Сильфонное уплотнение штока что это
Сильфонный или сальниковый клапан: что выбрать?
Конструкции уплотнения
По способу герметизации подвижного соединения шпиндель (шток) — крышка, клапаны делятся на сальниковые, сильфонные и мембранные (диафрагмовые).
Сальниковая арматура
В сальниковой арматуре герметичность соединения крышки с подвижной деталью затвора обеспечивается сальниковым устройством. Суть сальникового устройства в том, что на внешней стороне крышки или корпуса в том месте, где через них проходит шток или шпиндель, создаётся сальниковая камера, в которую укладывается уплотнительный материал — сальниковая набивка. При помощи специальных устройств набивка поджимается вдоль оси шпинделя (штока), упираясь в стенки сальниковой камеры и уплотняется. Таким образом создаётся герметичность и рабочая среда не проникает за пределы корпуса. В арматуре малых диаметров поджатие набивки производится накидной гайкой, больших — специальной деталью—сальником при помощи двух откидных или анкерных болтов с гайками.
Сальниковое уплотнение обладает многими достоинствами, которые делают его в большинстве случаях предпочтительным. Среди них:
Сальники максимально упрощают конструкцию и уменьшают стоимость арматуры, однако для номинального давления от 2,5 МПа и номинального диаметра более 50 (эти границы весьма ориентировочные) ходовой узел выносится из зоны рабочей среды и располагается выше сальникового уплотнения, а ходовую гайку размещают в бугельном узле, расположенным над крышкой клапана, то есть конструкция существенно усложняется для ликвидации влияния рабочей среды на соединение шпиндель—гайку и повышения его долговечности и надежности.
Сильфонная арматура
В сильфонной арматуре уплотнение подвижных элементов относительно внешней среды обеспечивается сильфонным узлом. Главным его элементом является сильфон — гофрированная трубка. Металлический сильфон при помощи свари или пайки соединяется с верхними или нижними кольцами (или деталями другой формы), образуя так называемую сильфонную сборку. Сильфонная сборка своей верхней частью неподвижно и герметично соединяется с корпусными деталями арматуры, а нижней — со штоком или золотником клапана, перекрывая таким образом возможность выхода рабочей среды во внешнюю. Поступательное перемещение штока для управления золотником происходит внутри сильфона, который может изменять свою длину за счёт деформации гофров.
Сильфонные клапаны используются для работы в таких средах, утечка которых в окружающую среду недопустима. Преимущество таких клапанов перед сальниковыми — исключение утечки рабочей среды в атмосферу в пределах срока службы сильфонного узла. Но это преимущество достигается путём существенного усложнения конструкции и соответственно более высокой стоимости клапана. Кроме того, ремонт сильфона клапана при его усталостном разрушении представляет собой сложную операцию по замене сильфонной сборки, поэтому в таких случаях клапан необходимо менять на новый.
Направление потока
По конструкции корпуса и расположению на трубопроводе, связанным с направлением потока рабочей среды, запорные клапаны различаются:
Конструкция рабочего органа
Затворы в клапанах бывают тарельчатыми (золотниковыми) или коническими.
Уплотнительные поверхности тарельчатого затвора могут быть плоскими или конусными, в последнем случае седло в корпусе выполняется в виде фаски. Плоские уплотнения позволяют изготавливать их из различных металлов, сплавов и неметаллических материалов, они хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц. Конусные уплотнения, металл по металлу, используются для клапанов высоких давлений со взвешенными частицами в рабочей среде.
Конический затвор применяется в клапанах номинальным диаметром не более 25, для номинальных давлений от 16 МПа и выше. Такие клапаны называются игольчатыми.
Холдинг «СеверМаш» предлагает широкий выбор сальниковых и сильфонных клапанов как общепромышленного, так и атомного назначения.
7.5. Сильфонные уплотнения.
Особым видом уплотнений клапанов являются сильфонные уплотнения. Самое большое отличие по сравнению с описанными выше сальниками состоит в том, что здесь не существует область взаимного движения уплотняющего материала относительно тяги, но поступательное движение тяги компенсируется эластичной деформацией рубашки сальника.
Сальники для регулирующей арматуры изготавливаются чаще всего из нержавеющей стабилизирующей стали. В зависимости от максимального рабочего избыточного давления изготавливаются как одно, двух, трех и многорубашечные.
Преимуществом является абсолютная плотность относительно наружной среды (в исправном состоянии), поэтому они предназначены для использования при работе с агрессивными, взрывоопасными или другими опасными средами. Целесообразно их применение при низких и высоких температурах (от 50 С до + 550 С). Особенно практично использование сильфонных сальников при температуре ниже нуля, когда намораживание тяги является причиной преждевременного выхода из строя сальника, или, наоборот, при высокой температуре, когда сильфонные сальники работают как охладители. Недостатком является большая строительная высота. В связи с тем, что регулирующий клапан показывает относительно большой ход, следует для сохранения эластичной деформации отдельных волн использовать в разумных границах большое количество волн. Долговечность сильфона тоже имеет свой предел и зависит от температуры и относительной деформации отдельных волн. Недостатком является то, что при нарушении сальника моментально возникнет большая неплотность, чем при капающем классическом сальнике.
Поэтому часто используется еще предохранительный сальник (в случае LDM тефлоновый сальник DRSpack®), который препятствует утечке жидкости в случае неисправности сильфона. Комбинированный таким способом сальник, несмотря на высокую цену, применяется там, где необходимо исключить какую-либо утечку среды или, где можно установить систему детектирования разрушения сильфона.
Долговечность сильфонных уплотнений зависит от конкретной конструкции. Для вентилей LDM указана в следующей таблице:
Принцип работы и устройство сильфонных торцевых уплотнений
Практически любое оборудование, имеющее в своей конструкции сквозной вал, проходящий через емкость с рабочей средой, не имеет полной герметизации, и рабочая смесь частично утекает во внешнюю среду. Чтобы избежать утечки, применяются различные торцевые уплотнения вала, в том числе и сильфонные. Что же такое сильфонные торцевые уплотнения?
Различают две основные конструкции – это сильфонные и пружинные. Сильфонные торцевые уплотнения имеют в составе своей конструкции сильфон – гофрированную оболочку, выполненную из какого-либо материала. Сильфон способен выдерживать механические напряжения при определенных температурах, давлении, а также при некоторых изгибах. Форма в виде гофры – это основная характеристика сильфонных уплотнений.
Где могут использоваться торцевые сильфонные уплотнения
Если есть необходимость обеспечить герметичность на вращающихся валах, которые проходят через рабочую емкость, то там и могут использоваться сильфонные торцевые уплотнения. В их числе:
Торцевые уплотнения с гофрированной оболочкой – это достаточно новая и не очень распространенная тема. Многие до сих пор пользуются сальниковыми набивками, и даже не разбираются, как использовать механические торцевые уплотнения. Если у Вас такая же проблема, то лучше проконсультироваться у продавца, а лучше непосредственно у производителя, который осуществляет прямую торговлю – без посредников.
Из каких материалов изготавливают торцевые уплотнения сильфонного типа
Гофра придает сильфонному уплотнению необходимую гибкость. Гофра может быть выполнена из металла, резины или из многокомпонентных материалов. Если предполагается эксплуатация оборудования не в агрессивной среде, то чаще выбираются торцевые уплотнения с резиновым сильфоном. Но в этом случае рабочий диапазон давления и температуры не может быть большим.
Общие преимущества использования механических торцевых уплотнений
Если есть преимущества, то они должны быть относительно чего-то. В данном случае – это преимущества, относительно сальников, которые еще используются, но постепенно уходят из производства. При использовании торцевых уплотнений, вместо сальниковых набивок, уменьшается трение, от чего не снижается мощность оборудования, а ремонт и обслуживание выполняется гораздо реже, что снижает стоимость эксплуатации.
Где купить качественные резиновые и металлические торцевые уплотнения
Для потребителей России и Беларуси выгоднее всего приобретать китайскую продукцию, но не от посредника, а непосредственно от производителя. Китайская компания YALAN Seals уже более 20-ти лет производит и продает сильфонные уплотнения собственного производства, а во многих случаях и собственной разработки. В этой статье предусмотрена ссылка, перейдя по которой Вы попадете на русскоязычный сайт этой компании. Купить сильфонные торцевые уплотнения здесь можно купить по цене производителя. Имеются все сертификаты, подтверждающие качество и компетентность.
Сильфонное уплотнение штока что это
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
КОМПЕНСАТОРЫ И УПЛОТНЕНИЯ СИЛЬФОННЫЕ
Термины и определения
Bellows expansion joints and (bellows) seals.
Terms and definitions
Дата введения 1984-07-01
Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 25 апреля 1983 г. N 2044 срок введения установлен с 01.07.84
ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 30.01.91 N 77 с 01.09.91
Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту ИУС N 5, 1991 год
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения сильфонных компенсаторов и уплотнений.
Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены «Ндп».
Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования. Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.
В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено, и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.
В стандарте в качестве справочных приведены иностранные эквиваленты стандартизованных терминов на немецком (D), английском (Е) и французском языках (F).
Для отдельных стандартизованных терминов приведены в качестве справочных буквенные обозначения.
В стандарте приведены алфавитные указатели содержащихся в нем терминов на русском языке и их иностранных эквивалентов.
В стандарте имеются справочные приложения. В справочном приложении N 1 приведены графические изображения сильфонных компенсаторов и уплотнений.
В справочном приложении N 2 приведены термины и определения общих понятий сильфонных компенсаторов и уплотнений.
Лортэкс Эко, ООО. Ануфриев В.П. Сильфонное уплотнение штока: надежно и долговечно
Сильфонное уплотнение штока активно используется при работе с агрессивными, экологически вредными (ядовитыми), взрывопожароопасными и подобными средами для гарантии надежного, долговечного предотвращения опасных утечек. Другой сферой применения являются потоки жидкостей, потери которых даже в незначительных объемах приводят к весьма ощутимым финансовым издержкам.
Преимущества сильфонов известны и очевидны. В отличие от изделий с сальниковым уплотнением, сильфонная арматура не требует постоянного контроля, обслуживания, текущей замены комплектующих и сопутствующей ей остановки технологических потоков. По сути, сильфон – это средство повышения производительности и эффективности труда, позволяющее радикально сократить затраты на обслуживание и ремонт запорной и, особенно, регулирующей арматуры (ЗРА). Этот эффект от применения сильфонной арматуры оказался настолько велик, что ее стали использовать фактически повсеместно в самых различных отраслях. Похоже, что это сыграло с пользователями злую шутку.
В целом замечательное техническое решение – сильфонное уплотнение штока – является важной ступенью в эволюции запорной и регулирующей арматуры. Сконструированный еще в начале прошлого века и широко освоенный нашей промышленностью к его середине сильфон как уплотнение, однако, как-то растерял свое основное предназначение, превратившись в достаточно обыденный атрибут запорного (регулирующего) клапана. Магическое слово «сильфон» как синоним слова «надежный» подвигло заказчиков, точнее, исполнителей, которые занимаются закупками и сфокусированы на минимизации затрат, покупать сильфонную арматуру низкого качества, не предназначенную для пользования на ответственных позициях, в т. ч. и стоящих на потоках опасных сред.
Из литературных источников известно, что объем производимой в Российской Федерации сильфонной арматуры составляет, по разным данным, от 20 до 30 %. Не вполне репрезентативные данные обзора, выложенного на сайте компании «Нефтегазсервис», указывают на то, что 42 % (почти половина) производимых клапанов имеют сильфонное уплотнение! Но если производится такое огромное количество сильфонной арматуры, предназначение которой заключается в повышении надежности и увеличения ресурса, то остается непонятным, кто же является потребителем таких больших объемов «безызносной» арматуры. Ответ кроется в низком качестве сильфонов, производимых отечественной промышленностью и быстром их выходе из строя. В том же отчете указано, что около 80 % сильфонов изготавливается из нержавеющей стали 08Х18Н10Т (аналог ANSI 304), 7,4 % из латуни. Имеются сильфоны из титана и совсем незначительное количество с использованием молибдена, придающего металлу стойкость к коррозии. Лишь 10 % производителей арматуры используют только сильфоны собственного производства, около 82 % предприятий покупают сильфоны «на стороне».
Требования к приемке сильфонов не очень высокие: 71 % принимает ОТК производителя, у 4 % производителей требования к приемке отсутствуют. Похоже, эти звенья и определяют качество сильфонной арматуры, попадающей к российскому потребителю. Стоит ли удивляться, что сильфонная арматура западных производителей (а там процент ее производства в общей структуре заметно меньше), даже работая в самых жестких условиях, имеет ресурс 3-7 лет, в то время, как отечественную меняют на целом ряде производств каждый год и даже по нескольку раз в год. Известны многочисленные случаи, когда на потоки чрезвычайно агрессивных химических сред: плавиковой, соляной кислот, фтора, сухого и влажного хлора, ядовитых газов, стоят сильфоны из указанной выше обычной нержавеющей стали 08Х18Н10Т. Работают они от 3 до 12 месяцев, нуждаются в постоянном наблюдении, необходимо наличие постоянного резерва для поддержания работоспособности оборудования. Более того, имеются производства, где на таких потоках вообще не применяют сильфоны, пользуясь «старыми добрыми» сальниковыми уплотнениями со всеми их перечисленными выше «прелестями». Однако все больше руководителей осознают экономическую эффективность использования современной сильфонной ЗРА.
И вот довольно странный парадокс: потребитель вкладывается деньгами в сильфонную конструкцию, чтобы получить вместо арматуры с сальниковым уплотнением надежное уплотнение с увеличенным ресурсом, а получает арматуру, которую все равно приходится ежегодно менять (сильфонная арматура, как правило, ремонту не подлежит). При этом сильфон – самая дорогая часть клапана. Отдача от вложенных средств получается весьма умеренная.
В задачу настоящей статьи не входит подробный анализ структуры применения сильфонной арматуры в стране и намерение давать рекомендации пользователям. Однако вот несколько примеров.
Газообразный анодный хлор (Уральский регион) высушивает уплотняющий материал сальника за 10 дней, после чего сальник приходит в негодность и требует замены. Установленный взамен клапан с сильфонным уплотнением штока (производства ООО «Лортэкс Эко») работает четвертый год (уже в 130 раз дольше!) без какого-либо вмешательства со стороны персонала и продолжает выполнять свои функции безупречно. Принципиальный чертеж клапана представлен на рисунке 1, а клапан на позиции изображен на рисунке 2.
Нетрудно подсчитать, какой объем работ на предприятии был сокращен простой установкой клапана, отвечающего современному уровню техники. Остановка/переключение потока, разборка/сборка арматуры, использование вспомогательной техники и механизмов, замена сальника, поддержание и обслуживание резервной линии и прочее, и все это, увеличенное в 130 раз, – вовсе немалые затраты. Сложно оценить вред, наносимый здоровью персонала и экологии возможными утечками из-за несовершенства сальникового уплотнения, но его нельзя просто игнорировать.
Безусловно, сильфон – достаточно непростая инженерная конструкция, которая увеличивает стоимость запорно-регулирующей арматуры. Однако безремонтное использование этого устройства в течение многих лет несомненно компенсирует все дополнительные затраты. И многократно!
Частые замены сильфонных клапанов, регулирующих поток влажного хлора (сильнейший корродирующий агент), являлись настоящей головной болью для руководства и специалистов одного из предприятий хлорной промышленности в Центральном округе России. Появилось понимание, что «экономия» на хорошей сильфонной арматуре стоит слишком больших денег. И они вынуждены были обратиться к услугам французского производителя, чтобы устранить проблему. И проблема была решена. Вместо обычной нержавеющей стали (допустим, марки 304 по американскому стандарту) в этой среде должен стоять сильфон из сплавов «Хастеллой». Теперь есть уверенность в том, что к арматуре можно не подходить как минимум в течение трех лет. То же касательно предприятия, производящего хлор на другом уральском предприятии. Там ситуация попроще: предпочтение отдано стали 316L (по той же классификации), не очень дорогой, но вполне пригодной для длительной работы в атмосфере сухого хлора. Известны примеры и применения и титановой арматуры на аналогичной среде (Архангельская область). Это уже предмет для внимательного изучения свойств среды и условий эксплуатации.
Таким образом, никакого секрета нет: в агрессивных средах должна работать арматура, изготовленная из материалов, стойких к этим средам. Перечень этих материалов доступен в соответствующих справочниках. Надо им пользоваться, а не надеяться на чудо.
Вывод очевиден: сильфон – это устройство для того, чтобы запорная и регулирующая арматура работала долго и надежно. Сильфон должен работать долго!
ООО «Лортэкс Эко» по согласованию с заказчиками (но без обязательств с их стороны) и/или по предварительному заказу формирует склад готовых изделий с сильфонным уплотнением, гарантированно обеспечивающий заказчиков номенклатурой, востребованной на их производствах, в двухнедельный срок! Также компания увеличивает гарантийный период эксплуатации сильфонной арматуры с общепринятых 12 месяцев с даты начала эксплуатации (или 18 месяцев с даты поставки) до 24 месяцев (или 36 месяцев) соответственно.