Многоступенчатое торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах,работающих под давлением

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскими

Социалистических

Республик

< >953316 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14Р181 (21) 3234543/25-08

РЦ М. Кл. с присоединением заявки № (23) Приоритет—

16 J 15/34

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230882. Бюллетень ¹ 31

Дата опубликова.ия описания 230882 (33) УДК 62-762 (088. 8) (72) Автор изобретения

В.П.Черных (71) Заявитель (54) МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ

ВАЛА В AIIIIAPATAX, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ ления (1).

Изобретение относится к технике герметизации и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в машинах и аппаратах, предназначенных для проведения физико-химических процессов под давлением, например в автоклавах.

Известно многоступенчатое торцовое уплотнение, в каждой из камер которого установлен один комплект уплотнительных элементов. Каждая камера имеет штуцера для входа и выхода запирающей жидкости, давление которой между камерами или ступенями уплотнения распределяется при помощи выносных расширительных емкостей, соединенных через регуляторы статического давления с источником давНедостатком известного устройства является его сложность и нестабильность в работе, приводящая к нарушению требуемого перепада давления запирающей жидкости по камерам торцового уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности работы уплотнения и упрощения системы регулирования перепадов давления в его камерах.

Поставленная цель достигается тем, 5 что каждое устройство для распределе.ния перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два разлкчных

10 по своим эффективным площадям сильфона — верхний и нижний, одни концы которых герметично закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности сильфонов образованы две изолированные между собой полости — верхняя н нижняя, а со стороны другой их поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, При этом верхняя полость сообщена с одной из камер для запирающей жидкости в корпусе торцового уплотнения, нижняя полость сообщена со смежной камерой корпуса торцового уплотнения или с рабочим пространством аПпарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением.

953316

Эффективная площадь нижнего сильфона может быть меньшей, чем эффективная площадь верхнего сильфона.

Предлагаемое торцовое уплотнение не требует постороннего источника повышенного давления и не требует пере- 5 качивания запирающей жидкости через камеры корпуса. Роль источника давления в нем играет давление вещества в рабочем пространстве аппарата. Не требуется также и специальной отдель-IO ной сложной системы и аппаратуры для автоматического регулирования перепада давления в камерах уплотнения, Функцию которой выполняют взаимодействующие один с другим .сильфоны 5 мгновенно реагирующие на малейшее изменение рабочего давления в аппарате и обеспечивающие соответствующее изменение перепада давления эапирак1щей RH+KocTH B каждой камере корпуса торцового уплотнения.

На фиг.1 показано торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 — устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса торцоного уплотнения, разрез; на фиг.3 другой вариант этого устройства, разрез.

Торцовое. уплотнение вращающегося вала в аппаратах, предназначенных для работы под высоким давлением, представляет собой комплектное многоступенчатое уплотнение, в состав которого входит вертикальный вал 1, имеющий кольцевые уступы, помещенный внутрь многоступенчатого корпуса 2, 35 и комплекты уплотнительных элементов, установленных на валу 1 последовательно и эаключенных в камерах 3-5, которые образуются при сборке уплотнения между торцовыми поверхностями 4Q кольцевых уступов вала 1 и корпуса

2. Каждый комплект уплотнительных элементов включает антифрикционное кольцо б, металлическое кольцо 7 и резиновое кольцо 8. Камеры 3-5 заполнены запиракщей жидкостью. Нижняя. часть корпуса 2 торцового уплотнения своим фланцем присоединена к горловине 9 аппарата (не показан). В состав торцового уплотнения входят также три устройства 10-12 для распределения перепада давления его камерами 3 -S и рабочим пространством 13 аппарата. Каждое устройство 1-12 имеет герметичную цилиндрическую емкость

14, которая может быть выполнена разъе емной и з двух частей (фиг. 2 ) или с верхней 15 и нижней 16 крышками (фиг.3). Внутри емкости 14 соосио размещены по меньшей мере два сильфона - верхний 17 и нижний 18, из ко- 60 торых нижний сильфон 18 имеет меньшую эффективную площадь, чем верхний сильфон 17. Одни концы сильфонов 17 и 18 герметично закрыты с помощью донышек 19 и 20 или 21 и жестко свя-. заны между собой с помощью штока 22 или донышка 21, а другие их концы с помощью колец 23 и 24 по всему периметру герметично соединены со стенками емкости 14. При этом в результате такого закрепления сильфонов 17 и 18 емкости 14 со стороны наружной или внутренней поверхности этих сильфонов 17 и 18 (фиг.2 и фиг.3 соответственно) образуются две изолированные между собой полости — верхняя 25 и нижняя 26. Соответственно со стороны другой поверхности сильфонов 17 и 18, а именно со стороны внутренней (фиг.2) или со стороны внешней (фиг.3), образована общая для них полость 27, изолированная QT верхней

25 и нижней 26 полостей. Верхние полости 25 устройств 10-12 заполнены запирающей жидкостью и сообщены соответственно с камерами 3-5 для запирающей жидкости в корпусе 2 посредством трубопроводов 28-33, присоединенных к каналам, выполненным в стенках корпуса 2 и емкости 14. Нижняя полость 26 устройства 12 заполнена запирающей жидкостью и сообщена с камерой 4 корпуса 2, расположенной смежно камере 5, посредством трубопроводов

34 и 35. Нижние полости 26 устройств

11 и 10 сообщены с рабочим пространством 13 аппарата посредством трубопроводов 36 и 37. Полость 27 посредством канала 38 и патрубка 39 сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением, но меньшим, чем давление в рабочем пространстве аппарата.

Торцовое уплотнение работает следующим образом.

При возникновении давления в рабочем пространстве аппарата 13 давление по трубопроводам 38 и 37 передается в нижние полости 26 устройств 10 и

11, где воздействует на нижний сильфон 18, который или сжимается, если полость 26 выполнена с его внешней стороны (фиг.2), или растягивается, если полость 26 находится внутри сильфона 18 (фиг.3). В результате сжатия или растягивания сильфона 18 донышко 20 или 21,перемещается вверх в осевом направлении и воздействует на верхний сильфон 17 через шток 22 и донышко 19 или непосредственно через общее донышко 21. В результате этого воздействия сильфон 17. растягивается или сжимается и тем самым уменьшает объем верхней полости 25, заполненной запирающей жидкостью, которая, сжимаясь, передает импульс повышения давления в камеры 3 и 4 корпуса 2 через трубопроводы 28-31.

Так как эффективная площадь верхнего сильфона 17 выполнена большей по сравнению с эффективной площадью нижнего сильфона 18, то и величина.953316

Формула изобретения

40 удельного давления, развиваемого сильфоном 17, меньше, чем удельное давление в рабочем пространстве аппарата. Этим саьым обеспечивается необходимый перепад давления между рабочим пространством 13 а п и 5 камерами 3 и 4, в которых находятся комплекты уплотнительных элементов.

Дублирующие трубопроводы 28, 30 и 32 способствуют равномерной передаче давления и устранению воздушной по- 19 душки в случае ее образования в полости 25. Устройство 12, установленное между камерами 4 и 5, работает аналогично устройствам 10 и 11 и реа. гирует на изменение давления занира- 5 ющей жидкости в камере 4.

В результате применения предлагаемого устройства обеспечивается повышенная надежность работы многоступен. .чатого торцового уплотнения за счет предотвращения утечки запирающей жидкости через устройство, регулирующее перепад давления, не требуется сложного и дорогостоящего специального оборудования для создания и регулирования перепада давления. запирающей жидкости по камерам торцового уплотнения, что упрощает и удешевляет конструкцию многоступенчатого торцового уплотнения по сравнению с известными конструкциями, и повышается безопасность обслуживания многоступенчатых торцовых уплотнений,так как процесс регулирования перепада давления происходит автоматически, т.е. без участия обслуживающего пер- 35 сонала, что особенно важно для аппаратов высокого давления.

1. Многоступенчатое торцовое уплот. нение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением, содержащее герметичный корпус, в котором на валу установлены комплекты уплоTHèтельных элементов, образующие с корпусом изолированные между собой и последовательно расположенные камеры, заполненные запиракщей жидкостью, устройства для распределения перепада давления между этими камерами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнения и упрощения аппаратуры для создания распределения и регулирования перепада давления в его камерах, каждое устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два различных по caovм эффективным площадям сильфона — верхний и нижний, одни концы которых герметично закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности сильфонов образованы две изолированные между собой полости — верхняя и нижняя, а со стороны другой их поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, при этом верхняя полость заполнена запиракщей жидкостью и сообщена со смежной камерой корпуса или с рабочим пространством аппарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением.

2. Уплотнение по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что нижний снльфон имеет меньшую эффективную площадь, чем верхний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 777298, кл. F 16 J 15/34, 1971.

953316

Составитель A.Îïîë÷åíöåâ

Редактор В.Данко Техред Т.Маточка Корректор М.Коста

Ъаказ 6242/60 Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4