Сальниковое уплотнение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 091 (11) О А 51) 4 Р 16 Л 15/18 ЕТЕНИ ИСАНИЕ У ьченко,о олуал з лич чесеры ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ(57) Изобретение относится кнительной технике и позволяетчить равномерное давление насчет определения оптимальнойны угла наклона образующей кокой поверхности сальниковой к по Формуле с, =ехр -2,32 К Г Ь:Ь: :(Р:Р +1)+2,65, где Ъ и Ь - ширина и высота набивки соответственно; Ри Р - диаметры вала и конической сальниковой камеры у поверхности нажимной втулки соответственно; К - коэффициент бокового давления набивки; Г - коэффициент статического трения материала набивки о рабочую поверхность вала нли штока. Границы зоны эффективной работы сальникового уплотнения определяются по формулам , =ехр -3,56 К -Г Ь;Ь:(Р:Р +1)+2,88 Я ; Ы, =ехр 1- 1,23 к К Е. Ь:Ъ: (Р :П +1)+ +2,42. 2 з.п. ф-лы, 6 ил. 1 табл.13504Изобретение относится к уплотнительной технике н может быть испольил фе=К Рд где Р - давление набивки на вал х шток; оК - коэффициент бокового давления.В традиционном решении сальника мягкой набивкой давление набивки на дно Рс составляет около одной трети от давления нажимной втулки Р,1 Ра "3 Рн В сальника Р значительничи онструкции ве ше и с возра а личиваетс На фиг. 3 по распределения д нике предлагаем ческой сальнико кривойв сальазан характер вления на дной конструкцииой камерой. н зовано для герметизации валов и штоков химических машин и аппаратов, насосов, арматуры и другого оборудования, работающих в тяжелых условиях по давлению и температуре уплотняемой среды.Цель изобретения - обеспечение равномерного распределения давления набивки на вал за счет определения оптимальной величины угла наклона образующей конуса сальниковой камеры.На фиг. 1 изображено сальниковое 15 уплотнение конструкции," на фиг. 2 - зависимость давления на дно сальниковой камеры Р, от угла наклона образующей конуса сальниковой камеры при различных уровнях давления нажим ной втулки; на фиг. 3 - зона эффективной работы сальника; на фиг. 4 расчетная схема сальника с цилиндрической сальниковой камерой; на фиг.5 - расчетная схема сальника предлагаемой 25 конструкции; на фиг. б - зависимость оптимального угла наклона камеры 1 п с(рад) от величины 1 п дляР3различных набивочных материалов. ЗО 1 В качестве характеристики, позволяющей судить об эффективности сальника, было выбрано давление набивки, передаваемое ею на дно камеры Рпри заданном давлении нажимной втулки35 Рп., так как от этой величины зависит, как известно, давление набивки на вали шток, создающее углотняющий эф Р сР Таким образом, конструкция уплотнения наиболее эффективна при значениях Н = Ы , и в окрестностях этой точки. Зона эффективной работы сальника по углу с(шириною а) отмечена на фиг, 2. Как видно из результатов исследований (фиг, 2), этот характер кривой свойственен для всех исследованных типов набивок. Различие состоит в величине угла 3 и ширине зоны зоны а эффективной работы сальника.Как известно, при расчетах сальников с мягкими набивками с традиционной цилиндрической сальниковой камерой давление нажимной втулки и давление набивки на дно связаны соотношением: Д 2 12 к В Рн Р 1 соответственно давление.нажимной втулки на набивку и набивки на днокамеры; вала; и 0 диаметры камеры ивысота набивки;.коэффициент боковоголениясоответственно коэффи да нты статического трен набивки о поверхностимеры и вала (штока).В случае с конической углом о), ра плотнени сальникового сальниковой сширяющейся очей поверхн угол д подби кое трение н меры исчезае камерои (со мере удасти нажимления от рабной втулки,что статичес им ается тбивки оиерхность кфиг, 5).В этом сл) пр е формул ает в 30 2Здесь точка 1 соответствует значению давления, передающегося на дно в обычном сальнике Я=О). При увеличении с давление на дно сальника возрастает и при некотором значении Ы = Ы достигает максимального значения Р . (точка П). При дальнейшем же увеличении угла это давление постепенно убывает и может достичь значений, меньших, чем в обычном сальнике (точка 111):13504304ввести давление герметизируемой среды Р 2 кГ ь где Ь - ширина набивки у входа нажимной втулки вкамеру,Характеристика КЕ , т.е. произведение коэффициента бокового давленияна коэффициент статического трения,наилучшим образом характеризует статическое трение относительно поверхности вала при сжатии (затяжке) набивки, Поэтому результаты экспериментальных исследований различных набивочных материалов (фиг. 2) при обработке были предоставлены в виде функции (фиг. 6) в исследованном диапазоне давлений:1 иЫов(1 ир)(3)ди аппроксимированы зависимостью вида КГ=АРЪЬ"Аналогично были определены и границы эффективной работы.В качестве примера покажем, как формула (7) может быть преобразована применительно к конкретной набивке для расчетной практики, например для сыпучеволокнистой композиции, идущей на изготовление колец АГ.Для выполнения проектных расчетов сальника в формулу целесообразно 50 55 1 и Ы =А 1 п - + ВРнопт р(4) где А и В - постоянные (А=-1,16;В=-2,65).Из выражения (2) получаем Рн 2 КК ЬР 1)д Ь( - " +1)вС учетом (5) выражение (4) принимаетвид Таким образом, справедливо выра- жение с =ехрА. + ВгКЬВ ЬЬ( - " +1)Эв Как известно, сальник герметичен, если Р л Г, или КР л Р, (Х), так как Р=КР (Р - боковое давление набивки). Но согласно выполненным исследо" ваниям для набивки в виде асбесто-, графитовой композиции или с учетом соотношения (Х) Подставляя (9) в (6), получимА ( о)1 Ь 2, Ь 3+11 п бопКЬ( - " +1)Пвр " Ьдг-. ЬВ- АОЦк +1)В В уравнении (11 ) АВ, и, ш, о - коэффициенты и показатели, характеризующие физико-механические свойства материалов, которые определяются экспериментально. Для сыпучеволок" нистой набивки (масса для колец АГ), например,К=8,88 РЬЬ Тогда А =2 А А =2 .(-1,16) 8,88=20 6 ш пО 6 1 0,4 ( п + = 039+1=061 и = 0 224Таким образом, для этого типа набивки оптимальный угол наклона боковой поверхности конической сальниковой камеры определится из соотношения:(12) 1. Сальниковое уплотнение, включающее нажимную втулку, вал или шток,Аналогично могут быть определены значения Ы и для других набивочныхоптматериалов. 10Сопоставление расчетных и экспериментальных данных для набивки АГ(свежая масса) приведено в таблице,Предлагаемое сальниковое уплотнение содержит (фиг. 1) нажимную втулку 1, оказывающую давление на набивку 2, помещенную в сальниковую камеру 3, расширяющуюся по мере удаления от рабочей поверхности нажимной втулки и заканчивающуюся цилиндрической частью 4. Образующая поверхность сальниковой камеры составляет с осью сальниковой камеры уголУплотнение работает следующим образом.При затяжке сальника с помощью на имной втулки 1 материал набивки 2плотняется и смещается при минимальном статическом трении относительно ограничивающих набивку поверхностей сальниковой камеры 3, а также вала или штока 5. При этом усилие затяжки практически не затрачивается на преодоление статического трения между набивкой и ограничивающими поверхностями и расходуется на деформирование набивки в боковом направлении, т.е. на создание уплотнительного эффекта. Для уменьшения степени де 40 формирования набивки в боковом направлении в слоях, наиболее удаленных от поверхности нажимной втулки, т.е. у дна сальника, и улучшения условий прижатия набивки к ограничивающим поверхностям коническая часть камеры у дна снабжена цилиндрической частью. Формула изобретения=ехр,32 - 6 в в +2,651Ь( - +1)0 в где Ь и Ь 0 иР ширина и высота набивкисоответственно;соответственно диаметрынала и конической сальниковой камеры у поверхности нажимной втулки;коэффициент бокового давления набивки;коэффициент статическоготрения материала набивкио рабочую поверхность вала или штока. 2. Уплотнение по п.1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что границы зоны эффективной работы сальника ограничены углами, рад: Ы, =ехр,56 - е е 2,8831;Ь(0- +1)0=ехр- ,23 - е 26231Ь(к +1) 3. Уплотнение по пп,1 и 2, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью уменьшения степени деформации набивки в боковом направлении, ликвидации застойных эон в набивке и улучшения условий прижатия ее к унлотняемым поверхностям, у дна сальниковойкамеры выполнена цилиндрическая часть,переходящая в коническую,430 6сальниковую камеру, выполненную расширяющейся по мере удаления от рабочей поверхности нажимной втулки и заполненную эластичной или сыпучеволокнистой набивкой, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения давления набивки на вал или шток, опти" мальная величина угла наклона образующей конуса сальниковой камеры, рад, равна350430 д Рир е быпуце 1 алокна стая асбестоФяа о бухая араФиенар наби 3 ка; а х сйстб- ьраФияа 1 ая кампаний сыйчеЗОПОинусГпия набиЗка,Емелев рре Кравцова 5/3ВН Подого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д,но Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород ул, Проектная, 4 7 Тираж 804 ИИПИ Государствен по делам изобрет 035 Москва, Ж, ротасто 5 ар иаби 5 ка Пйасп 05 ая наби Зка.; йя 7 бухая асбест