Сальникова набивка

Сальникова набивка, що складається з каркаса, який виконаний у вигляді сплетених у джгут ниток (стрічок) ущільнюючого матеріалу з класу тетрафторетилену, азбесту, поліаміду, графіту, шовку, також каркас містить просочення з антифрикційних матеріалів з класу мінеральних і силіконових мастил, парафіну, стеарину, порошків графіту, металу, яка відрізняються тим, що набивка містить мідний або бронзовий дріт у КІЛЬКОСТІ 0,2-10% від всього об'єму каркаса, яким каркас прошитий наскрізь у радіальному напрямку до поверхні вала, або дріт, довжина якого дорівнює довжині ниток у джгуті каркаса, вплетений у джгут разом з іншими нитками (стрічками), або каркас пронизаний наскрізь цвяхами з дроту у напрямку, близькому до радіального по відношенню до вала Винахід відноситься до ущільнюючих матеріалів, точніше, до сальникових набивок для ущільнення валів, штоків, плунжерів насосів, призначених для перекачування гарячої води і гарячих розчинів при підвищених швидкостях ковзання і тисках Досягнутий рівень техніки в області сальникових набивок характеризується такими інформаційними матеріалами Відома сальникова набивка по авт св СРСР №702057 М кл С09К 3/10, опубл 05 12 79, Бюл №45 Набивка містить сплетені джгути азбесту, просоченого сумішшю з нигролу - 45-ь52%, петралатума 8-Й 2% парафіну -8-Й 2%, каучуку 1-2%, інше - графіт Недоліком відомої набивки є невисокий термін служби при використанні набивки в насосах із швидкостями руху в зоні тертя понад 5 м/с Це обумовлено швидким зносом як валу, так і самої сальникової набивки внаслідок утворення в зоні тертя високої температури, що призводить до руйнації зносостійкої структури поверхні сталевого вала і самої набивки, а також внаслідок Інтенсивного водневого зносу, що розвивається при цьому Відоме ущільнення за Заявкою Японії №372116 опубл 91 11 15 по класу 5С09К 3/10, F16 15/20, УДК 667,6/65/ /43/ Заявник Ніппон піра ког КК штапельне волокно /але не азбестове/1 фібрильоване ароматне поліамідне волокно піддають змішаному прядінню, витягають у нитку, нитки збирають або виготовляють оплетки Довжина штапельного волокна більша довжини поліамідного волокна Недоліком цього ущільнення є невеликий термін служби при великих швидкостях руху в зоні тертя і при тисках, що перевищують 150кг/см Відома сальникова набивка по а с СРСР №1024629 Кп F116J 15/18 опубл 23 06 83 бюл №23, складу азбест - 50-ь75%, графіт - 5-ьЗО%, перфторполіефіри - 15-ь25% Набивка вирішує задачу підвищення вибухо і пожежобезпеки в агресивних середовищах, наприклад, у кисні, однак вона не вирішує задачу зниження тертя, підвищення МІЦНОСТІ самої набивки, унаслідок чого не може застосовуватись при великих тисках і швидкостях ковзання в сальникової набивці ВІДПОВІДНО ДО ВІДОМОГО винаходу звичайне Відома сальникова набивка ( прототип) по а с СРСР №1590778 А1 Кл F16j 15/20 опубл 07 09 90р бюл №33 Набивка складається зі зв'язуючого і каркасу Каркас складається зі стрічок на основі політетрафторетилену з дискретними вуглецевими волокнами і порошкоподібними матеріалами Зв'язуюче обрано з вуглеводневих з'єднань з додатком порошку металу і дискретних органічних і неорганічних волокон Новизною в даному винаході володіє тільки зв'язуюче, тобто просо ю о> о ю 50952 чення з вукглеводневих з'єднань з добавкою порошку металу Недоліком відомого сальникового ущільнення є швидкий знос ущільнюючого вузла внаслідок розвитку високих температур у зоні тертя при перевищенні зазначених параметрів, що призводить до відпустки поверхні сталевого вала і втраті його ЗНОСОСТІЙКОСТІ, а також витискування набивки при великих тисках У основу винаходу поставлена задача - створити таку сальникову набивку, яка б забезпечувала більш високий термін роботи при більш жорстких умовах експлуатації сальникового ущільнення високих тисках та швидкостях ковзання Задача вирішується шляхом підвищення МІЦНОСТІ і теплопровідності каркасу набивки Набивка містить каркас зі сплетених у джгути пасом волокон з ущільнюючих матеріалів ниток текстильного волокна, шовку, араміду, бововни, та просочення з антифрікційних матеріалів графіту, масел, парафіну, додатково набивка містить мідний або бронзовий ДРіт У першому варіанті каркас сальникової набивки прошитий мідним або бронзовим дротом, як нитками на швейній машині, у напрямку до поверхні вала У другому варіанті мідний або бронзовий дріт розташований серед ниток каркасу у джгутах, із яких сплетена сальникова набивка, і довжина дроту дорівнює довжині ниток каркасу У третьому варіанті шматки мідного або бронзового дроту вставлені наскрізь у каркас сальникової набивки, як цвяхи, нахилені до осі вала На фіг 1 зображена сальникова набивка в розтині, що прошита наскрізь мідним або бронзовим дротом На фіг 2 зображена сальникова набивка, яка пробита наскрізь розміщеними в ній шматками мідного або бронзового дроту, як цвяхами, що мають різні кути нахилу до осі валу На фіг 3 зображена сальникова набивка, у якої мідний або бронзовий дріт розміщений серед ниток, що утворюють джгути, із яких сплетена набивка, а довжина дроту однакова з довжиною інших ниток до каркасу набивки Набивка містить сплетені в джгут пасма волокон із F1TFE або ш матеріалів 7, мідний або бронзовий дріт 2 Поверхня вала 3 зображена для показу нахилу мідного або бронзового дроту до осі вала Працює сальникова набивка таким чином При обертанні вала 3 між сальниковою набивкою 2 і валом 3 протікає процес тертя ковзання з підвищенням температури в зоні тертя Мідний або бронзовий дрот 2, як матеріал з високою теплопровідністю, відводить тепло від зони тертя до зовнішньої втулки по найкоротшому шляху -радіусу, у результаті чого температура в зоні тертя істотно не підвищується, що сприяє більш тривалій роботі сальникового ущільнення Додаткове введення у ВІДОМІ конструкції сальникових набивок мідного або бронзового дроту, розміщення його в напрямку перпендикулярному до вала, виконує функцію підвищеного тепловідводу від зони тертя Саме в цій зоні внаслідок тертя ковзання розвиваються високі температури, особливо при великих швидкостях ковзання і великих тисків стиску сальникової набивки Дослідження зносу сальникових ущільнень, проведені авторами, показують, що багато ущільнень виходять із ладу внаслідок того, що вони буквально "згоряють" від розвитку високих температур у зоні тертя У пропонованому винаході зниження температури в зоні тертя забезпечується перпендикулярним наскрізним розташуванням дроту великої теплопровідності з МІДІ (0,923кал /см с град) або бронзи (0,710кал/см с град), що в сотні разів вища, ніж теплопровідність сальникової набивки відомих конструкцій Особливо низький коефіцієнт теплопровідності має nTFE /політетрафторетилен/, (О.ОООбкал /см с град) часто застосовуваний у набивках через низький коефіцієнт тертя Проте, при досягненні температури 260°С nTFE починає інтенсивно розкладатися з виділенням токсичних легколетучих з'єднань фтористого вуглецю, перфторізобутилену, окису вуглецю і водню, який збільшує водневий знос При цьому ці гази є корозійноактивними і швидко руйнують поліровану поверхню вала, унаслідок чого тертя в зоні контакту ще більше зростає, а ВІДПОВІДНО зростає і температура У кінцевому рахунку вузол ущільнення з відомими набивками швидко руйнується При ПІДТЯЖЦІ запропонованої сальникової набивки в міру и зносу МІДНІ або бронзові дротики, розміщені похило до осі вала, знову приходять у зіткнення з валом і забезпечують кращий контакт і найвищий тепловідвод від зони тертя в радіальному напрямку до зовнішньої втулки При перевищенні локальної температури в зоні тертя понад 250°С усі конструкційні сталі, із яких виготовляють вали, відпускаються, поверхня розм'якшується, утрачає СТІЙКІСТЬ ДО зносу при терті Навіть якщо поверхня вала хромована, при температурі 250°С у зносостійкому хромі відбуваються структурні перетворення, пов'язані з переходом гексагональної структури в об'ємноцентровану кубічну, яка має багаторазово меншу ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Тому розміщення мідного або бронзового дроту наскрізь в сальниковій набивці перпендикулярно до вала, вирішує задачу суттєвого зниження температури в зоні тертя, запобігає прискореному зносу Інша задача, розв'язувана дійсним винаходом - це створення умов у зоні тертя для беззносового тертя, обумовленого ефектом Ребіндера Головний технічний результат, який досягається дійсним винахідом - це різке підвищення МІЦНОСТІ набивки внаслідок введення у каркас довгого дроту із МІДІ або бронзи шляхом прошивки наскрізь каркасу набивки як нитками або цвяхами, або розташуванням дроту у самих джгутах разом з іншими нитками ущільнюючого матеріалу МІЦНІСТЬ МІДНОГО чи бронзового дроту в 10-ь20 разів більша, ніж у інших ущільнюючих матеріалів Наприклад, МІЦНІСТЬ дроту діаметром 0,1-Й,5мм2 з бронзи дорівнює 90кг/мм2, з МІДІ - до 35кг/мм2 МІЦНІСТЬ ІНШИХ ущільнюючих матеріалів значно менша, наприклад, тетрафторєтілену - менша 4кг/мм2, капрону - менша 6кг/мм2, поліаміду - менша 6кг/мм2, графітових ниток - до Зкг/мм2 При цьому сінтетич 5 50952 6 ні матеріали при нагріванні до 150-ь200°С значно Випробування запропанованої набивки і набизнижують свою МІЦНІСТЬ і набивка з них починає вки прототипу по а с СРСР №1590778 показали, витискуватись, в той час як мідь і бронза, які скріпщо набивка - прототип при тиску 210-ь250кг/мм люють каркас, не зменшують МІЦНІСТЬ при нагрівитискується, а пропонуєма працює нормально і ванні до цихтемператур термін и роботи набагато більший Все це разом узяте різко знижує знос сальниВипробування також показали, що при ЗМІСТІ КОВОІ набивки і вала і забезпечує герметичність мідного або бронзового дроту менше 0,2% і більсальникового вузла значно більший термін у поріше 10% термін служби ущільнення починає різко внянні з іншими набивками знижуватися ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71