Аксиальные уплотнения

У осевых уплотнений один элемент уплотнения расположен над другим. Контактная поверхность – ровная кольцевая поверхность. Происходит отделение внутреннего пространства от внешнего. Радиальные относительные движения колец по отношению к друг другу умеренны и не оказывают негативного влияния на функцию. Для компенсации износа необходимо осевое перемещение как минимум одного кольца. При этом геометрия кольца сохраняется, что позволяет использовать и твердые материалы. Осевые уплотнения в целом называют уплотнениями с контактными кольцами.

Пара контактных колец состоит из одного неподвижного и одного вращающегося кольца, контактные поверхности которых очень гладкие (<1 мкм). За счет этого при любом положении колец по отношению друг к другу щель будет достаточна мала, чтобы предотвращать утечку. Сами контактные кольца оснащены статическими вспомогательными уплотнениями, герметизирующими их по отношению к деталям корпуса.

Так как одно кольцо неподвижно, а другое вращается, возникает трение. Выделяющееся при этом тепло зависит от условий трения в уплотнительной щели и от частоты вращения вала. В результате высокой температуры подлежащей герметизации среды возможно возникновение дополнительных термических нагрузок. Поэтому очень важно поддерживать трибологические свойства трущихся элементов уплотнения с помощью подходящей смазки.

Образование смазочной пленки<//font>
Смазываемые уплотнения нуждаются в механической разгрузке за счет образования гидростатического или гидродинамического давления. В зависимости от перепада давлений, под которым находится уплотнение, и от частоты вращения можно выбрать такую конструкцию и текучую среду, благодоря которым в уплотнительной щели будет формироваться стабильное гидродинамическое давление. В первом приближении характеристику давления можно считать линейной, см. рис. 2.

Коэффициент нагрузки K как отношение площади A2, нагружаемой давлением, к общей площади уплотняющих поверхностей обоих контактных колец A1 , см. рис. 3, <//font>представляет собой величину, существенную для оценки гидростатических закрывающих сил, которые предотвращают поднятие контактных колец под воздействием открывающих сил в уплотнительной щели.

Уплотнения с контактными кольцами подразделяются на уплотнения с K > 1 (на практике 1,1 и 1,2) и на разгруженные уплотнения с K < 1 (на практике 0,6 и 0,9). Чем ниже значение K, тем больше надежность в отношении температурной перегрузки, однако меры против поднятия контактных поверхностей по-прежнему необходимы.

На контактные кольца действуют давления уплотняемых пространств; характеристика давления на уплотняемых точках имеет соответствующую форму. Дополнительные силы возникают в результате трения об уплотнительное кольцо круглого сечения, на уплотнительной поверхности и на стопоре против проворачивания. При небольшом перепаде давлений на контактной поверхности закрывающие силы дополнительно усиливаются за счет действия пружины, зависящей или не зависящей от направления вращения. Надежное функционирование уплотнения с контактными кольцами обеспечивается, если закрывающие силы всегда слегка превышают открывающие силы.

Вышеназванные силы, а также градиенты температур в деталях оборудования приводят к деформации контактных колец. Эти деформации влияют на геометрию и, соответственно, на характеристику давления в уплотнительной щели.

Для достижения стабильности условий на контактной поверхности, в особенности в случаях применения с высокими требованиями, контактные кольца обязательно должны быть жесткими, то есть, изготовленными из твердых материалов.

Параметры, влияющие на выбор уплотнения<//font>
Выбор конфигурации уплотнения, материалов, а также дополнительных приспособлений зависит от различных параметров. Важнейшие величины, учитываемые при проектировании и влияющие на надежность функционирования, – это давление и температура уплотняемой среды, а также диаметр и частота вращения уплотняемого вала. В целях оценки часто используется значение "p х v" – произведение давления и скорости скольжения.

Другие значимые условия – монтажное положение и свойства продукта, такие как химическое воздействие, склонность к агломерации и доля твердых веществ. Если предстоит работать с продуктами, содержащими большое количество твердых веществ, или с продуктами типа жидкой глины или жидкого шлама, это обстоятельство оказывает определяющее, решающее значение для выбора конструкции уплотнений.

<//font>