САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 2000 года по МПК F16J15/18 

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к сальниковым устройствам, и может быть применено в запорной арматуре трубопроводов воды, нефти и влагосодержащих газов.

Известны сальниковые уплотнения с мягкой набивкой, герметизирующие зазоры между подвижными и неподвижными элементами запорных устройств, содержащие сальниковую камеру с расположенными в ней нажимным элементом и нажимной гайкой. В качестве мягкой набивки применяются волокна льна, хлопка, джута и т. п. , пропитанные антифрикционным составом (см. Справочник "Детали машин" (расчет и конструирование), том 2, под редакцией Н. С. Ачеркана. - М.: Машиностроение, 1968 г., стр. 246)
Недостатком известных устройств является малая надежность мягкой набивки, которая со временем усыхает и теряет свою эластичность, требуется многократная подтяжка накидной гайки для восстановления герметизации штока. Кроме того, указанная набивка трудоемка в монтаже и ремонте.

Более надежными являются сальниковые уплотнения в которых в качестве мягкой набивки применены жгуты из второпластовых или углеродсодержащих материалов (см. "Уплотнения и уплотнительная техника" под редакцией Л. И. Голубева, Л. А. Кондакова. - М.: Машиностроение, 1986 г., стр. 351-373).

Недостатком этих уплотнений является также трудоемкость их монтажа и обслуживания. С течением времени набивки, выполненные в виде жгутов из указанных материалов, также теряют эластичность и способность упруго деформироваться во все стороны под действием нажимной втулки и гайки.

При подтягивании нажимной гайки мягкая набивка во всех известных устройствах воспринимает и передает усилия в основном по осевой линии, а радиальные усилия почти не возникают. Это приводит к слабому обжатию поверхности уплотняемого элемента (штока, шпинделя) и пропуску уплотняемой среды, например воды.

Кроме того в известных устройствах отсутствует способность самоуплотнения в момент образования течи.

Наиболее близким к заявляемому решению является сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена сальниковая набивка в виде сухих древесных опилок с антифрикционными элементами, охватывающая подвижной уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом (см. патент Российской Федерации N 2046231 "Сальниковое уплотнение", МКИ⁶, F 16 J, 15/18, от 21.05.92, автор Соколенко В.Ф.).

Устройство, выполненное по указанному патенту, устраняет некоторые вышеперечисленные недостатки, т.е. имеет более высокую надежность и способность к самоуплотнению в случае протечки жидкой уплотняемой среды, например воды.

Надежность обеспечивается тем, что древесные опилки, являясь сыпучим материалом, при подтягивании нажимного элемента одинаково распределяют усилия как в осевом, так и в радиальном направлении, что обеспечивает плотное охватывание поверхности уплотняемого элемента - штока, шпинделя и т.п.

Способность к самоуплотнению обеспечивается тем, что в случае пропуска, например, воды опилки намокают и, разбухая, увеличиваются в объеме, что содействует большему обжатию уплотняемого штока и предотвращает пропуск воды.

Недостатком известного устройства является трудоемкость его монтажа, который включает в себя многократную и поэтапную засыпку сухих опилок в сальниковую камеру - вначале одну порцию опилок, затем их поджатие нажимным элементом, чтобы убрать зазоры и воздух между опилками, затем новую подсыпку опилок и новое поджатие. Таких циклов может быть от двух до десяти в зависимости от объема сальниковой камеры.

Такая технология монтажа известного сальника хотя и трудоемка, но вполне осуществима на запорной арматуре, сальниковая камера которой расположена вертикально и своим загрузочным концом обращена вверх.

Значительно усложняется работа при монтаже известного сальникового уплотнения задвижек, камеры которых для набивки опилок расположены наклонно или горизонтально.

Для трубопроводной запорной арматуры, сальниковая камера которых своим открытым (загрузочным) концом обращена вниз, монтаж известного сальникового устройства неосуществим или потребует сложного вспомогательного инструмента. Указанные недостатки ограничивают область применения известного устройства.

Целью заявляемого оборудования является упрощение монтажа известного сальникового устройства и расширение области его применения.

Указанная цель достигается тем, что сальниковая набивка, выполненная в виде древесных опилок, дополнительно включает в себя сухое легкорастворимое связующее, например крахмал, клейстер и т.п.

При этом сухое связующее быстрее и более активно взаимодействует с водой, чем древесные опилки.

В известных заявителю сальниковых уплотнениях, описанных в технических и патентных материалах, отсутствует сухое легкорастворимое связующее, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Заявляемый отличительный признак - наличие сухого легкорастворимого связующего, позволяет известной набивке, выполненной из древесных опилок, приобрести ряд ранее неизвестных свойств, которые значительно облегчают монтаж сальника и расширяют его применения. Предварительно смоченная водой сыпучая набивка, в которой присутствует сухое легкорастворимое связующее, приобретает свойство цельности, пластичности и пастообразности. В таком состоянии она, с помощью шприца или насоса, может легко вводиться даже в самые узкие зазоры сальниковой камеры. Обладая свойствами прилипания, набивка в момент монтажа будет надежно удерживаться в "перевернутых" сальниковых камерах, т.е. в тех, которые расположены вертикально и открытым концом вниз.

Кроме того, при смачивании связующего уменьшаются зазоры между опилками, устраняется имеющийся между ними воздух, и это приводит к тому, что загрузку набивки в сальниковую камеру можно производить в один прием без ее многократного послойного уплотнения нажимным элементом.

Приведенная взаимосвязь и совокупность известных признаков и нового говорит о наличии единства изобретения, а достигаемый с помощью новой совокупности результат подтверждает, что заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Наличие этого критерия подтверждается и тем, что в заявляемом решении разрешено противоречие следующего уровня: для того, чтобы сальниковая набивка плотнее охватывала уплотняемый элемент, она должна быть сыпучей (опилки в известном решении), но для того, чтобы сальниковую набивку можно было легче и быстрее монтировать, она не должна быть сыпучей. Противоречия преодолено тем, что в опилки введено легкорастворимое сухое связующее, которое позволяет на момент монтажа сделать опилки "несыпучими".

Сущность заявляемого решения поясняется чертежом, где дан общий вид сальникового уплотнения после его монтажа.

Сальниковое уплотнение содержит корпус 1 с сальниковой камерой 2, в которой размещены древесные опилки 3, антифрикционные элементы, например зерна графита 4, и зерна сухого (высохшего) легкорастворимого связующего 5, например крахмала, клейстера и т.п. Крахмал 5 присутствует в объеме от 0.5 до 20% всего объема сальниковой набивки. В верхней части сальниковой камеры 2 расположен нажимной элемент - втулка 6 и накидная гайка 7, под действием которых вся сальниковая набивка испытывает сжатие и плотно обжимает уплотняемый элемент - шток 8.

Монтаж сальникового уплотнения происходит следующим образом. Приготовленную сальниковую смесь, состоящую из сухих древесных опилок 3, зерен графита 4 и зерен крахмала 5, смачивают водой до получения пастообразного состояния. В силу того что зерна крахмала легко растворяются в воде и с большей скоростью впитывают (связывают) воду, чем древесные опилки 3, последние практически остаются сухими и не набухают.

Полученную пластинчатую массу загружают в шприц и уже из него выдавливают в сальниковую камеру 2, заполняя всю ее полость. Затем накидывают уплотняющую втулку 6 и завинчивают накидную гайку 7, создавая давление на сальниковую набивку, под действием которого опилки 3 и зерна графита 4 со всех сторон охватывают уплотняемый шток 8. Наличие воды в момент сжатия набивки обеспечивает высокую подвижность опилок и их свободное проникновение во все зоны сальниковой камеры 2.

Однако в момент полного сжатия сальниковой набивки из нее выжимается вся свободная вода. Также с течением времени и связанная влага, имеющаяся в частицах, оказывается равномерно распределенной во всей массе набивки. Теперь практически сухая сальниковая масса плотно охватывает шток 8, обеспечивая его надежное уплотнение и предотвращение попадания воды.

При вращении штока 8 прилегаемые к нему зерна графита 4 смазывают его поверхность и обеспечивают снижение коэффициента трения.

В случае проникновения воды в сальниковую камеру 2 будут растворяться зерна крахмала и смачиваться опилки 3, которые, набухая, увеличиваются в объеме, и с большей силой будет происходить их прижатие к поверхности штока 4, что обеспечит восстановление герметичности. Ранее проникшие в поры древесных опилок 3 частицы крахмала 5, в силу своей высокой активности взаимодействуя с водой, будут ускорять процесс смачивания опилок и их набухание. Кроме того, частицы крахмала 5, которые находятся между опилками 3, привлекая себе воду, создадут своеобразный смазочный слой между ними, и это будет содействовать более легкому и быстрому перемещению опилок при их набухании. Этим самым повышается быстродействие и эффективность процесса самоуплотнения сальниковых набивок, в состав которых входят древесные опилки.

Предложенная конструкция сальникового уплотнения позволяет упростить и сократить время монтажа, обеспечить применимость для любой произвольно расположенной в пространстве трубопроводной запорно-регулирующей арматуры и поднять надежность ее работы.

Сальниковое уплотнение для запорной трубопроводной арматуры содержит расположенную в сальниковой камере сальниковую набивку в виде древесных опилок, которые включают в себя легкорастворимое сухое связующее, например крахмал, клейстер и т.п. При пропуске уплотняемой среды, например воды, опилки, намокая, разбухают и восстанавливают герметизирующие свойства сальникового уплотнения. Наличие легкорастворимого сухого связующего позволяет облегчить процесс набивки сальниковой камеры древесными опилками. 1 ил.

Сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена сальниковая набивка в виде древесных опилок с антифрикционными элементами, охватывающие подвижный уплотняемый элемент и поджатые нажимным элементом, отличающееся тем, что сальниковая набивка включает в себя легкорастворимое сухое связующее, например крахмал, клейстер и т.п.