СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК F16J15/40 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации уплотнений сосудов и агрегатов преимущественно для нефти и нефтепродуктов.

Известны способы уплотнения, заключающиеся в создании регламентированного щелевого зазора в месте сопряжения подвижных и неподвижных частей сосудов и агрегатов [Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. / Л. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б. Овандер и др.; Общ. ред. А. И. Голубева, Л. А. Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.].

Регламентированный зазор предотвращает сухое трение, но в процессе эксплуатации, например, при радиальном биении вала, зазор увеличивается и утечки со временем возрастают.

Известны способы уплотнения, заключающиеся в создании развитых рабочих (лабиринтных) поверхностей, обладающих значительными гидравлическими сопротивлениями и поэтому снижающими утечки [Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник. / Л. А. Кондаков, А. И. Голубев, В. Б. Овандер и др.; Общ. ред. А. И. Голубева, Л. А. Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986. - 464 с.].

Однако потери на трение в зазоре уплотнения возрастают с увеличением вязкости, поэтому для менее вязких жидкостей утечки больше. Оперативное регулирование герметизирующих свойств приведенных выше устройств недоступно.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является способ уплотнения, использующий магнитореологический эффект, позволяющий оперативно регулировать свойства жидкости в регламентированном зазоре внешним магнитным полем [3. П. Шульман. Теория магнитореологического эффекта и ее приложения. // Тепло- и массообмен в полимерных системах и суспензиях: Материалы Международной школы-семинара. - Минск: ИТМО им. А. В. Лыкова АН БССР, 1984. Ч. II. - С. 3-46.].

Недостатком указанного способа уплотнения является необходимость периодического восполнения потерь магнитной жидкости в зазоре и реологическая нестабильность самой жидкости, вследствие чего меняются герметизирующие свойства уплотнения.

Изобретение решает техническую задачу - повышения надежности и долговечности уплотнений.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе, заключающемся в создании уплотнительного устройства с регламентированным зазором, предлагается нефть или нефтепродукт охлаждать в зазоре уплотнительного устройства до аномального понижения вязкости с образованием на рабочих поверхностях уплотнения седиментированных слоев продукта с высоким уровнем энергии активации вязкого течения. Уплотнительные слои седиментированного продукта с повышенной вязкостью играют роль манжеты, обеспечивая повышенную герметичность и долговечность уплотнения из-за отсутствия сухого трения на сопряженных элементах. Аномальное уменьшение вязкости между седиментированными слоями продукта предотвращает сверхнормативные механические потери на трение и не снижает КПД агрегата.

На чертеже показана зависимость вязкости от температуры для некоторых нефтей [А. А. Арсентьев, С. Е. Кутуков, Г. X. Самигуллин. Аномальное поведение нефтей при отрицательных температурах // Проблемы нефтегазового комплекса в условиях становления рыночных отношений: Сборник научных статей. - Уфа: Фонд содействия развитию научных исследований, 1997. - С. 137- 140]. Данная зависимость носит аномальный характер, так как обычно при уменьшении температуры жидкости монотонно увеличивается вязкость. При этом обычно большей вязкости соответствует большее значение энергии активации вязкого течения. Усредненные значения энергий активации вязкого течения приведены в табл. [А. А. Арсентьев, С. Е. Кутуков, Г. X. Самигуллин. Аномальное поведение нефтей при отрицательных температурах // Проблемы нефтегазового комплекса в условиях становления рыночных отношений: Сборник научных статей. -Уфа: Фонд содействия развитию научных исследований, 1997. - С. 137-140], откуда видно, что уменьшение температуры ниже -25...32^oC не приводит к увеличению энергии активации вязкого течения и для каждой нефти существуют свои диапазоны максимальных значений энергии активации вязкого течения (см. табл.)
Данный способ может быть использован, например, для уплотнения валов насосов, перекачивающих нефть. При этом нефть охлаждается внутри зазора между корпусом и валом. В качестве источника холода может быть использован компрессионный холодильник, позволяющий получить необходимые температуры охлаждения. Так, использование в качестве рабочего тела в компрессионном холодильнике фреона 22 позволяет получить температуры до -30...-40^oC, а при использовании фреона 13 - до -80...-90^oC, однако для этого требуется дополнительная холодильная машина [Н. Н. Кошкин, А. Г. Ткачев, И. С. Бадылькес и др. Холодильные машины. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - С. 38-42]. Для нефтей, приведенных на чертеже, оптимальной является температура охлаждения в зазоре около -30^oC.

Тип и геометрию уплотнения выбирают в зависимости от сорта нефти и рабочих параметров сосуда или агрегата.

Использование предложенного способа позволяет упростить конструкции уплотнений, а также снизить пожаро- и взрывоопасность объекта не только за счет повышения герметичности уплотнения, но и благодаря снижению на порядок концентрации нефтяных паров вследствие охлаждения продукта в зоне уплотнительного устройства.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации уплотнений сосудов и агрегатов преимущественно для нефти и нефтепродуктов. Способ заключается в создании уплотнительного устройства с регламентированным зазором и охлаждении нефти или нефтепродукта в зазоре уплотнительного устройства до аномального понижения вязкости с образованием на рабочих поверхностях уплотнения седиментированных слоев продуктом с более высокой вязкостью и с высоким уровнем энергии активации вязкого течения. Уплотнительные слои седиментированного продукта с повышенной вязкостью играют роль манжеты, обеспечивая повышенную герметичность и долговечность уплотнения из-за отсутствия сухого трения на сопряженных элементах. Аномальное уменьшение вязкости между седиментированными слоями продукта предотвращает сверхнормативные механические потери на трение и не снижает КПД агрегата. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и долговечности уплотнений. 1 ил., 1 табл.

Способ уплотнения, заключающийся в создании уплотнительного устройства с регламентируемым зазором, отличающийся тем, что нефть или нефтепродукт охлаждают в зазоре уплотнительного устройства до аномального понижения вязкости, с образованием на рабочих поверхностях уплотнения слоев седиментированного продукта с более высокой вязкостью и с высоким уровнем энергии активации вязкого течения.