Уплотнительное устройство для вращающихся валов

 

Использование: в судостроении, касается уплотнений вращающихся валов в дейдвудной трубе. Сущность изобретения: в кольцевых камерах расположены эластичные элементы в форме кольцевых шлангов, с помощью которых через кольцевые трубопроводы может циркулировать текучий теплоноситель, нагреваемый от источника тепла, преимущественно воздух, действующий одновременно в качестве напорной среды. При остановке вала в экстремально холодной жидкой среде, преимущественно морской воде, в которой имеется лед, эластичные элементы надуваются теплоносителем - напорной средой таким образом, что он заполняет большую часть кольцевых камер, и одновременно нагревают смазочный материал в остальной части кольцевых камер настолько, что его вязкость приблизительно соответствует вязкости смазочного материала при вращении вала. При вращении вала эластичные элементы после прекращения подвода теплоносителя-напорной среды сжимаются и освобождают кольцевые камеры и проход через нее. 5 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к судостроению, в частности к уплотнительным устройствам для вращающихся валов в дейдвудной трубе.

Известно уплотнительное устройство для вращающихся валов, преимущественно для судовых гребных валов в дейдвудной трубе, которое с одной стороны взаимодействует с наружной средой, преимущественно морской водой, а с другой - с жидким смазочным материалом, содержащее по меньшей мере два уплотнительных кольца, преимущественно манжетных, закрепленных между двумя кольцевыми деталями, причем между смежными уплотнительными кольцами выполнена кольцевая камера с возможностью сообщения ее с кольцевым трубопроводом смазочного материала (заявка ФРГ N 3122406, кл. В 63 Н 23/36, 1982).

Известное уплотнительное устройство работает удовлетворительно тогда, когда жидкая среда, относительно которой должно осуществляться уплотнение, при повторном запуске вала после продолжительной остановки не имеет экстремально низкую температуру, так как тогда во время остановки вязкость смазочного масла не увеличивается настолько, что при повторной работе вала уплотнительные кольца, состоящие из резиноупругого материала, повреждаются и тем самым ослабляют их функцию уплотнения. Уплотнительные кольца не повреждаются также тогда, когда в качестве смазочного материала используют воду, так как тогда не происходит образования льда на уплотнительных кольцах. Если имеются условия, при которых жидкая среда сильно переохлаждена, например, в водах, в которых имеется лед, эти уплотнительные устройства работают уже неудовлетворительным образом, так как тогда, если используют смазочное масло, смазочное масло в кольцевых камерах с относительно малым объемом становится высоковязким, а если используют воду, вода замерзает в кольцевой камере. Тогда в обоих случаях имеется опасность того, что уплотнительные кольца, в частности их уплотнительные кромки будут повреждены и тем самым будет ухудшена их функция уплотнения или даже они будут разрушены.

Цель изобретения - устранение опасности повреждения уплотнительных колец при повторном запуске после продолжительной остановки вала в жидкой среде с экстремально низкой температурой.

Технический результат достигается тем, что в известном уплотнительном устройстве по меньшей мере одна из кольцевых камер снабжена эластичным элементом в форме кольцевого шланга, выполненного с возможностью сообщения его через кольцевой трубопровод с источником текучего теплоносителя, преимущественно воздуха, нагреваемого от источника тепла, при этом эластичный элемент выполнен с возможностью заполнения большей части кольцевой камеры при подаче в него теплоносителя и освобождения его после прекращения подачи теплоносителя. Кроме того эластичный элемент уложен в выполненную в боковой стенке кольцевой камеры кольцевую канавку с возможностью выхода из нее в кольцевую камеру при подаче в него теплоносителя и втягивания в нее после прекращения подачи теплоносителя. Кроме того, в кольцевой трубопровод для теплоносителя включены последовательно индикаторные органы, ресивер с управляющим узлом, дроссельный и запорный орган, подающий орган и теплообменник.

Кроме того, при наличии трех кольцевых камер две крайние кольцевые камеры снабжены эластичными элементами, а средняя сообщена с кольцевым трубопроводом теплоносителя, причем кольцевой трубопровод теплоносителя снабжен трубопроводом утечки, подключенным к его запорному органу.

Кроме того, кольцевая камера со стороны наружной среды сообщена через кольцевой трубопровод смазочного материала с водяным баком, а кольцевая камера со стороны подшипника гребного вала - с масляным баком.

Кроме того, перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника гребного вала выполнена дополнительная кольцевая камера, в которой установлен дополнительный эластичный элемент с возможностью сообщения его с дополнительным источником теплоносителя.

На фиг. 1 изображено уплотнительное устройство со сжатыми эластичными элементами, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с надутыми эластичными элементами; на фиг. 3 - то же, со схематизированной системой трубопроводов и включенным в эту систему оборудованием; на фиг. 4 - то же, со средней кольцевой камерой, направляющей сжатый воздух; на фиг. 5 - уплотнительное устройство согласно фиг. 4 со схематизированной системой трубопроводов и включенным в эту систему оборудованием.

На гребной вал 1 насажена опорная втулка 2, соединенная жестко через фланец 2а с (неизображенным) гребным винтом и выступающая одним концом в наружную воду W и другим концом в полость смазочного масла S (неизображенного) подшипника вала. К опорной втулке 2 прилегают четыре кольцеобразных манжетных уплотнения 12a, b, c, d, расположенных с интервалом друг от друга таким образом, что два манжетных уплотнения 12с, d предназначены для наружной воды W, относительно которой должно производиться уплотнение, два манжетных уплотнения 12a, b предназначены для полости смазочного масла S.

Манжетные уплотнения несут на себе четыре кольцевые детали 3, 4, 5, 6, расположенные в осевом направлении и взаимодействующие друг с другом, причем кольцевая деталь 3, соседняя с полостью смазочного масла S. закреплена на яблоке ахтерштевня N и тем самым несет на себе все уплотнительное устройство. Закрепление манжетных уплотнений 12a, b, c, d на кольцевых деталях 3, 4, 5, 6 осуществляется зажимными деталями 10, 9, 8, 7.

Между каждыми двумя соседними кольцевыми деталями 3-4, 4-5, 5-6 выполнены кольцевые камеры 13 i, m, a, к которым соответственно присоединены кольцевые трубопроводы 15 i, m, a для жидкого смазочного масла. Кольцевые камеры 13 i, m, a соответственно оснащены боковыми кольцевыми канавками, в которые установлены эластичные элементы 14i, m, a. Каждый эластичный элемент присоединен к отдельному замкнутому кольцевому трубопроводу 16i, m, a, в котором циркулирует нагретый сжатый воздух и в который включено оборудование, описанное ниже. На фиг. 1 изображены эластичные элементы 14i, m, a в их сжатом состоянии, следовательно - в их втянутом в боковую кольцевую канавку кольцевых камер 13i, m, a положении, при котором подвод нагретого сжатого воздуха прерван. Это рабочее положение соответствует нормальному состоянию, при котором гребной вал вращается.

На фиг. 2 эластичные элементы 14 i, m, a изображены в надутом положении, при котором путь для подвода нагретого горячего воздуха свободен и при котором они заполняют существенную часть кольцевых камер 13 i, m, a, одновременно запирая входные отверстия для смазочного масла.

Это рабочее положение соответствует тому состоянию, при котором гребной вал неподвижен в наружной воде, в которой имеется лед. В этом надутом положении эластичные элементы действуют их увеличенной поверхностью как теплообменник для соответственно уменьшенной части смазочного масла и нагревают это масло таким образом, что при повторном запуске исключено повреждение уплотнительных манжет.

На фиг. 3 показан один из кольцевых трубопроводов, а именно кольцевой трубопровод 16 i для эластичного элемента 14 i с соответствующим оборудованием. Это оборудование включает последовательно включенные обычные индикаторные органы 17, ресивер 18 с неизображенным регулировочным узлом, запорный и дроссельный орган 19, насос 20 и теплообменник 21, последний нагружается (неизображенным) теплоносителем.

На фиг. 4 лишь кольцевые камеры 13i' и 13a' снабжены эластичными элементами 14i' и 14a', тогда как средняя кольцевая камера 13m' выполнена без эластичного элемента. При этом кольцевая камера 13a' со стороны наружной воды нагружается водой, а кольцевая камера 13i' со стороны подшипника вала - смазочным маслом.

Средняя кольцевая камера 13 m' нагружена сжатым воздухом, давление которого приблизительно соответствует давлению обеих других сред. Кроме того, к кольцевому трубопроводу 15 m' этой кольцевой камеры 13 m' присоединен трубопровод утечки 15 m", который в настоящем случае выходит внутрь судна. Это осуществление в особенно большой степени является благоприятным в отношении окружающей среды и эксплуатации, так как давление воздуха в средней кольцевой камере 13 m' во взаимодействии с нагружением кольцевой камеры 13a', водой и кольцевой камеры 13i' смазочным маслом при возможных утечках позволяет выходить в наружную воду лишь безвредные составляющие среды. Помимо этого при возможном исчезновении давления в средней кольцевой камере возможно проникновение в эту камеру утечек, которые удаляются через трубопровод утечки.

На фиг. 5 показано устройство с кольцевым трубопроводом 15 m' средней кольцевой камеры 13 m' вместе с оборудованием, таким как регулировочный узел 18', компрессор 20', магнитный клапан 19' и трубопровод 15 m" утечки.

Кроме того, оно имеет в своем составе кольцевые трубопроводы 15a' и 15 i' для кольцевых камер 13a', 13i', а также относящиеся сюда напорные баки.

На всех фигурах изображена соответственно на внутренней кольцевой части 3, 3' перед внутренним манжетным уплотнением 12a, 12a' дополнительная кольцевая камера 13S, 13S' с эластичными элементами 14 S, 14 S' с относящимся сюда кольцевым трубопроводом 16S, 16S'. Эластичные элементы 14S, 14S' служат, как и остальные, для теплопередачи при остановке гребного вала в водах, в которых имеется лед, а именно в этом случае к смазочному маслу S подшипника вала.

Формула изобретения

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ, преимущественно для судовых гребных валов в дейдвудной трубе, которое с одной стороны взаимодействует с наружной средой, преимущественно морской водой, а с другой - с жидким смазочным материалом, преимущественно смазочным маслом, содержащее по меньшей мере два уплотнительных кольца, преимущественно манжетных, закрепленных между двумя кольцевыми деталями, причем между смежными уплотнительными кольцами выполнена кольцевая камера с возможностью сообщения ее с кольцевым трубопроводом смазочного материала, отличающееся тем, что по меньшей мере одна из кольцевых камер снабжена эластичным элементом в форме кольцевого шланга, выполненного с возможностью сообщения его через кольцевой трубопровод с источником текучего теплоносителя, преимущественно воздуха, нагреваемого от источника тепла, при этом эластичный элемент выполнен с возможностью заполнения большей части кольцевой камеры при подаче в него теплоносителя и освобождения его после прекращения подачи теплоносителя.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что эластичный элемент уложен в выполненную в боковой стенке кольцевой камеры кольцевую канавку с возможностью выхода из нее в кольцевую камеру при подаче в него теплоносителя и втягивания в нее после прекращения подачи теплоносителя.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в кольцевой трубопровод для теплоносителя включены последовательно индикаторные органы, ресивер с управляющим узлом, дроссельно-запорный орган, подающий орган и теплообменник.

4. Устройство по пп. 1 - 3, отличающееся тем, что при наличии трех кольцевых камер две крайние кольцевые камеры снабжены эластичными элементами, а средняя сообщена с кольцевым трубопроводом теплоносителя, причем кольцевой трубопровод теплоносителя снабжен трубопроводом утечки, подключенным к нему через запорный орган.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что кольцевая камера со стороны наружной среды сообщена через кольцевой трубопровод смазочного материала с водяным баком, а кольцевая камера со стороны подшипника гребного вала - с масляным баком.

6. Устройство по пп. 1 - 5, отличающееся тем, что перед уплотнительным кольцом со стороны подшипника гребного вала выполнена дополнительная кольцевая камера, в которой установлен дополнительный эластичный элемент с возможностью сообщения его с дополнительным источником теплоносителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5