Устройство для уплотнения вращающихся валов

 

Сущность изобретения: два закрепленных на несущей конструкции уплотнительных элемента охватывают буксу и выполнены в виде манжет с губкой и/или уплотнительных колец скольжения. Средство для охлаждения элементов выполнено в виде теплопроводных труб, размещенных в буксе. Каждая труба закрыта с торцов с образованием замкнутой камеры, на внутренней поверхности которой размещено капиллярное тело. Часть трубы расположена в зоне уплотнительных элементов, другая часть в зоне жидкой холодной среды. В качестве охлаждающей среды выбрана среда с точкой кипения меньше допустимой температуры работы уплотнительных элементов. 4 з. п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к устройствам уплотнения для вращающихся валов, в частности к устройствам уплотнения дейдвудной трубы для гребного винта судна.

В устройствах уплотнения такого типа циркуляция охлаждающей среды происходит по системе каналов, которая присоединена к валу и/или несущей системе для каналов, проходящих через уплотнительные кольца, и присоединяется к выходящей за пределы уплотняющей установки системе циркуляции.

В системе циркуляции имеется транспортирующий орган для поддержания циркуляции и необходимый в этих случаях источник охлаждения и взаимодействий с ним теплообменник, что, естественно, требует значительных затрат на оборудование. Другим недостатком подобных устройств является то, что поскольку циркулирующая среда должна одновременно исполнять роль охладителя и смазки, обе функции не выполняются оптимально, так как чем-то приходится "жертвовать". Далее при выполнении каналов в валу и, соответственно, в буксе вала из-за вращения отводных отверстий каналов могут возникнуть толчки охлаждающей среды и из-за этого колебания, которые оказывают дополнительную нагрузку на уплотнительные кольца, если они особенно имеют форму губок.

Задача изобретения устранить указанные недостатки и таким образом усовершенствовать уплотнительное устройство, чтобы можно было отказаться от выходящей наружу циркуляционной системы и источника охлаждения, чтобы можно было разделить охлаждающую и смазочную среды, а также избежать вредных колебаний.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для уплотнения вращающегося вала, преимущественно уплотнения дейдвудной трубы гребного винта с буксой, разделяющем жидкую холодную среду, преимущественно морскую воду, и горячую среду, преимущественно смазочное масло, содержащем не менее двух закрепленных на несущей конструкции уплотнительных элементов, охватывающих буксу и выполненных в виде манжет с буксой и/или уплотнительных колец скольжения, средство для охлаждения уплотнительных элементов с жидкой охлаждающей средой, последнее выполнено в виде теплопроводных труб, размещенных в буксе, при этом каждая теплопроводная труба закрыта с торцов с образованием замкнутой камеры, на внутренней поверхности которой размещено капиллярное тело, и часть трубы расположена в зоне уплотнительных элементов, а другая часть в зоне жидкой холодной среды, причем в качестве охлаждающей среды выбрана среда с точкой кипения меньше допустимой температуры работы уплотнительных элементов.

Благодаря предлагаемому в изобретении исполнению устройства возникает вид автономного управления процессом охлаждения, так как эффект охлаждения возникает в том случае, когда температура уплотнительных колец из-за трения настолько велика, что в горячем месте происходит процесс испарения, в то время как при падении температуры процесс испарения прекращается и происходит охлаждение. Такое управление можно использовать как защитный процесс, когда, например, во время ледохода чрезмерное охлаждение может привести к вредному обледенению уплотнительных колец.

Преимущество предлагаемого состоит в следующем. Предусмотрено, что в качестве охлаждающей среды можно использовать воду, спирт и другие жидкости с похожей точкой кипения, причем преимущество имеют среды с хорошей теплопроводностью. Каналы для теплопроводных труб могут быть расположены лишь внутри вала или буксы вала или в стенках буксы вала и, соответственно, внутри несущей системы для уплотнительных колец, причем первое исполнение предпочтительно, поскольку максимально приближает теплопроводные трубы к месту трения и возникновению тепла, т.е. к месту касания уплотнительных колец с валом.

В случае необходимости подвергается охлаждению лишь часть уплотнительных колец, остальная часть остается неохлажденной.

На фиг. 1 показано уплотнительное устройство на гребном винте с буксой судна с теплопроводными трубами в буксе вала, продольный разрез; на фиг.2 то же, с модификацией холодного места; на фиг.3 поперечное сечение части буксы вала; на фиг.4 и 5 букса вала, продольный и поперечный разрезы; на фиг.6 и 7 уплотнительные устройства с уменьшенной областью воздействия горячего места, выдвинутые в морскую воду.

Устройство содержит судовой гребной винт 1, на который надета букса 2, которая через фланец 3 соединена с пропеллером (не показан) с возможностью вращения, причем один ее конец выступает во внешнюю среду (наружную воду) W, а другой в смазочную полость S подшипника вала (не показан). К буксе 2 прилегают четыре, выполненные в форме губок уплотнительных кольца 7, которые установлены на расстоянии друг от друга таким образом, что два уплотнительных кольца 6 и 7 относятся и обращены к отделяемой внешней среде W, а два уплотнительных кольца 4 и 5 к смазочной полости S.

Уплотнительные кольца 4-7 поддерживаются несущей системой, состоящей из пяти кольцевых частей 8-12, которые расположены по оси одно за другим, причем обращенная к полости S кольцевая часть укреплена на штеване, и таким образом крепится все уплотнительное устройство.

В стенках буксы 2 выполнено множество отверстий 13, продольная ось которых параллельна продольной оси буксы 2, причем их диаметр равен приблизительно толщина стенок буксы. В эти отверстия вставлена тепловая труба 14. Трубы такого типа выполнены из теплопроводного материала, закрыты с торцов и образуют камеру. В эту камеру помещено капиллярное тело 15, которое касается либо всей внутренней стенки трубы, либо только линии обшивки. Капиллярное тело 15 также выполнено в виде трубки, в основном из проволочной сетки, которая наполнена испаряющейся средой, в данном случае водой. Если теперь стенка камеры с одного конца, т.е. области уплотнительных колец 4-7 доведена до температуры кипения среды, то среда в данном месте выпаривается из капилляра 15 (показано двойной стрелкой). Пар идет к неподогретой или охлажденной стенке камеры, в данном случае омываемому наружной водой концу 16 теплоотводной трубы 14, и конденсируется там, отдавая свое тепло.

Обратная транспортировка к выпаривающему концу происходит внутри капилляра 15 под воздействием капиллярного усилия. Длина теплопроводной трубы 14 выбрана в данном случае так, что она своим подогретым концом 17 (горячее место) частично выступает за уплотнительное кольцо 4, а своей охлажденной частью 16 (холодное место) выходит в омываемую наружной водой часть буксы 2.

На фиг.2 показано устройство, модифицированное таким образом, что холодное место 16 теплопроводной трубы 14 выходит из буксы 2 и непосредственно омывается наружной водой, благодаря чему теплообмен с наружной водой становится более интенсивным.

На фиг.3 показана только часть стенки буксы 2 в поперечном разрезе, где отверстия 13 для теплопроводной трубы 14 могут быть рассеяны внутри стенки буксы 2 на определенном расстоянии, причем это расстояние может быть определено в зависимости от количества отводимой тепловой среды и ожидаемой температуры наружной воды W.

Букса 2 выполнена из двух гильзообразных частей 18 и 19 (фиг.4 и 5). Уплотнение между этими частями осуществляется соответственно уплотнительными кольцами 20 и 21 на переднем и заднем концах гильзообразных частей 18 и 19. Для страховки используют потайной винт 22 и т.п.

В соответствии с фиг.6 и 7 устройство по фиг.1 и 2 преобразовано таким образом, что в систему охлаждения включены лишь обращенные к наружной воде W уплотнительные кольца 6, 7 и соответственно обращенные к камере полосы S уплотнительные кольца 4 и 5. Это осуществляется очень просто благодаря тому, что теплопроводные трубы 14 рассчитаны такими короткими, что их горячее место 17 входит только в область уплотнительных колец 6 и 7, обращенных к окружающей воде W (фиг.6) и что при полной длине теплопроводной трубы 14 ее наружная стенка в области уплотнительных колец 6 и 7, обращенных к наружной воде, имеет теплоизолицию или покрыта теплоизоляционным слоем 23.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ, преимущественно уплотнения дейдвудной трубы гребного винат с буксой, разделяющее жидкую холодную среду, преимущественно морскую воду, и горячую среду, преимущественно смазочное масло, содержащее не менее двух закрепленных на несущей конструкции уплотнительных элементов, охватывающих буксу и выполненных в виде манжет с губкой и/или уплотнительных колец скольжения, средство для охлаждения уплотнительных элементов с жидкой охлаждающей средой, отличающееся тем, что средство для охлаждения уплотнительных элементов выполнено в виде теплопроводных труб, размещенных в буксе, при этом каждая теплопроводная труба закрыта с торцов с образованием замкнутой камеры, на внутренней поверхности которой размещено капиллярное тело, и одна часть трубы расположена в зоне уплотнительных элементов, а другая часть в зоне жидкой холодной среды, причем в качестве охлаждающей среды выбрана среда с точкой кипения меньше допустимой температуры работы уплотнительных элементов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве охлаждающей среды применена вода, спирт или другие жидкости с близкой температурой кипения.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что теплопроводные трубы расположены в стенках буксы.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что манжеты с губкой расположены по одной оси одна за другой, причем губки одной части манжет обращены к горячей среде, а другой части к холодной среде.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что стенки теплопроводных труб в области губок манжет, обращенных к холодной среде, выполнены с теплоизоляцией.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7