УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГИДРОМАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК F03B11/00 

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в уплотнениях дисковых затворов и направляющих аппаратах гидротурбин, а также в затворах гидротехнических сооружений.

Известно уплотнение дискового затвора, состоящее из профилированного резинового шланга (или шнура), установленного в пазу корпуса затвора (Справочник по гидротурбинам. / Под ред. чл.-корр. АН СССР Н.Н.Ковалева. Л. : Машиностроение, 1984, с. 297, рис. VIII.4-VIII.5).

При крайнем "закрытом" положении диска во внутрь шланга подается под давлением воздух, вследствие чего свободная поверхность шланга (уплотнительная кромка) прижимается к соответствующей поверхности диска и тем самым устраняет технологические зазоры между корпусом затвора и диском, предотвращая протечки воды из напорного трубопровода в проточную часть гидротурбины при техническом обслуживании или при производстве ремонтных работ.

Из опыта эксплуатации дисковых затворов известно, что в процессе длительного нахождения гидротурбины в ремонте нижняя часть затвора заиляется взвешенными частицами, которые проникают в неуплотненную часть зазора между периферийной поверхностью диска и корпусом затвора. При открытии эти отложения препятствуют перемещению диска, вызывая на резиновой поверхности уплотнения механические усилия, которые приводят к частичному разрушению уплотнительной кромки шланга.

Кроме того, при длительном контакте резиновой поверхности шланга с поверхностью диска, шланг под воздействием коррозии как бы "прикипает" к поверхности диска, и при открытии дискового затвора на контактирующую поверхность шланга воздействуют дополнительные механические усилия, которые при многократном использовании затвора разрушают уплотнительную поверхность резинового шланга, и уплотнение выходит из строя.

При отсутствии на гидростанции запасных резиновых шлангов произвести ремонт уплотнения дискового затвора практически невозможно, так как такие шланги изготавливаются только специализированными заводами резино-технических изделий. Поэтому в случае выхода из строя уплотнения дискового затвора приходится опорожнять весь напорный трубопровод и останавливать все подключенные к данному трубопроводу гидротурбины, что приводит к значительным простоям гидроагрегатов и, следовательно, к недовыработке электроэнергии.

Таким образом, недостаточная износостойкость и полное отсутствие ремонтопригодности резиновых шлангов в условиях эксплуатации гидроэлектростанций являются основным недостатком известных уплотнений для дисковых затворов.

Из упомянутого выше "Справочника по гидротурбинам" (с. 99-101, рис. IV. 4) известно уплотнение направляющего аппарата гидротурбины, состоящее из профилированного резинового шнура, установленного в пазу лопатки направляющего аппарата.

Однако при высоких напорах (свыше 60 м вод. столба) имеют место случаи выдавливания резинового шнура из пазов лопаток направляющего аппарата. Кроме того, при эксплуатации гидротурбины на резиновый шнур воздействуют случайные предметы и взвешенные абразивные частицы, проходящие через направляющий аппарат вместе с потоком воды, что приводит к износу резинового шнура, выходу из строя уплотнения и к непроизводительным потерям воды при закрытом направляющем аппарате гидротурбины.

При отсутствии на гидроэлектростанции запасного резинового шнура произвести ремонт уплотнения направляющего аппарата практически невозможно, поскольку, как и в случае с уплотнением дискового затвора, профилированные резиновые шнуры изготавливаются специализированными заводами резино-технических изделий.

Следовательно, описанное выше уплотнение направляющего аппарата ненадежно в работе и не обладает ремонтопригодностью в условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является уплотнение лопатки направляющего аппарата гидромашины, содержащее уплотняющий элемент, размещенный в пазах одной из контактирующих деталей и выполненный составным из колец, контактирующих торцевыми поверхностями (авт.св. СССР N 894213, кл. F 03 B 3/18, 1979).

Указанное уплотнение для гидромашины обладает высокой ремонтопригодностью, так как кольца уплотняющего элемента могут быть легко изготовлены в условиях эксплуатации.

Однако уплотнение по авт.св. N 894213 не обеспечивает надежной герметизации при закрытом направляющем аппарате, так как торцевые поверхности колец не зафиксированы одно относительно другой и не уплотнены между собой, вследствие чего при закрытом направляющем аппарате между торцевыми поверхностями колец возникают значительные протечки воды в виде свищей, что наряду с непроизводительными потерями воды вызывает интенсивный износ торцевых поверхностей колец уплотняющего элемента.

Кроме того, сборка уплотняющего элемента осуществляется вследствие конструктивных особенностей уплотнения, непосредственно в пазах лопаток направляющего аппарата, как правило, в тесных и неудобных условиях проточной части гидротурбины, что существенно осложняет технологию монтажа уплотнения и увеличивает трудоемкость ремонтных работ.

Таким образом, низкая надежность работы и сложная технология сборки уплотняющего элемента являются основными недостатками уплотнения по авт.св. N 894213.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Это достигается тем, что в уплотнении для гидромашины, содержащем уплотнительный элемент, выполненный составным из контактирующих торцевыми поверхностями пластин и прикрепленный к одной из уплотняемых деталей гидромашины, уплотнительный элемент снабжен одним стержнем или более, имеющим концевые упоры, контактирующие опорными поверхностями с соответствующими торцевыми поверхностями пластин, выполненных из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты, и закрепленных между собой посредством клеевого соединения, при этом контуры концевых упоров в поперечном сечении идентичны контуру пластин и по крайней мере один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать ввод, что заявляемое уплотнение для гидромашины отличается тем, что
уплотнительный элемент снабжен одним стержнем или более,
стержень имеет концевые упоры,
опорные поверхности упоров контактируют с соответствующими торцевыми поверхностями пластин,
пластины выполнены из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты,
торцевые поверхности пластин закреплены между собой посредством клеевого соединения,
контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин,
один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом уплотнении и признать заявляемое устройство соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение, в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А (развертка) на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2 на торец уплотнения; на фиг. 4 - в разрезе вариант конструктивного выполнения упомянутого уплотнения с увеличенным количеством стержней.

Уплотнение для гидромашины, изображенное на фиг.1-3, состоит из пластин 1, стержня 2 и концевых упоров 3, имеющих в поперечном сечении форму, идентичную с формой пластин.

Пластины 1, выполненные из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты, установлены на стержне 2 так, что торцевые поверхности пластин 1 плотно прижаты одна к другой за счет воздействия одного из концевых упоров, закрепленного на стержне 2 посредством резьбового соединения. Кроме того, торцевые поверхности пластин 1 закреплены между собой посредством клеевого соединения.

Крепление уплотнения к корпусу 4 гидромашины, например дискового затвора, осуществляется с помощью прижимных планок 5 и винтов 6.

При закрытом дисковом затворе пластины 1 контактируют с наружной поверхностью диска 7.

Предлагаемое уплотнение работает следующим образом.

При перекрытии проточной части гидромашины, например при закрытии дискового затвора, периферийная поверхность диска 7 воздействует на соответствующие открытые поверхности пластин 1, которые, деформируясь, плотно прижимаются к наружной поверхности диска 7, перекрывая тем самым технологические зазоры между корпусом 4 и диском 7, при этом наличие в уплотнении стержня 2 исключает возможность вырыва уплотнительного элемента из корпуса затвора под действием давления воды.

Так как пластины 1 установлены на стержне 2, и их торцевые поверхности плотно прижаты одна к другой концевыми упорами 3 и склеены между собой, то при деформации пластин 1 диском 7 практически исключается появление щелей между торцевыми поверхностями пластин, и, следовательно, предотвращаются протечки воды между пластинами, благодаря чему существенно повышается надежность работы уплотнения.

Выполнение пластин 1 из эластомера, армированного кордом, например из транспортной ленты, обеспечивает повышение износостойкости уплотнения.

Поскольку стержень 2 и концевые упоры 3 обеспечивают возможность сборки уплотнительного элемента в условиях ремонтных мастерских, то существенно упрощается установка уплотнительного элемента в корпусе 4 дискового затвора, и, следовательно, достигается повышение технологичности монтажа уплотнения.

Таким образом, использование предлагаемого уплотнения позволяет повысить надежность работы уплотнения за счет исключения протечек между торцевыми поверхностями пластин и повышения износостойкости, а также обеспечить повышение технологичности монтажа за счет возможности изготовления и сборки уплотнительного элемента в условиях ремонтных мастерских.

Использование: в затворах гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: уплотнительный элемент выполнен из эластомера и прикреплен к одной из уплотняемых деталей. Элемент выполнен составным из пластин, торцевые поверхности которых скреплены между собой и снабжены не менее чем одним стержнем с закрепленными на нем концевыми упорами. Опорные поверхности упоров контактируют с торцевыми поверхностями крайних пластин. Пластины выполнены из эластомера, армированного кордом, их торцевые поверхности соединены клеевым соединением. Контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин. Один из упоров закреплен на стержне резьбовым соединением. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГИДРОМАШИНЫ, содержащее уплотнительный элемент, выполненный из эластомера и прикрепленный к одной из уплотняемых деталей гидромашины, отличающееся тем, что уплотнительный элемент выполнен составным из пластин, торцевые поверхности которых скреплены между собой и снабжены не менее чем одним стержнем с закрепленными на нем концевыми упорами, опорные поверхности которых контактируют с торцевыми поверхностями крайних пластин. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что пластины выполнены из эластомера, армированного кордом, например из транспортерной ленты. 3. Уплотнение по пп.1 и 2, отличающееся тем, что торцевые поверхности пластин скреплены между собой посредством клеевого соединения. 4. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин. 5. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.