УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА РЕАКТОРА СЕРНОКИСЛОТНОГО АЛКИЛИРОВАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к оборудованию химической и других отраслей промышленности и предназначено для герметизации валов аппаратов, содержащих серную кислоту и углеродную фазу.

Известно двойное торцевое уплотнение [1] содержащее внутреннюю и наружную пары трения, между которыми расположена гидрозатворная камера, разделенная лабиринтным насосом. Обе части гидрозатворной камеры соединены между собой трубопроводом, при этом одна часть камеры соединена с нагнетательной частью насоса, а другая с емкостью для запорной жидкости.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно не обеспечивает необходимой надежности из-за действия паров серной кислоты на детали уплотнения. Кроме того, для демонтажа торцевого уплотнения с целью ремонта необходимо разгерметизировать аппарат, что повышает трудоемкость монтажных работ.

В то же время в известной установке вал не зафиксирован и имеет при монтаже наклон что приводит к сколу хрупких графитовых колец и частому выводу из строя торцевого уплотнения в целом и подшипников скольжения вала и нижней опоры скольжения.

Известно уплотнение для контактора установки алкилирования с нижним расположением привода [2] взятое в качестве прототипа и включающее в себя три узла: одинарное торцевое уплотнение, аварийное уплотнение и щелевое уплотнение. Последнее состоит из корпуса с запрессованной в верхней части графитовой втулкой, внутренняя поверхность которой в сопряжении с наружной поверхностью втулки, навернутой на вал мешалки. Поджатие в одинарном торцевом уплотнении колец трения осуществляется пружиной через нажимную втулку и резиновое кольцо.

Недостатком известного уплотнения является низкая надежность, обусловленная быстрым выходом из строя одинарного торцевого уплотнения, детали которого подвергаются воздействию агрессивной среды в аппарате. При этом для замены вышедших из строя деталей торцевого уплотнения необходима разгерметизации аппарата и слив среды из него, что значительно удлиняет и усложняет демонтаж уплотнения. Кроме того, имеющие место утечки через одинарное торцевое уплотнение небезопасны.

Изобретение разработано с целью повышения надежности работы уплотнения и снижения трудоемкости проведения монтажных и демонтажных работ.

Указанная цель достигается тем, что в уплотнении вала реактора сернокислотного алкилирования, содержащем установленные на валу торцевое и щелевое уплотнение, состоящее из жестко укрепленной в корпусе втулки, внутренняя поверхность которой сопряжена с наружной поверхностью укрепленной на валу втулки, щелевое уплотнение расположено под торцевым уплотнением и снабжено размещенной между ними на валу дополнительной втулкой, взаимодействующей посредством резьбового соединения с корпусом щелевого уплотнения и снабженной клапаном, контактирующим с седлом, выполненным на торцевой поверхности этого корпуса, при этом втулки щелевого уплотнения выполнены из силицированного графита. Кроме того, резьбовое соединение дополнительной втулки с корпусом щелевого уплотнения выполнено трапецеидальным.

Благодаря установке щелевого уплотнения под торцевым уплотнением обеспечивается защита деталей торцевого уплотнения от воздействия агрессивной среды, например серной кислоты. Это повышает надежность уплотнения в работе.

Благодаря снабжению щелевого уплотнения дополнительной втулкой, взаимодействующей посредством трапецеидального резьбового и клапанного соединения с корпусом щелевого уплотнения, вал при демонтаже уплотнения вертикально фиксируется в нижнем уплотнительном узле, что облегчает проведение демонтажных работ. Одновременно обеспечивается герметизация аппарата, что позволяет осуществлять ремонт уплотнения без сброса среды и давления в аппарате.

Выполнение втулок щелевого уплотнения из силицированного графита позволяет использовать его в качестве опоры скольжения для вала.

На фиг. 1 представлен общий вид уплотнения в работе; на фиг. 2 общий вид уплотнения при проведении демонтажных работ.

Уплотнение вала реактора сернокислотного алкилирования содержит установленные на валу 1 двойное торцевое уплотнение 2, радиально-конические или радиально-упорные подшипники 3 и нижний уплотнительный узел 4. Вал 1 соединен с валом привода (на чертеже не показан) посредством муфты 5 и закреплен в нижней полумуфте 6 гайкой 7. Для подачи в полость 8 двойного торцевого уплотнения 2 запорной жидкости в корпусе 9 уплотнения 2 выполнен штуцер 10. Фланец 11 корпуса 9 уплотнения 2 укреплен на фланце 12 аппарата и жестко соединен посредством стакана 13 с корпусом 14 нижнего уплотнительного узла 4. Во фланце 11 выполнен штуцер 15 для подачи защитной жидкости (например, жидкого изобутана) в полость стакана 13. Стакан 13 с нижним уплотнительным узлом 4 размещен в полости аппарата. Нижний уплотнительный узел 4 содержит щелевое уплотнение 16 и расположенный над ним дополнительный уплотнительный узел 17.

Щелевое уплотнение 16 состоит из укрепленной на валу 1 вращающейся втулки 18, выполненной из силицированного графита и неподвижной втулки 19, установленной с натягом в корпусе 14. Над щелевым уплотнением 16 на валу 1 размещена дополнительная вращающаяся втулка 20 уплотнительного узла 17 с наружной трапецеидальной резьбой 21, взаимодействующей с внутренней резьбой 22, выполненной в верхней части корпуса 14. На фланце 23 втулки 20 укреплен конический или сферический клапан 24, контактирующий с седлом 25, выполненным в торце корпуса 14. При этом ход вала 1, т.е. расстояние между седлом 25 и клапаном 24 должен быть меньше длины нижней полумуфты 6, а конец шлица 26 не должен выходить из шпоночного паза.

Уплотнение работает следующим образом. В полость двойного торцевого уплотнения 2 через штуцер 10 подают запорную жидкость, которая обеспечивает смазку и охлаждение трущихся частей уплотнения.

Так как рабочей средой уплотняемого аппарата является смесь изобутана, изобутилена и серной кислоты, то для предотвращения воздействия последней на детали двойного торцевого уплотнения 2 через штуцер 15 в полость стакана 13 подают защитную жидкость, например, жидкий изобутан, которая заполняет полость стакана 13 и через щелевое уплотнение 16 проходит в полость аппарата. Этим обеспечивается перепад давления между полостью аппарата (реакционной средой) и замкнутой полостью стакана 13. В процессе работы уплотнения втулка 16 из силицированного графита является и частью щелевого уплотнения и опорой скольжения для вала 1.

Для замены изношенных деталей двойного торцевого уплотнения 2 снятие его с аппарата осуществляют следующим образом. Разъединяют полумуфты 5 и плавно откручивают гайку 7. Под действием силы тяжести вал 1 опускается до начала взаимодействий резьбы 21 на дополнительной втулке 20 с резьбой 22 в корпусе 14. После этого гайку 7 снимают и вручную вращают полумуфту 6. При этом втулка 20 перемещается вместе с валом 1 до тех пор, пока клапан 24 не достигнет контакта с седлом 25 (см. фиг. 2). Таким образом, вал 1 центрируется и фиксируется в вертикальном положении и одновременно герметизируется рабочая полость аппарата. После этого снимают двойное торцевое уплотнение вала 2 с вала 1 вместе с подшипником 3 без слива среды из аппарата.

Таким образом, благодаря установке щелевого уплотнения под торцевым уплотнением обеспечивается перепад давления между полостью аппарата и замкнутой полостью стакана, что предохраняет торцевое уплотнение от воздействия агрессивной среды на его детали. Кроме того, благодаря выполнению втулки щелевого уплотнения из силицированного графита оно является и опорой скольжения, что упрощает демонтаж уплотнения.

Также благодаря наличию в конструкции втулки с резьбовым соединением повышается надежность монтажа уплотнения, т.к. торцевое уплотнение устанавливается на фиксированный и центрированный вал.

Использование: в уплотнениях вала реактора сернокислотного алкилирования. Сущность изобретения: щелевое уплотнение 16 установлено на валу 1 под торцевым уплотнением 2 и снабжено дополнительной втулкой 20, контактирующей посредством клапана 24 с седлом 25. При демонтаже уплотнения снимают с вала 1 верхний опорно-уплотнительный узел и вал опускается. При этом клапан 24 втулки 50 достигает контакта с седлом 25 и вал 1 центрируется и фиксируется в вертикальном положении. Одновременно герметизируется рабочая полость аппарата. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Уплотнение вала реактора сернокислотного алкилирования, содержащее установленные на валу торцовое и щелевое уплотнения, состоящее из жестко укрепленной в корпусе втулки, внутренняя поверхность которой сопряжена с наружной поверхностью укрепленной на валу втулки, отличающееся тем, что щелевое уплотнение расположено под торцовым уплотнением и снабжено размещенной между ними на валу дополнительной втулкой, взаимодействующей посредством резьбового соединения с корпусом щелевого уплотнения и снабженной клапаном, контактирующим с седлом, выполненным на торцовой поверхности этого корпуса. 2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что втулка щелевого уплотнения выполнена из антифрикционного материала, например силицированного графита. 3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что резьбовое соединение втулки с корпусом щелевого уплотнения выполнено трапецеидальным.