Уплотнительный элемент

 

Изобретение относится к теплоэнергетике , к тем областям, в которых применяются кожухотрубные теплообменные аппараты с перегородками типа диск - кольцо или сегментного ти-; па. Цель изобретения - повышение наЧг дежности уплотнения. Уплотнительный элемент включает набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных . по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - в смежных елоях, и имеет наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха. Новым в устройстве является то, что слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изменяющимся от слоя к слою и определяемым из соотношения : , где D« - внутренний диаметр кожуха; п - число слоев лелеет-: ков; А - относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков уплотнительного элемента по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, ; выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах

„,SU„„1710979 (g1)g F 28 F 9/22, 11/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИЩ= П:ЛЬСТВУ t (21) 4791347/06 ,(22) 13.02.90 (46) 07.02.92. Бюл. и 5 (71) Научно-производственное .объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И.Ползунова (72) В.А.Пермяков и Г.В.Дивова (53) 621.565.94(088.8) ,(56) Авторское свидетельство СССР

11 985704, кл. F 28 F 9/22, l981..(54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) .Изобретение относится к теплоэнергетике, к тем областям, в которых применяются кожухотрубные тепло" обменные аппараты с перегородками ти+ па .диск - кольцо или сегментного типа..Цель изобретения - повышение на дежности уплотнения. Уплотнительный элемент включает набор стыкующихся т

Изобретение относится к области техники, в которой применяются кожу ,хотрубные теплообменные аппараты с . промежуточными перегородками типа ..диск - кольцо или сегментного тйпа: (в энергетике и судостроении это, .;.например, поверхностные регенератив- . ные подогреватели, подогреватели се-,, тевой воды, охладители воды, масла, забортной воды и т.д., в хймичес ком и нефтяном машиностроении - вакуумные конденсаторы, теплообменййе : аппараты для йовышения давлений .и температур на разные среды и др.).

Известен уплотнительнйй элемент., :используемый в теплообменниках.ко-.

2 между собой лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - e смежных сло- ях; и имеет наружный диаметр,. больший внутреннего диаметра кожуха. Но-. вым в устройстве является то, что слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изменяющимся от слоя к слою и определяемым из соотношения

Р„=D +п6, где Эк — внутренний диаметр кожуха; и — число слоев лепест-. ков; А — относительная величина .Увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков уплотнительного элемента по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8-1,2)3 от Рк. При работе теплообменника устраняются протечки сре ., pii. 4 ил. жухотрубного типа, предназначенный для устранения холостых (помимо поверхности теплообмена) протечек той среды, которая движется в их tcopny" ". сах через трубные пучки. Направление движения этих .сред через пучок создается с .помощью системы кольцевых (диск - кольцо) или сегментных пере" городок, наружные кромки которых должны как можно плотнее примыкать к внутреннеи поверхности корпуса аппарата. Для сведения к минимуму зазо" ра между корпусом и перегородкой в ря» де аппаратов осуществляется, напри;. мер, весьма трудоемкая и дорогостоя", щая операция по проточке внутренней поверхности корпуса.

1 этом уплотнение выполнено многослойным

I из отдельных лепестков, стыки которых по сравнению с последующим слоем расположены в шахматном порядке.

Однако в упругом уплотняющем коль- це, являющемся многослойным, все слои имеют одинаковый наружный диаметр, вследствие чего уплотнение перегородки с внутренней поверхности корпуса фактически осуществляется только за счет прижатия к этой поверхности одного слоя кольца, так как остальные при условии, что все они имеют одинаковый наружный диаметр, в рабочем положении к внутренней поверхности корпуса прилегать не могут и обеспечивают лишь упругое воздействие на этот один слой. Вследствие этого перепад давления, в котором этот тип уплотнения может работать, ограничен.

Кроме того, эффективность уплотнения будет существенно снижаться (ec" ли корпус по внутренней поверхности не будет проточен или сохранит эллипсность) из-за того, что в единственном месте примыкания уплотняющего слоя к этой поверхности могут оказаться местные .дефекты поверхности (углубление, прилипший сварочный грат или окалина, дефект проката), которые не будут надежно перекрываться °

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнительном элементе, содержащем набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - в смежных слоях, и имеющий наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изме" няющимся от слоя к слою и опредуляемым из соотношения

Dя=Dк+п, где D - внутренний диаметр кожуха;

h — число слоев лепестков; - относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков по сравнению с на-. ружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8-1,2)Ф от D„.

1710979

Несмотря на большую трудоемкость данного решения, необходимость иметь для его осуществления специальное оборудование, задача уплотнения этих узлов удовлетворительно не решается.

Известно достаточно много типов уплотнительных элементов для рассматриваемого узла, однако они имеют существенные ограничения по области применения, далеко не всегда технологичны и эффективны. К их числу следует отнести уплотнительные устройства,- выполненные в виде колец из резины или пластмассы, прижимаемых по периферии к кольцевым перегородкам специальными накладками. Однако такое уплотнение не применимо в случае повышенных температур сред и их повышенной химической активности (например, маслоохладители паротурбинных установок синтетических огнестойких масел, аппараты для нефтехимической промышленности и др.).

Известно также уплотнительное уст" 25 ройство для поперечных перегородок кожухотрубного теплообменника, содержащее установленное по йериферии перегородки кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба. 30

Недостатками. указанного устройства являются невысокая надежность, неработоспособность при работе теплообменника в области высоких температур и ограниченность по типам теплообменивающихся сред (зависимость от их

35 агрессивности).

Известно также уплотнительное устройство для поперечных перегородок кожухотрубного теплообменника, содержащее установленное по периферии 40 кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба и выполненное составным из сегментов в виде пластин- чатых изогнутых пружин. Однако это

45 уплотнительное устройство достаточно сложно в изготовлении, имеет зазоры на стыках участков разрезанных ко" лец и не прилегает достаточно плотно к внутренней поверхности корпуса,.осо/ ° 50 бенно при наличии у него эллипсности.

Наиболее близким к предлагаемому . является уплотняющее устройство, содержащее прижимные элементы и разме-" щенное между ними упругое уплотняющее, кольцо с выступающим за пределы эле- 55 ментов участком.

Выступающий за пределы элементов участок кольца равномерно деформиро-. ван в радиальном направлении, при

5 1710979!

О!

5 20

30

35 из уплотняющего элемента 1, выполнен- 40

Формула изобретения

Уплотнительный элемент, преимущественно для кольцевых или сегментных перегородок кожухотрубных теплообменников, содержащий набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - в смежных слоях, и имеющий наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, о т л и". ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, слои лепестков выполнены с наружным диамет50

Это обеспечивает в рабочем положении одновременно несколько последовательно расположенных по высоте или длине аппарата контуров уплотнения.

При применении уплотнения предлагаемого типа достигается пружинящий эффект и наружные кромки слоев мембранно-лепесткового типа надежно прижимаются к внутренней поверхности корпуса в нескольких поясах по его длине или высоте, тем.самым обеспечивается многоразовое уплотнение на" ружных кромок кольцевых или сегментных перегородок с корпусом, что исключает холостые протечки теплоносителя. В соседних слоях стыки секторов, из которых они набираются, располагаются в шахматном порядке и перекрывают друг друга. .При таком выполнении уплотнения допустимый перепад давлений (Р! -Р, Р2-Р и т.д.) между полостями над и под соответствующим уплотнением (фиг. 1) существенно повышается в сравнении с известным уплотнением.

При изготовлении элементов предлагаемого уплотнения выдерживаются соотношения (фиг. 2-4) В„ап, о св ...cD„.

Разница в величине соседних диаметров должна составлять Ь =Э! / 100, и выбираться в зависимости от толщины и материала лепестков уплотнения.

На фиг. 1-4 изображены элементы узла уплотнения перегородок в кожухотрубном теплообменнике.

Уплотнительное устройство состоит ного многослойным из отдельных лепестков, с помощью которых по периферии кольцевой перегородки 2 образуется многослойная мембрана. Мембра", ны закреплены накладными разрезными кольцами 3, болтами, 4 и гайками 5.

Стыки лепестков уплотняющего эле".мента по .сравнению с последующим сло.ем расположены в шахматном порядке, а наружный диаметр уплотняющего элемента 1 больше внутреннего диаметра корпусов теплообменника 6. При этом наружный диаметр (Ря) лепестков уплотняющего элемента выполнен ступенчато изменяющимся от слоя к слою и может быть рассчитан по формуле,Dя=DK+na где D.!, — внутренний диаметр кожуха;

n — число слоев лепестков;

- относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последуюшего слоя лепестков по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8-1,2)ь от D„

При работе наружные кромки мембранно-лепесткового уплотнения 1 при" жимаются к внутренней поверхности корпуса 6 и создают несколько последовательно расположенных по длине или высоте теплообменника контуров уплотнения (фиг. 2) ° Такие контуры уплотнения образуются на каждой перегородке, Предлагаемый тип уплотнения может быть применен практически для любых диаметров корпусов, лепестки уплотнения в зависимости от свойств омывающей их среды могут изготавливать i ся из углеродистой и нержавеющей стали, латуни, меди, титана и других материалов, включая пластики. Возможны также определенные сочетания этих материалов.

При использовании предлагаемого уплотнительного устройства мембранно-лепесткового типа устраняются холостые протечки одной из теплообменивающихся сред с одновременным повышением тепловой эффективности и сохранением условий разборности и, ремон топригодности теплообменника.

По данным испытаний тепловая эф" фективность теплообменника за счет устранения протечек может быть повы-. шена на 30-354 по сравнению с уплотняющими элементами других конструкций. ром, изменяющимся от слоя к слою и определяемым из соотношения

1710979 к "

yl к

5 где D — внутренний диаметр кожуха;

n — число слоев;

6 - относительная величина увели-, чения наружного диаметра каждого последующего слоя относительно предыдущего, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков и равная (0,8-1,Z)a n„.

1710979

Редактор Л.Гратилло Гехред1ц.цоргеитал Корректор:дяилипенко ее ° °

Заказ 331 Тираж . Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета йо изобретениям и откръггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101.