УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА Российский патент 2004 года по МПК F16J15/16 

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в аппаратах химических производств с механическими перемешивающими устройствами для герметизации вращающихся валов.

Известно уплотнение вращающегося вала по книге Г.В. Макарова. Уплотнительные устройства. Л., 1973, с.81 (прототип), содержащее корпус уплотнения, закрепленный на корпусе аппарата, и эластичные кольца круглого поперечного сечения, расположенные между корпусом уплотнения и вращающимся валом.

Недостатками описанного уплотнения являются недостаточные долговечность и герметичность, а также загрязнение среды аппарата продуктами его термического разложения, образующимися в зоне трения эластичных колец о вращающийся вал.

Перечисленные недостатки обусловлены погрешностью установки корпуса уплотнения относительно оси вала и радиальным биением вала относительно неподвижного корпуса уплотнения вследствие конструктивных зазоров в подшипниках вала. При эксплуатации подшипники изнашиваются, что приводит к увеличению в них зазоров и, следовательно, к дополнительному увеличению радиального биения вала.

Технической задачей изобретения является создание уплотнения вращающегося вала с повышенной долговечностью и герметичностью, способного работать на средах, обладающих высокой проникающей способностью, полимеризующихся, термически неустойчивых.

Поставленная задача решается тем, что в уплотнении вращающегося вала, содержащем корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, эластичные кольца, согласно изобретению на вращающемся валу дополнительно установлена втулка, соединенная с эластичной мембраной, которая соединена с корпусом аппарата, эластичные кольца расположены между втулкой и вращающимся валом, втулка и корпус уплотнения имеют каналы для прохождения охлаждающей жидкости, втулка снабжена упором, закрепленным в корпусе уплотнения или в корпусе аппарата, а корпус уплотнения снабжен дополнительным уплотнением для запирания охлаждающей жидкости.

Эластичные кольца выполнены из резины и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения колец о вращающийся вал.

На валу установлено упорное кольцо для ограничения перемещения втулки вдоль вала.

Уплотнение вращающегося вала, выполненное согласно изобретению, позволяет исключить влияние погрешности установки корпуса уплотнения относительно оси вала и радиального биения вала на долговечность и герметичность уплотнения, а также исключить попадание рабочей среды аппарата в зону трения уплотнения.

Указанные особенности изобретения представляют его отличия от прототипа и обусловливают новизну предложения; эти отличия являются существенными, поскольку именно они обеспечивают достижение технического результата, отраженного в технической задаче, и отсутствуют в известных технических решениях.

Существо изобретения станет более понятным из следующих конкретных примеров его выполнения и прилагаемых чертежей, на которых:

на фиг.1 изображен разрез уплотнения вращающегося вала мешалки, проходящего через днище корпуса аппарата;

на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

на фиг.3 изображен разрез уплотнения вращающегося вала мешалки, проходящего через крышку аппарата;

на фиг.4 - разрез В-В на фиг.3.

Уплотнение вращающегося вала (фиг.1) содержит корпус уплотнения 1, соединенный с корпусом аппарата крепежными деталями 2 и 3. На вращающемся валу 4 установлена втулка 5, соединенная с эластичной мембраной 6 прижатием мембраны 6 к втулке 5 гайкой 7. Мембрана 6 соединена с корпусом аппарата сжатием мембраны 6 в контакте корпуса 1 с корпусом аппарата крепежными деталями 2 и 3. Втулка 5 под действием собственного веса упирается в корпус 1. Эластичные кольца 8 расположены в канавках втулки 5 и контактируют с валом 4. Втулка 5 и корпус 1 имеют каналы для прохождения охлаждающей жидкости вблизи зоны трения эластичных колец 8 о вал 4 и выхода ее в среду аппарата через кольцевой зазор между втулкой 5 и валом 4 в направлении к мешалке. Охлаждающая жидкость должна обладать смазывающими свойствами и быть инертной к среде аппарата. Для исключения вращения втулки 5 относительно оси вала 4 и для совпадения каналов для охлаждающей жидкости втулки 5 и корпуса 1 втулка 5 снабжена упором 9 (фиг.2), закрепленным в корпусе 1. Возможен вариант (на чертеже не показан) закрепления упора 9 в корпусе аппарата. Корпус 1 снабжен сальниковым уплотнением 10 для запирания охлаждающей жидкости.

Уплотнение работает следующим образом. Упругодеформированные эластичные кольца 8 в канавках втулки 5 центрируют ее по валу 4. При вращении вала 4 втулка 5 не вращается, т.к. снабжена упором 9, соединенным резьбовым соединением с корпусом 1, но совершает совместно с валом 4 колебательные движения, возникающие от радиального биения вала 4. Мембрана 6, выполненная из резины, не препятствует колебательным движениям втулки 5 с валом 4 и исключает влияние погрешности установки корпуса 1 относительно оси вала 4 на долговечность и герметичность уплотнения. Вал 4 не имеет радиального биения относительно втулки 5, поэтому форма кольцевого зазора между ними не изменяется во времени, а его величина постоянна, что создает наилучшие условия для запирания рабочей среды аппарата потоком охлаждающей жидкости, проходящей через кольцевой зазор в направлении мешалки.

Эластичные кольца 8 выполнены из резины и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вращающийся полированный вал 4, что исключает загрязнение рабочей среды аппарата.

Давление охлаждающей жидкости должно превышать давление в аппарате, чтобы обеспечить ее необходимый расход.

При установке уплотнения на крышке аппарата (фиг.3), для ограничения перемещения втулки 5 вдоль вала 4 под действием собственного веса и давления охлаждающей жидкости, на валу 4 установлено упорное кольцо 11 из фторопласта. Для такого варианта конструкции не обязательно организовывать выход охлаждающей жидкости в среду аппарата, если необходимо уплотнение только по газовой фазе. Движение охлаждающей жидкости происходит из корпуса 1 во втулку 5 и затем снова в корпус 1.

Предлагаемое уплотнение успешно опробовано в производстве, обладает высокой эффективностью и рекомендовано к внедрению.

Изобретение относится к области химического машиностроения и может быть использовано в аппаратах химических производств для герметизации вращающихся валов. Уплотнение вращающегося вала содержит корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, эластичные кольца, втулку, установленную на вращающемся валу. Втулка соединена с эластичной мембраной, которая соединена с корпусом аппарата, а эластичные кольца расположены между втулкой и вращающимся валом, причем втулка и корпус уплотнения имеют каналы для прохождения охлаждающей жидкости. Втулка снабжена упором, закрепленным в корпусе уплотнения или в корпусе аппарата, а корпус уплотнения снабжен дополнительным уплотнением для запирания охлаждающей жидкости. Эластичные кольца выполнены из резины и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вращающийся вал. При установке уплотнения на крышке аппарата на валу установлено упорное кольцо для ограничения перемещения втулки вдоль вала. Благодаря описанной конструкции уплотнения исключается влияние погрешности установки корпуса уплотнения относительно оси вала и радиального биения вала на долговечность и герметичность уплотнения, а также исключается попадание рабочей среды аппарата в зону трения эластичного кольца о вращающийся вал, что позволяет использовать уплотнение на средах, обладающих высокой проникающей способностью, полимеризующихся, термически неустойчивых. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Уплотнение вращающегося вала, содержащее корпус уплотнения, соединенный с корпусом аппарата, и эластичные кольца, отличающееся тем, что на вращающемся валу дополнительно установлена втулка, соединенная с эластичной мембраной, которая соединена с корпусом аппарата, эластичные кольца расположены между втулкой и вращающимся валом, причем во втулке и корпусе уплотнения выполнены каналы для прохождения охлаждающей жидкости, кроме того, втулка снабжена упором, закрепленным в корпусе уплотнения или в корпусе аппарата, а корпус уплотнения дополнительно снабжен уплотнением для запирания охлаждающей жидкости.2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что эластичные кольца выполнены из резины и частично покрыты фторопластовой пленкой, расположенной в зоне трения кольца о вращающийся вал.3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что на валу установлено упорное кольцо для ограничения перемещения втулки вдоль вала.