что упрощает обслуживание в полевых условиях.

Компания «Промресурссервис» предлагает широкий выбор уплотнителей для различных типов насосов. Уточнить наличие, купить необходимые позиции и согласовать условия доставки можно у наших специалистов. Мы поможем подобрать оптимальный вариант с учетом рабочих параметров вашего оборудование, условий эксплуатации и требований к долговечности. Обращайтесь для консультаций и заказа с доставкой по России.