Надежность фторопласта


Из-за недостаточной эластичности фторопласта надежное прилегание поршневого фторопластового кольца к втулке и, следовательно, герметичность трудно обеспечить при невысоких давлениях воды (до 20 кгс/см2). Поэтому внутренняя пружина предназначена для создания давления. Установка поршневого кольца (зазоры показаны в рабочем состоянии уплотнения) минимальных контактных давлений на рабочей поверхности поршневого кольца при его равномерном прижатии к цилиндру и компенсации износа фторопласта во время эксплуатации сервомотора. При более высоких давлениях воды пружины обеспечивают в основном лишь начальное прижатие поршневого уплотнения к втулке сервомотора. Во время же работы, при рабочем давлении воды, герметичность уплотнения обеспечивается разностью давлений на внутренней и наружной поверхностях поршневого кольца.
Стыки фторопластовых поршневых колец выполняются в основном двух видов. При работе на конденсате с давлением до 24 кгс/см2 целесообразно применять косой стык. В сервомоторах, работающих на питательной воде или смеси питательной воды и конденсата, применяется ступенчатый стык (рис. 5-106). Величина зазора в стыках при сборке назначается в зависимости от рабочей температуры воды. Так как коэф- j фициет термического расширения фторопласта примерно на порядок больше, чем у стали, то величина зазора в стыке поршневого кольца, например в сервомоторе, работающем на питательной воде с температурой 150° С, может составить несколько миллиметров при рабочем зазоре 0,1—0,3 мм. Из этих соображений даже в сервомоторах низкого давления, но с переменной температурой рабочей! воды целесообразно применять ступенчатый стык колец как более герметичный.
Осевой зазор между поршневым кольцом и стенкой канавки должен быть минимальным (0,05— 0,1 мм) и назначается также с учетом тепловых расширений фторопласта и стали.
Для уплотнения поршней сервомоторов низкого давления применяется одно или два уплотни-тельных кольца, а для сервомоторов высокого давления три-четыре поршневых кольца. Ширина кольца обычно колеблется в пределах от 10 до 20 мм, причем более широкие кольца применяются для уплотнения поршней большого диаметра.
Кольцевые пружины изготовляются обычно из термообработанной стальной нержавеющей проволоки 3X13 или 4X13. Диаметр проволоки-и предварительная деформация (раскрытие) кольца выбираются такими, чтобы пружинящая сила кольца создавала на рабочей поверхности поршневого фторопластового кольца удельное давление q порядка 0,5— 1,0 кгс/см2. Раскрытие кольца А рекомендуется выбирать в пределах (0,25-5-0,35)D (D — диаметр поршня). Задаваясь предварительной деформацией А стального пружинного кольца, удельным давлением q в уплотнении, шириной фторопластового кольца Ь, можно определить диаметр стальной проволоки для уплотнения поршня диаметром D, где Е — модуль упругости материала проволоки.
Поскольку изгибающий момент в любом сечении стального кольца от равномерно распределенной по периметру кольца внешней нагрузки q равен моменту от двух равных и противоположных сил, приложенных по направлению касательной в месте прореза кольца, то изготовлять кольцевую пружину целесообразно следующим образом. Кольцо предварительно навивается по диаметру, соответствующему его рабочему положению, и разрезается таким образом, что прорез составляет 2—3 мм. Затем кольцо деформируется установкой в прорез промежуточного тела и термообрабатывается. Ширина промежуточного тела должна выбираться больше задаваемого раскрытия А с учетом упругой деформации кольца после термообработки.
Внутренняя, распирающая фторопласт пружина может быть выполнена в виде обычного поршневого металлического кольца с прямым, косым или ступенчатым стыком по принятой для поршневых колец технологии изготовления.
Следует заметить, что для предотвращения повреждения фторопластовых колец при заводке поршня с уплотнениями в цилиндр необходимо выполнять заходные конуса на цилиндре на длине 20—30 мм с углом раскрытия 20—30° или вставлять в гнездо сборочное стальное кольцо, как показано на рис. 5-12. Нежелательно, особенно при высоких давлениях воды, чтобы фторопластовые кольца при перемещении в пределах рабочего хода пересекали какие-либо отверстия в цилиндре. Это приводит к быстрому разрушению уплотнительной поверхности кольца. Бели избежать подобного отверстия невозможно, то необходимо скруглить его кромки. Разрушение фторопласта происходит интенсивно также и в том случае, когда зазор между поршнем и цилиндром выполняется достаточно большим. При этом фторопласт осевым перепадом давления воды выдавливается постепенно в зазор. При давлениях рабочей воды до 25 кгс/см2 этот зазор можно делать до 1 мм на диаметр, при более высоких давлениях (150—300 кгс/см2) величина зазора не должна превышать 0,08— 0,1 мм.
Долговечность фторопластовых уплотнений в значительной степени зависит от чистоты сопряженной металлической поверхности и ее твердости. Практика показывает, что износ фторопластовых колец увеличивается с увеличением неровностей поверхности цилиндра и уменьшением ее твердости. Поэтому втулку сервомотора следует изготовлять из нержавеющей стали типа 3X13 с термообработкой до HRc>44 и механической обработкой не ниже V8.
Опыт эксплуатации водяных сервомоторов с уплотнениями подобного типа при перепаде давления 8 кгс/см2 на турбине П-25-29 ТЭЦ № 11 Мосэнерго и 40 и 150 кгс/см2 на турбине К-27-90 Смолевичской ГРЭС описан в гл. 11. На рис. 5-13 (кривая 1) показана зависимость протечек через одно уплотнительное кольцо типа, приведенного на рис. 5-10а от давления рабочей воды, полученная через 2 года непрерывной работы. Уплотнение установлено на поршне главного сервомотора системы регулирования турбины Л-25-29 ТЭЦ № 11 Мосэнерго. Для сравнения на этом же рисунке (кривая 2) показаны протечки воды через уплотнение такого же поршня, выполненные из сальниковой набивки «Рациональ».


Яндекс.Метрика