Основное внимание при разработке конструкций сальниковых узлов регулирующей арматуры помимо обеспечения герметичности уделяется созданию сальника с минимальным трением. Трение увеличивает погрешности работы регулирующих клапанов, регуляторов давления и регуляторов уровня. Диаметр штока клапана выбирается минимальным, подбирается состав смазки по оптимальным физическим, химическим и антифрикционным свойствам с учетом температуры и состава рабочей среды, проходящей через клапан. Обеспечивается постоянное наличие смазки. Сальник обычно снабжается разделительным кольцом и лубрикатором. Получают распространение и сальники с постоянным поджатием набивки резиновыми кольцами либо пружиной. Одна из конструкций наиболее часто применяемых в регулирующей арматуре сальников приведена на рис. 4.34. Протечки через сальник арматуры всегда нежелательны, а во многих случаях недопустимы (радиоактивная, токсичная или огнеопасная среда). Поскольку протечки через сальник в той или иной мере неизбежны, в ряде случаев необходимо оценить величину возможной протечки и влияние на нее различных факторов. Сальниковые узлы работают в сложных условиях. При затяжке сальника набивка сжимается, в ней возникают радиальные давления, под действием которых она прижимается к стенке камеры и поверхности шпинделя, препятствуя таким образом прохождению рабочей среды через зазор подвижного или неподвижного соединения. При перемещении шпинделя созданная при сборке сальника герметичность подвижного соединения нарушается и возникает протечка, расход которой можно оценить по формуле
Q={kp~ayii)dp/dh, где Ра — осевое давление, создаваемое при затяжке крышки сальника; ,i — вязкость рабочей среды; dp/dh — градиент изменения давления рабочей среды по высоте набивки; k — постоянный коэффициент, зависящий от радиальных размеров сальниковой камеры и шероховатости поверхностей шпинделя и стенок камеры.
Таким образом, протечка через сальник резко снижается с увеличением в нем осевого давления, которое в различных сечениях сальниковой набивки различно. Сила трения набивки о поверхности шпинделя и стенку камеры создает препятствие для перемещения набивки, в связи с чем давление в нижних сечениях меньше, чем в верхних. Так, если сальник состоит из восьми колец, то при давлении на верхнем (первом) кольце 70 МПа на нижнем (восьмом) кольце оно составляет всего 14 МПа. Для улучшения условий работы сальникового узла и удобства сборки набивка набирается из предварительно отформованных и опрессованных колец. После затяжки, гидравлического испытания и в процессе эксплуатации высота набивки уменьшается, поэтому требуется поджатие ее гайками болтов или шпилек сальника. Для поддержания постоянного давления в набивке под гайки шпилек или под нажимной фланец крышки сальника ставят тарельчатые пружины. Это позволяет исключить или снизить необходимость периодической подтяжки гаек в процессе эксплуатации. При расчете пружин следует учитывать, что набивка в процессе эксплуатации выгорает значительно и при температуре 300 °С потери могут составлять: у набивки АГ-1 — 12 %, у набивки ACT — 15 %, у набивки АГ-50 — 1,5 %. Имеются данные о том, что выгорание асбестовых набивок до 10 % объема при температуре 300 °С происходит в течение первых, 24 ч работы, поэтому рекомендуется после первого горячего пуска через 24 ч подтянуть сальник. В дальнейшем уменьшение усилия на сальнике может компенсироваться пружинами. Соотношение размеров сальниковой набивки оказывает влияние на эффективность работы сальникового узла, поэтому их следует выбирать с учетом имеющегося опыта. До температуры 200 °С можно использовать вместо набивки манжеты из фторопласта-4 (рис. 4.35). Сальник с такими манжетами работает по принципу самоуплотнения. Для того чтобы предотвратить возможное выдавливание фторопласта в камеру, устанавливаются нажимные и подкладные кольца, Цикловой ресурс такого сальника высокий — до 4000 циклов работы до начала протечки.
Рис. 4.34. Сальниковый узел со смазкой регулирующей арматуры рис. 4.35. Манжетные сальниковые кольца: а — разжимные металлические; б — герметизирующие из фторопласта-4; в — подкладные металлические
