ИНСТРУКЦИЯ ПО МОНТАЖУ САЛЬНИКОВОЙ НАБИВКИ

Установки с мягкой набивкой являются традиционными основным способом уплотнения промышленных установок с вращательными движениями. Характеризуются простотой строения, низкой стоимостью исполнения, простотой сборки и разборки, а также минимальным риском аварии. Пользователи могут самостоятельно подбирать соответствующий уплотнительный материал в зависимости от давления, температуры и характе- ра рабочих показателей. Шнуровые уплотнения имеют значительные преимущества, т.к. в большинстве случаев использование такого уплотнения позволяет вовремя определить необходимость замены набивки, а сам процесс замены не занимает много времени. Кроме того, благодаря использованию высокопроч- ных материалов на основе эластичного графита, ПТФЭ и арамида значительно повысилась прочность набивок. Прочность этих уплотнений сопоставима с прочностью механических уплотнений, но превосходит их в рента- бельности.

1. Вопросы безопасности

Сами набивки не имеют в своём составе компонентов, которые могли бы сказаться на здоровье или окружающей среде при правильном их использовании. Но при их установке всегда следует соблюдать правила безопасности. Перед началом установки следует выключить механизм, отключить от сети, закрыть клапаны, убедиться, что давление стравлено и задвижка остыла. Если же установка работает с опасными компонентами, то система должна быть предварительно промыта, а оператодолжен использовать соответствующие средства индивидуальной защиты. При утилизации отходов и использованных элементов мягких уплотнений, нужно учесть, что полимерные материалы, такие как ПТФЭ, арамиды, силиконы и большая часть эластомеров устойчивы к биодеградации и могут долго находиться в окружающей среде. Поэтому, с отходами такого типа нужно поступать осторожно, после разборки их надо утилизировать или отдать на переработку поставщику набивок. Ни в коем случае нельзя сжигать такие отходы (свыше 340°С). Под воздействием высокой температуры могут выделять диоксины, фураны, соединения фтора и другие вредные газы. То же самое касается большинства, на первый взгляд, безопасных материалов на основе растительных волокон или расширенного графита, которые несмотря на то, что выполнены из безопасных, натуральных материалов обычно насыщены различными импрегнатами, в связи с чем могут содержать опасные соединения.

2. Извлечение использованной набивки

В процессе извлечения использованной набивки следует проявить осторожность, чтобы не повредить поверхность сальниковой камеры. Если работа производится в чистой и безопасной среде, то набивка с лёгкостью удалится. В противном же случае, следует использовать специальные экстракторы – приспособления для извлечения отработанной набивки из сальниковых камер. Следует проверить состояние штока и стенок сальниковой камеры на отсутствие износа, накипи или коррозии. На штоке задвижки также не должно быть зазубрин, царапин. Осторожно очистить шток и стенки сальниковой камеры от загрязнений. При необходимости следует заменить поврежденные или изношенные детали.

3. Проверка состояния сальника

Качество и состояние поверхности, работающей с набивкой, влияет на скорость изнашивания уплотнения. Сейчас редко встречается вал без втулки, поэтому под понятием «вал» понимается как вал, так и вал с втулкой. Требования к валу подобны требованиям к скользящим подшипникам – незначительная шероховатость на уровне точной шлифовки Ra≤0,63. Шероховатостостальных элементов стыка с набивкой не имеет большого значения, достаточно качество поверхности на уровне точной обработки резанием Ra≤5. Чтобы избежать чрезмерного истирания вала, следует обеспечить подходящую твердость поверхности на уровне 60 HRC. Для набивок с низким коэффициентом трения, таких как на основе ПТФЭ, требования ниже, а для эластичного графита минимальная твёрдость вовсе не требуется, в то время как вал покрывается графитовой плёнкой, а трение с поверхности вала переходит на трение внутри графита подобно как в смазках. Однако, каждый тип набивки может впитывать абразивные частицы из потока жидкости и, таким образом, косвенно изнашивать вал.

Ширина зазора между валом и корпусом не должна превышать предполагаемых стандартов, или по крайней мере 0,5 мм. В особых устройствах, где этот показатель может быть превышен, можно использовать стопорные кольца из набивки с высокой механической прочностью или набивки, усиленной углеродом или арамидом. Нажатие вала стандартное и не превышает 0,1 мм или 1/100 ширины герметика. Если биение вала больше, это можно исправить с помощью наполнителей из эластомера, которые повысят долговечность пломбы, несмотря на тяжёлые условия работы. Отклонение вала должно удерживаться в норме и не превышать 0,1 мм, либо 1/100 ширины набивки. Если же отклонение большее, можно это компенсировать, используя набивку с эластомерной сердцевиной, которая может лучше принимать вибрации из вала и в итоге увеличить стойкость уплотнения, несмотря на сложные условия работы.

4. Основные принципы выбора набивки

Вопросы, связанные с выбором набивки для конкретных условий работы можно разделить на две группы:

• Первую составляют такие параметры, как: тип среды и уровень рН, температурный диапазон и соответствующий размер. Подбирая набивку относительно рабочей температуры, следует учесть, что допустимая рабочая температура не соответствует температуре среды. Сальник за счёт трения работает в более высокой температуре в сравнении с температурой среды, в связи с чем стоит учесть запас на уровне 50°C.
• При высоком давлении или высокой скорости оборотов, или же если сальник работает при недостаточной утечке, разница температур должна быть ещё большей.
• Вторую группу составляют относительные параметры, такие как давление, линейная скорость и способ применения. Эта группа параметров классифицирует набивки, в первую очередь, по стойкости и не особо требовательна к способам применения. Структура материала шнуровых уплотнений не портится под воздействием только одного из этих факторов, т.к. лишь их комплексное воздействие приводит к износу. Поэтому, при оценке пригодности материала для уплотнения сальника, стоит воспользоваться коэффициентом динамической нагрузки – pV, являющегося произведением скорости и давления, которая может возникнуть в установке, не вызывая слишком быстрое разложение. Этот параметр довольно хорошо показывает при каком давлении р и линейной скорости V уплотнительный материал будет удерживать сравнительную прочность.

Следующим критерием, который определяет выбор набивки является способ её использования. В этом случае, нужно принять во внимание условия работы устройства: высокая скорость вала в центробежных насосах, большая поверхность трения поршневых насосов, высокое давление в поршнях или большое радиационное напряжение в смесителях. Для большинства набивок определяются граничные рабочие параметры для определённых условий работы, например, максимальное давление в центробежных насосах, при возвратно-поступательных движениях, в клапанах и в статических условиях.

С условиями использования связаны санитарные требования. В пищевой промышленности, фармацевтической и косметической, большинство установок должно соответствовать высоким требованиям к качеству, предъявляемым стандартами и директивами, в том числе Европейской Комиссии (WE) № 10/2011, касающимися санитарных норм для материалов, предназначенных для контакта с пищевыми продуктами. В таких случаях следует использовать материалы, которые были исследованы и получили Сертификат качества здоровья 10/2011.

5. Подготовка колец

Размер набивки должен быть подобран таким образом, чтобы после формирования кольца его можно было свободно ввести в зазор рабочего сальника и при этом не оставить слишком большой щели. Обычно производители оборудования указывают размер набивки и нужное её количество для произведения замены. Также необходимый размер набивки легко определить, измерив зазор в сальнике. Половина разницы этих величин является размером зазора. Окончательный размер набивки должен предусматривать запасы на изгибы, 10-20% толщины, но эта величина во многом зависит от типа набивки и опыта монтёра. Большинство набивок производится в размерах от 4х4 мм до 30х30 мм с добавлением 20%, что даёт значительные возможности подгонки размера, учитывая хорошую эластичность. Если возникают сомнения, следует выбрать меньший размер, т.к. значительно проще ликвидировать щели затягиванием сальника, нежели направить изгибы во время установки плохо подобранных колец. При разрезании встык колец, расположенных на плоской поверхности, необходимо обязательно убедиться в том, что при измерении длины кольца учитывается не внутренний или внешний диаметр, а длина используемого в качестве образца кольца. Это позволит добиться максимально плотного соприкосновения концов колец.
Обрезку колец набивки можно совершить несколькими способами: путём обертывания набивки вокрувала такого же диаметра, как требуется, используя устройство с ползунком и со шкалой, а также путём обрезки отрезков на основе теоретических вычислений. К сожалению, этот метод наиболее трудный и ненадёж- ный, так как длина отрезка не обусловлена простой формулой, также следует учитывать коэффициент, связанный с сжатием набивки, который зависит от матери-
ала и структуры набивки. Наиболее надёжный метод – второй способ – плотная, спиральная укладка набивки на трубу или вал диаметром на 1 мм больше диаметра исходного вала или штока. Разметочная линия поможет более точно отрезать требуемую длину кольца. Рекомендуется резка под углом 45° к оси вала, что увеличит герметичность соединения.
Набивочные кольца лучше всего нарезать на оправке, имеющей тот же самый диаметр, что и вал в области сальниковой камеры. Нарезка колец может производиться вне сальниковой камеры, на валу. Но всё же наиболее быстрым и эффективным методом подготовки отрезков является использование специального устройства, определяющего длину отрезков. Для нарезки набивки необходимо установить на линейке требуемый размер. Для этого: – совместить на корпусе линейки деление шкалы «насосы»соответствующее диаметру вала насоса с делением шкалы упорной планки, соответствующее размеру фактического сечения набивки; – поворотом стопорного винта зафиксировать планку. Уложить набивку нужного сечения в паз корпуса. Подрезать конец набивки на заданный угол ножом, используя в качестве направляющей паз. Продвинуть набивку по пазу корпуса до соприкосновения с торцом упорной планки. Ножом через направляющий паз отрезать набивку.
Многие набивки состоят из твёрдых волокон или армированы металлом, некоторые из них выполнены из арамидовых волокон, используемых также в баллистической ткани. Поэтому их резка достаточно трудная, а обычные устройства быстро тупеют. В такой ситуации идеальным решением является использование гильотины для резки набивок, которая позволяет с лёгкостью резать любой тип набивок, а также одновременно измеряет длину отрезков и определяет угол резки.

6. Установка колец

Из отрезка набивки следует сформировать кольцо, так, чтобы оба его конца состыковались и образовали плотный замок. Затем установить первое кольцо набивки, убедившись, что оно плотно посажено на самое дно сальниковой камеры. При этом желательно использовать трамбовочное приспособление. Аналогично установить остальные кольца.
C целью более точной подгонки набивки к камере и достижения минимального протекания, независимо от давления, набивку следует затянуть предварительно с силой минимум 10 N/мм2. Во время предварительной затяжки и последующей регулировки во время работы следует обратить внимание на диапазон регулировки затяжки. После пуска насоса следует обратить внимание на величину течи, нагревание вала, и произвести соответственную регулировку.

7. Запуск и регулировка сальника

Следует сальник слегка затянуть вручную. Затем включить насос на короткое время и проверить, соответствует ли направление вращения насоса стрелке на корпусе насоса. При неправильном направлении вращения поменять местами 2 фазы.

Необходимо обеспечить работу сальникового уплот- нения в следующем режиме: при использовании насоса с сальником должны быть незначительные, но постоянные протечки. В начале работы может вытекать до 60 капель в минуту. Во время запуска, продолжающегося около 30 минут, произвести подтягивание гаек нажимной втулки (буксы) сальника, чтобы ограничить количество вытекающих капель до 20 капель в минуту. Это требуется для того, чтобы температура набивки не повысилась до недопустимо высокой. При скачкообразном повышении температуры и возобновлении интенсивного вытекания жидкости немедленно ослабить нажимную втулку и повторить процесс запуска.
Протечки практически отсутствуют или невидимы (в виде пара). Скользящее торцовое уплотнение в обслуживании не нуждается, но его герметичность должна проверяться регулярно. Маленькая утечка означает, что начинаются проблемы с герметичностью из-за повреждения скользящих поверхностей, уплотнительных колец, сильфона, мембраны или других частей торцевого уплотнения. 

8. Установка набивки в клапане

Сальник должен быть максимально герметичен. Подвижный элемент уплотнительного узла выполняет относительно медленное движение относительно оси и, учитывая небольшую силу трения, можно сильнее зажать сальник, что обеспечит максимальную герметичность. В то же время повышенное давление с встречающимися иногда зазорами между штоком и корпусом сальника может привести к экструзии набивки через этот зазор. Поэтому, уплотнители, используемые в клапанах, должны иметь более компактную структуру или специальное металлическое армирование.

В энергетических установках давление пара может достигать 300 баров при температуре 650°С. Настолько высокие рабочие параметры сужают диапазон используемых материалов до уплотнений графитметаллических, монтаж которых требует немного другой процедуры.

Для того, чтобы правильно установить уплотнения нужно подготовить и разместить в сальниковой камере правильно обрезанное кольцо, как и в случае насосов, где надрезы под углом обеспечивают лучшую герметичность замков на кольцах. Зажать сальник до момента появления ощущения заметного сопротивления, в то же время нужно одновременно открутить шток клапана так, чтобы определить возможность регуляции клапана. Графитовая набивка с начальной плотностью 1,1 г/см3, для этого после заполнения камеры следует дожать сальник и сжимать до 70% от его начального объёма, возможно добавление 1 или 2 сальниковых колец и повторить процесс сжатия.

Статическое давление до 70% от первоначальной высоты уплотнения учитывает монтажный зазор 10%, возникающий за счёт разницы между размером набивки и фактическим размером зазора рабочего сальника, если зазор больше, статическое давление должно быть больше, например, при монтажном зазоре 20%, требуемое статическое давление увеличивается до 63%. Если сальник клапана оснащён пружинами, нужное давление сальника достигается по закрытию пружин. На замыкающем кольце стоит использовать кольца из композитной набивки, оплетённой металлической сеткой HTR или же углеродным волокном. После завершения установки клапана на технологической линии следует контролировать протечку, а по истечению суток эксплуатации, дожать сальник даже в случае, когда протечка не возникает.

Часто используются готовые комплекты из сформированных колец на основе эластичного графита плотностью 1,4-1,6 г/см3. При этом нет необходимости предварительного сжатия уплотнения, а нужно лишь после установки комплекта колец дожать сальник с силой, указанной производителем клапана. Графитовое уплотнение в клапане требует нажатия 60-120 N/mm² и с лёгкостью можно рассчитать натяжение болтов, разделив это значение на площадь поперечного сечения горизонтального уплотнительного кольца.

Кольца из эластичного графита можно получить самостоятельно из графитовой ленты (лучше всего, если лента будет гофрированной), которую после накручивания на шток нужно сжать при помощи сальника плотностью 1,4 г/см3. Количество используемой ленты для одного кольца нужно подобрать так, чтобы после образования, кольцо получило квадратное поперечное сечение.

В случае уплотнения клапанов низкого давления, водогазовой арматуры, другого типа клапанов и санитарно-технического оборудования, везде, где есть такие экстремальные условия эксплуатации, как энергетическая арматура, можно использовать несколько типов уплотнительных материалов. Следует учитывать, что критерием подбора набивки является давление, температура и стойкость к определённым условиям среды. Уплотнения арматур низкого давления также работают без протечек, при этом уплотнительный комплект не требует предварительного сжатия, так, как в ситуации с эластичным графитом. Сальник нужно дожать так, чтобы полностью исключить протечку, далее повторно затянуть винты.

В арматуре всегда следует использовать гораздо большее давление на сальник, нежели в насосах, в идеале 2-х, а то и 3-х кратное давление среды. Известно, что большая сила давления даёт лучшую герметичность без необходимости его регулирования, но уплотнение в таких условиях быстрее изнашивается. Эти аспекты зависят от типа набивки и квалификации обслуживания.

Приступая к монтажу, следует помнить, что опыт сервисных служб и знание специфики оборудования играют решающее значение и никакая подробная инструкция не сможет этого изменить.