Гидродинамическое уплотнение вертикального вала

 

О П И С А Н И Е (976275

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву h 903642 (22) Заявлено 25. 01 ° 80 (21) 2874728/25-08 с присоелинением заявки J4 (2В) Приоритет (52)М. Кл.

F 16 J 15/40

Гасударственный комитет

СССР (53) УДК 62-762 . (088.8) по делам изобретений к открытий

Опубликовано 23. 11. 82. Бюллетень JA 43

Дата опубликования описания 25. 11. 82 (72) Автор изобретения

В.С. Гриднев (7l) заявитель (54) ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ

ВЕРТИКАЛЬНОГО ВАЛА

1о

Изобретение относится к уплотнительной технике.

По основному авт. св. h 903642 известно гидродинамическое уплотне- . ние вертикального вала, используемое, преимущественно, для герметизации быстроходных вращающихся валов, например, в химической промышленности, выполненное в виде соединенной с валом кольцевой обоймы со сливной кромкой и расположенным внутри обоймы неподвижным диском, образующими уплотнительную полость, и имеющее циркуляционную систему. Диск снабжен соединенной с циркуляционной системой охлаждающей камерой, а уплотнительная полость соединена с подпитывающим баком, выходное отверстие которого размещено в диске на радиусе,. большем радиуса сливной кромки обоймы.

Известное устройство применяется для r åðìåòèýàöèè вращающихся валов и отделяет реакционную зону аппарата с токсичными газами от внешней среды (1 ).

Однако возможности уплотнения в большой степени зависят от того, где размещается на неподвижном диске вы" ходное отверстие канала, соединяющего уплотнительную полость с подпитывающим баком.

Если выходное отверстие канала выполняется в диске на радиусе, близком к радиусу сливной кромки обоймы, то уплотнитель заполняет всю уплотни тельную полость и может удержать максимально возможное давление в реакционяой зоне, возникающее при аварийной ситуации. В этом случае уплотнитель, раскрученный обоймой, соприказо сается с наибольшей поверхностью неподвижного диска и для обеспечения гидрозатвора затрачивается максимальная энергия. Однако, как показали

97б175 опытно-промышленные испытания, аварийные ситуации возникают крайне редко и нет необходимости все время герметизировать вал на максимальное давление, т.е. можно уменьшить энергетические затраты на создание гидрозатвора в нормальных условиях (в реакционной зоне нет давления).

Если выходное отверстие канала выполнить на наибольшем радиусе непод- 10 вижного диска, то количество уплотнителя в уплотнительной полости значительно меньше, чем в рассмотренном случае, поверхность трения вращающегося уплотнителя о неподвижный 15 диск также уменьшается, уменьшается и потребляемая электрическая энергия °

Однако в этом случае при возникновении аварийной ситуации происходит разгерметизация гидродинамического 20 уплотнения. Токсичные газы, находящиеся в реакционной зоне, прорывают гидрозатвор, передавливая уплотнитель со стороны реакционной зоны в подпитывающий бак, и попадают во внеш-23 нюю среду.

Целью изобретения является уменьшение энерг- òè÷åñêèõ затрат при сохранении надежности работы уплотнения ° 30

Поставленная цель достигается тем, что в гидродинамическом уплотнении вертикального вала уплотнительная полость дополнительно сообщена с верх3S ней частью подпитывающего бака.

Такое конструктивное решение позволяет резко сократить потребляемую на создание уплотнения мощность при работе в нормальных условиях, и обеспечить уплотнение при аварийных ситуациях.

На чертеже изображено описываемое гидродинамическое уплотнение.

Устройство содержит кольцевую обой4S му 1, закрепленную на валу 2 и размещенную в корпусе 3 с расположенным внутри нее неподвииным диском 4, образующим с кольцевой обоймой 1 уплотнительную полость 5. Неподвижный диск 4 охлаждается с помощью циркуляционной системы 6. Уплотнительная полость 5 соединена каналом 7 через запорное устройство 8 с подпитывающим баком 9, а также дополнительно соединена через трубу 10 с верхней частью подпитывающего бака 9. Для предотвращения попадания токсичных газов в подпитываюций бак 9 на трубе 10 может быть установлена камера 11 с размещенной в ней эластичной диафрагмой 12, Уплотнитель, например водопроводная вода, делит уплотнительную полость 5 на две зоны: верхнюю (поз. 5 слева от оси симметрии устройства), сообщающуюся с реакционной зоной (не показана) расположенной ниже корпуса 3, и нижнюю - (поз. 5 справа от оси симметрии устройства), сообщающуюся с внешней средой выше корпуса 3.

Справа от оси показано положение уплотнителя при нормальных условиях, слева — при аварийной ситуации. Знаком Ф Р показано давление в реакционной зоне при аварийной ситуации.

Уплотнение работает следующим образом.

С началом вращения вала 2 открывается запорное устройство 8, и уплотнитель из подпитывающего бака 9 поступает по каналу 7 в уплотнительную полость 5, где и раскручивается кольцевой обоймой 1.

Уплотнитель поступает в уплотнительную полость 5 до тех пор, пока не наступит равновесие: давление столба уплотнителя Н равно давлению, создаваемому вращающимся уплотнителем.

В этом случае затрачиваемая на создание уплотнения мощность незначительна иэ-за небольшой поверхности трения вращающегося уплотнителя о неподвижный диск 4.

При аварийной ситуации (на чертеже слева от оси), т.е. появление в реакционной зоне повышенного давления Р, давление газов воздействует на уплотнитель в верхней зоне уплотнительной полости 5, а также через эластичную диафрагму 12, которая растягивается, сверху на уплотнитель в подпитывающем баке 9. Уплотнитель иэ подпитывающего бака 9 поступает толь.ко в нижнюю зону уплотнительной по,-лости 5 до тех пор, пока вращающийся уплотнитель в нижней зоне уплотни,тельной полости 5 не уравновесит давление верхней зоны уплотнительной полости 5 и иэ подпитывающего бака 9.

С уменьшением давления в реакционной зоне до нормального диафрагма 12 занимает исходное положение, давление P над уплотнением в подпитывающем баке 9 и в верхней зоне уплотнительной полости 5 исчезает, и уплот$ 97

Формула изобретения нитель иэ нижней зоны уплотнительной полости 5 передавливается в подпитывающий бак 9 до исходного положения (на чертеже справа от оси).

Мощность, потребляемая на создание гидрозатвора, при этом резко уменьшается.

Таким образом, в известном устройстве в уплотнительной полости постоянно находится уплотнитель, соприкасающийся с наибольшей поверхностью неподвижного диска независимо от ситуации в реакционной зоне, т.е. все время потребляется максимальная мощность на создание уплотнвния, рассчитанного на обеспечение гидрозатвора при аварийной .ситуации в реакционной зоне.

Предлагаемое устройство позволяет уменьшить количество уплотнителя в уплотнительной полости до минимального при нормальной ситуации в реакционной зоне и обеспечивает гидрозатвор (увеличивается. количество уплотнителя) при аварийных ситуациях, 6175 d что позволяет уменьшить энергетические затраты на создание уплотнения, так как аварийные ситуации возникают редко. При этом достигается дополнительный положительный эффект - при тех же геометрических размерах уплотнение может создавать гидрозатвор, удерживающий большее давление, появляющееся в реакционной зоне при ава-!

О рийной ситуации.

13 Гидродинамическое уплотнение вертикального вала по авт. св. Ю 903642, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения энергетических затрат, уплотнительная полость допол20 нительно сообщена с верхней частью подпитывающего бака.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское сидетельство СССР

N 903642, кл. F 15 J 15/40, 1969, 976175

Тираж 990 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 8973/62

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Г. Щуренко

Редактор Р. Цицика ТехредИ.Надь Корректор М. Шароши