Уплотнения вращающихся деталей

Для вывода вала мешалки из реактора используют специальные устройства – уплотнения. Наиболее широко в химической промышленности применяются сальниковые и торцовые уплотнения. Уплотнения должны обеспечивать возможность свободного вращения вала мешалки и не пропускать наружу газы и пары, находящиеся в аппарате под давлением, или же не пропускать воздух в реактор, работающий под вакуумом.

Несмотря на то, что узел уплотнения занимает сравнительно небольшую часть реактора, от него зависит зачастую качество работы всей установки. Это относится к производствам с ядовитыми и взрывоопасными веществами и к аппаратам, работающим под вакуумом.

Сальники. В технике используют весьма разнообразные сальники, однако, сальники обычных реакционных аппаратов по устройству однотипны. Они состоят из сальниковой коробки, нажимной втулки, грунд-буксы и уплотнительного материала. На рис. 13.17 показан типовой сальник.

Следует заметить, что чистота обработки вала под сальниковое уплотнение должна быть высокой. Назначение грунд-буксы – направлять вал мешалки, т. е. препятствовать его вибрации и колебаниям при вращении, а также поддерживать уплотнительный материал. Грунд-буксу изготавливают из мягкого металла, чтобы вал, соприкасающийся с ней, меньше снашивался.

Сальниковая коробка отливается из чугуна и прикрепляется шпильками к стальной крышке реактора. Если крышка аппарата выполнена из чугуна, то сальниковая коробка отливается вместе с крышкой. В сальниковую коробку вставляют бронзовую грунд-буксу и прочно ее закрепляют при помощи стопорного винта. Зазор между валом мешалки и сальниковой коробкой заполняется уплотняющей набивкой, в качестве которой применяют льняную плетенку, асбестовый шнур или хлопчатобумажные шнуры круглого или квадратного сечения, пропитанные маслом, воском, синтетическими материалами или графитом.

При больших числах оборотов, высоких давлениях и температурах используют сальники с твердой набивкой, выполненной из разрезанных колец цветного металла, твердых пластмасс или прессованного графита, фторопласта-4.

Рис. 13.17. Простое сальниковое уплотнение:

1 – вал мешалки; 2 – бобышка; 3 – нажимная втулка;
4 – сальниковая коробка; 5– набивка; 6 – грунд-букса

Нажимная втулка крепится к сальниковой коробке посредством нескольких шпилек (обычно две или четыре). При наличии двух шпилек фланцы нажимной втулки имеют форму эллипса, а при четырех – форму окружности. Сальники обычно устанавливают на бобышках. Сальниковая коробка может находиться вне аппарата или быть утоплена внутрь.

Хотя сальник, утопленный в реакторе, и позволяет несколько уменьшить высоту привода, эту конструкцию нельзя признать удачной, так как обслуживание сальника затруднено. Особенно нежелательно применять такой сальник при высокой температуре в реакторе. При высокой температуре среды или значительном выделении тепла за счет трения сальник охлаждается с помощью водяной рубашки.

Торцовые уплотнения. Они состоят из двух колец – подвижного и неподвижного, которые прижимаются друг к другу по торцовой поверхности с помощью пружины. Торцовые уплотнения получают все более широкое распространение, потому что при нормальной работе не требуется их обслуживание (в отличие от сальников, в которых периодически необходимо менять набивку). Кроме того, правильно подобранные торцовые уплотнения отличаются большой износоустойчивостью и, следовательно, долговечностью. И последнее, они удовлетворительно работают при перекосах и биениях вала, тогда как сальниковая набивка иногда выходит из строя уже при биении вала 0,05 мм, они обладают высокой герметичностью, и потери мощности составляют десятые доли потерь в сальниках.

Рис. 13.18. Одинарное торцовое уплотнение:

1 – сильфон; 2 – втулка; 3 – пара трения;
4 – кожух; 5 – нажимное кольцо; 6 – водило

Самым ответственным элементом торцового уплотнения является пара трения. Качество уплотнения и надежность его работы зависят в основном от материала и качества обработки поверхностей трущихся колец. На рис. 13.18 приведена конструкция торцового уплотнения.

Смазка пары трения и охлаждение осуществляется проточной водой, циркулирующей в полости кожуха 4. Уловитель предохраняет обрабатываемый продукт от попадания в него охлаждающей воды. Для одного кольца применяют материал на основе графита, а второе изготовляют из термостойкой стали, бронзы или твердой резины. Для колец применяют фторопласт-4 или керамику (их недостаток – склонность к растрескиванию). По конструкции торцовые уплотнения могут быть одинарными и двойными.

Недостатки торцовых уплотнений – высокая стоимость и сложность ремонта.

Бессальниковые приводы. В аппаратах высокого давления с бессальниковым приводом энергия передается на вал мешалки посредством вращающегося магнитного поля, развиваемого статором асинхронного электродвигателя. Вращающее магнитное поле, создаваемое статором, заставляет вращаться ротор, а вместе с ним и вал мешалки.

Г л а в а 14

_________________________________________________________________