СИСТЕМА УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА РЕЗЕРВУАРА Российский патент 2018 года по МПК F16J15/54 B65D88/74 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится в общем к системам уплотнения для вала резервуара, и, в частности, к системе уплотнения, обеспечивающей возможность технического обслуживания или замены уплотнений, втулок, сальниковых набивок и/или опор вала без необходимости сначала опорожнять резервуар.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На протяжении многих лет были разработаны множество систем уплотнений для вращающихся валов, которые продолжаются в содержащий текучую среду резервуар через боковое отверстие ниже поверхности текучей среды. Блок привода для приведения в действие вращающихся валов обычно располагается снаружи от резервуара, так что необходимо обеспечить средства для уплотнения резервуара в месте входа вала. Сальниковые набивки и механические уплотнения (например, вращающиеся механические уплотнения) для этой цели хорошо известны, но они подвержены износу и должны заменяться время от времени.

Обычно, когда изношенную сальниковую набивку или компоненты механического уплотнения необходимо заменить, содержимое резервуара должно быть слито или иным образом удалено, чтобы предотвратить утечку текучей среды из отверстия для вала во время операции технического обслуживания. Опорожнение резервуара является трудоемким и дорогостоящим процессом. Также это потенциально может привести к нежелательной потере некоторой части или всего содержимого резервуара, а также к загрязнению содержимого резервуара. В некоторых областях применения из-за этого операторы могут подвергнуться воздействию потенциально вредных веществ.

Патент США номер 2,911,240, выданный 3 ноября 1959 года, решает вышеуказанные вопросы путем установки вспомогательного уплотнительного элемента внутри резервуара на внутреннем конце состоящего из двух частей вращающегося вала. Отверстие вала в резервуаре временно уплотняется во время технического обслуживания путем перемещения вращающегося вала в осевом направлении от резервуара, чтобы привести вспомогательный уплотнительный элемент в уплотнительный контакт с ответным посадочным местом уплотнения, обеспеченным внутри резервуара. Вспомогательный уплотнительный элемент и ответное посадочное место все время подвергаются воздействию содержимого резервуара. В некоторых областях применения содержимое резервуара может ухудшать работу вспомогательного уплотнения. Это в частности является проблемой в средах, в которых образуются твердые отложения, когда накопление осадка материальных веществ на уплотнительных поверхностях может препятствовать их правильному уплотнительному взаимодействию.

Соответственно, имеется потребность в создании улучшенной системы уплотнения, которая решает указанные выше вопросы.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Поэтому целью настоящего изобретения является создание новой системы уплотнения для вала резервуара, обеспечивающей возможность осуществления технического обслуживания уплотнений вала без необходимости опорожнять резервуар от его содержимого.

Согласно общему аспекту настоящего изобретения предлагается система уплотнения для уплотнения вращающегося вала и отверстия вала, образованного в стенке резервуара, содержащего текучий материал, причем уплотнение вокруг вращающегося вала обеспечивается посредством первичного уплотнения (40, 50), установленного вместе с упомянутым вращающимся валом в извлекаемом картридже, и система уплотнения содержит вторичное уплотнение, выполненное с возможностью закрывать отверстие вала при удалении первичного уплотнения для технического обслуживания или замены, отличающаяся тем, что извлекаемый картридж выполнен с возможностью вставки съемным образом с обеспечением уплотнительного взаимодействия в корпус, выступающий наружу от резервуара вокруг отверстия вала, и что вторичное уплотнение содержит изолирующий клапан, установленный на упомянутом корпусе снаружи от упомянутого резервуара.

Предпочтительно, система уплотнения дополнительно содержит первичное уплотнение и/или извлекаемый картридж. Более предпочтительно, система уплотнения дополнительно содержит вращающийся вал.

Согласно другому варианту воплощения настоящее изобретение также предлагает систему уплотнения для уплотнения вращающегося вала и отверстия вала, образованного в стенке резервуара, содержащего текучий материал, причем система уплотнения содержит первичное уплотнение, обеспечивающее уплотнение вокруг вращающегося вала, и вторичное уплотнение, выполненное с возможностью закрывать отверстие вала при удалении первичного уплотнения для технического обслуживания или замены, отличающаяся тем, что первичное уплотнение установлено в извлекаемом картридже, выполненном с возможностью вставки съемным образом с обеспечением уплотнительного взаимодействия в корпус, выступающий наружу от резервуара вокруг отверстия вала, и что вторичное уплотнение содержит изолирующий клапан, установленный на упомянутом корпусе снаружи от упомянутого резервуара.

Предпочтительно, система уплотнения дополнительно содержит третичное уплотнение, обеспеченное между резервуаром и вторичным уплотнением для изоляции вторичного уплотнения от текучего материала в резервуаре во время технологической работы. Третичное уплотнение обеспечивает возможность изоляции содержимого резервуара от внутренних частей клапана вторичного уплотнения во время нормальной работы. Третичное уплотнение в частности полезно в средах, в которых образуются твердые отложения, благодаря предотвращению накопления отложений и грязи вокруг клапанного элемента и соответствующего седла клапана в корпусе клапана.

Предпочтительно, третичное уплотнение представляет собой уплотнение типа сжатие/зажим. Более конкретно, уплотнение типа сжатие/зажим образуется по меньшей мере частично посредством дистального конца извлекаемого картриджа, который удерживается в осевом направлении в уплотнительном контакте с соответствующей уплотнительной поверхностью внутри корпуса, когда извлекаемый картридж надежно прикрепляется к корпусу в его полностью вставленном положении. Более точно, в его полностью вставленном положении извлекаемый картридж продолжается через проход, образованный в изолирующем клапане вторичного уплотнения, и до уплотнительной поверхности.

Согласно одному варианту воплощения, обеспечивается нагнетательный клапан, выполненный с возможностью оперативного соединения с источником текучей среды под давлением, чтобы по выбору создавать повышенное давление в зазоре между корпусом и извлекаемым картриджем. Также на корпусе может быть обеспечен сливной клапан, чтобы по выбору опорожнять упомянутый зазор. Давление текучей среды между корпусом и картриджем обеспечивает дополнительное уплотнение, чтобы предотвратить протекание содержимого резервуара в корпус во время технологической работы.

Предпочтительно, изолирующий клапан вторичного уплотнения представляет собой задвижку, включающую в себя корпус клапана, образующий часть упомянутого корпуса и образующий проход, который продолжается в осевом направлении соосно с отверстием вала резервуара, клапанный элемент, выполненный с возможностью перемещения в направлении, поперечном осевому направлению прохода, между нормально открытым положением, в котором клапанный элемент отведен назад, чтобы позволить извлекаемому картриджу проходить через корпус клапана, и закрытым положением, в котором клапанный элемент закрывает проход, образованный в корпусе клапана, после того, как извлекаемый картридж был достаточно извлечен таким образом, чтобы больше не препятствовать перемещению клапанного элемента.

Предпочтительно, извлекаемый картридж имеет крепежный фланец на его проксимальном конце, причем крепежный фланец выполнен с возможностью крепления болтами к соответствующему крепежному фланцу корпуса, причем крепление болтами извлекаемого картриджа к корпусу прижимает дистальный конец картриджа в уплотнительном контакте к уплотнительной поверхности.

Предпочтительно, дистальный конец извлекаемого картриджа включает в себя по меньшей мере один сменный уплотнительный элемент.

Предпочтительно, вращающийся вал имеет дистальную концевую часть, выступающую наружу от извлекаемого картриджа, причем первый соединительный элемент неподвижно прикреплен к упомянутой дистальной концевой части для сопряженного зацепления со вторым соединительным элементом, прикрепленным к инструменту, продолжающемуся в резервуар, причем упомянутые первый и второй соединительные элементы выполнены с возможностью расцепления в осевом направлении. Первый и второй соединительные элементы могут иметь осевые шлицы.

Согласно одному варианту воплощения настоящего изобретения первичное уплотнение содержит пару вращающихся уплотнений, и извлекаемый картридж имеет оболочку, образующую внутренние посадочные места для размещения вращающихся уплотнений и втулок. Первичное уплотнение может дополнительно содержать сальниковую коробку, содержащую сальниковую набивку, которая сжимается вокруг вращающегося вала посредством крышки сальника, причем сальниковая коробка установлена на наружном конце картриджа.

Настоящее изобретение также предлагает съемные части описанной выше системы уплотнения, отличающиеся тем, что они содержат первичное уплотнение, обеспечивающее уплотнение вокруг вращающегося вала, и извлекаемый картридж, в котором устанавливаются вращающийся вал и первичное уплотнение.

Другие подробности этих и других аспектов настоящего изобретения станут очевидны из последующего подробного описания и прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 – вид в перспективе оборудования для обработки материалов, иллюстрирующий область применения, в которой может использоваться система уплотнения для вращающегося вала, включающая в себя элементы согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 – вид в перспективе в разрезе системы уплотнения для вращающегося вала, на котором вращающийся вал и связанные с ним первичные уплотнения установлены в извлекаемом картридже, который может быть быстро удален из резервуара для технического обслуживания, при этом вторичное уплотнение временно закрывает отверстие вала в стенке резервуара, тем самым обеспечивая возможность технического обслуживания узла вала без необходимости опорожнять резервуар.

Фиг. 3 – вид в разрезе системы уплотнения для вала, на котором картридж полностью вставлен в его корпус и вращающийся вал оперативно соединен с винтом, продолжающимся в резервуар для воздействия на содержимое резервуара.

Фиг. 4 – вид в разрезе, подобный фиг. 3, но иллюстрирующий картридж в частично извлеченном положении, и на котором вторичное уплотнение находится в рабочем положении для предотвращения утечки текучей среды из отверстия вала, когда осуществляется техническое обслуживание или замена уплотнений вала.

Фиг. 5 – вид в разрезе в увеличенном масштабе области 5-5 на фиг. 3.

Фиг. 6 – вид в перспективе, иллюстрирующий соединительные компоненты между вращающимся валом и винтом, а также уплотнительные компоненты уплотнения типа сжатие/зажим, используемого для защиты вторичного уплотнения от содержимого резервуара во время технологической работы.

Фиг. 7 – вид в разрезе системы уплотнения для вращающегося вала согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ

На фиг. 1 иллюстрируется область применения, в которой может использоваться настоящее изобретение. Более конкретно, на фиг. 1 иллюстрируется оборудование для обработки материалов типа, используемого в горнодобывающей и металлургической промышленности для обработки текучих материалов, таких как пульпа, паста или другие шламообразные материалы. Оборудование этого типа включает в себя, среди прочего: мешалки, смесители, винтовые декантаторы, аэраторы и пастовые сгустители. В примерном варианте воплощения на фиг. 1 это оборудование включает в себя инструмент, такой как винт 10, который продолжается внутрь резервуара 12 для пропуска текучего материала в резервуар 12 и перемешивания содержимого резервуара. Резервуар может находиться под повышенным давлением или нет. Используемый в этом описании термин «резервуар» охватывает в широком смысле хранилища, сосуды или другие открытые или закрытые конструкции, приспособленные для хранения текучего материала. Винт 10 приводится во вращение посредством вращающегося вала 14 (фиг. 2), соединенного с блоком 16 привода через съемное гибкое соединение 18. Боковая стенка резервуара 12 имеет выступающий наружу трубчатый порт 20, образующий отверстие или проход, через который винт 10 проходит в резервуар 12. Винт 10 может размещаться в желобе 24, который поддерживается в резервуаре 12 разнесенными друг от друга в осевом направлении опорными ножками 26. Для целей настоящего описания желоб 24 рассматривается в качестве части конструкции резервуара. Как лучше всего показано на фиг. 3 и 4, желоб 24 выступает из порта 20 и имеет на его наружном конце съемную впускную часть 24а, имеющую крепежный фланец 28 для соединения с опорной конструкцией вращающегося вала, которая будет описана ниже. Впускная часть 24а желоба 24 также может иметь порт 30 впускной части для пропуска текучего материала из резервуара 12.

На фиг. 2-4 иллюстрируются подробно опорная конструкция вала и система уплотнения вращающегося вала 14. Как будет понятно из приведенного ниже описания, эта система обеспечивает возможность технического обслуживания и замены сальниковой набивки, уплотнений или опорных подшипников вала без необходимости сначала опорожнять резервуар 12 от его содержимого. Обращаясь одновременно к фиг. 2-4, можно понять, что это может быть достигнуто путем установки вращающегося вала 14 и связанных с ним уплотнений и втулок в извлекаемом картридже 32 и путем обеспечения вторичного уплотнения 34 снаружи от резервуара 12, чтобы обеспечить изоляцию от резервуара после извлечения картриджа 32.

Как можно более ясно понять из фиг. 3 и 4, картридж 32 выполнен с возможностью вставки в осевом направлении в корпус 35 и извлечения в осевом направлении из корпуса 35, который закреплен с помощью болтов 28 на наружном конце желоба 24. Картридж 32 может включать в себя цилиндрическую оболочку 36, выполненную с возможностью размещения в ней первичных уплотнений, которые обеспечивают уплотнение вокруг вала 14. Например, оболочка 36 может иметь внутренние посадочные места для приема вращающихся манжетных уплотнений 40, установленных вокруг вращающегося вала 14. В оболочке 36 также могут быть размещены дистанцирующая втулка и стопорный элемент 42 вала, надежно прикрепленные к вращающемуся валу 14 между парой втулок 38. Оболочка 36 выполнена с возможностью скольжения в уплотнительном взаимодействии с уплотнениями (не показаны), обеспеченными на внутренней поверхности корпуса 35. Например, кольцевые уплотнения или что-либо подобное могут быть установлены в продолжающихся по окружности канавках, образованных во внутренней поверхности корпуса 35, рядом с его входным концом. Оболочка 36 картриджа 32 может включать в себя съемную крышку (не показана), для облегчения доступа к втулкам 38 и вращающимся манжетным уплотнениям 40 после извлечения картриджа 32. Оболочка 36 картриджа имеет на ее наружном или проксимальном конце кольцевой крепежный фланец 44, выполненный с возможностью крепления с помощью болтов к соответствующему крепежному фланцу 46 на корпусе 35. Сальниковая коробка 48 также может быть обеспечена на наружном конце картриджа 32. Смазочная и уплотнительная сальниковая набивка 50 обеспечивается в сальниковой коробке 48 вокруг вращающегося вала 14. Крышка 52 сальника выступает внутрь сальниковой коробки 48 и регулируемым образом завинчивается в нее, чтобы прижимать смазочную и уплотнительную сальниковую набивку 50 к валу 14.

Как лучше всего показано на фиг. 4, дистальный конец вращающегося вала 14 выступает в осевом направлении за пределы оболочки 36 извлекаемого картриджа 32. Соединительный элемент 54 присоединяется с помощью шпонок и закрепляется с помощью болтов на дистальном конце вала 14 для сопряженного зацепления с соответствующим соединительным элементом, закрепленным с помощью болтов на втулке 58 винта 10. Соединительный элемент 56 продолжается в корпус 35. Как показано на фиг. 6, соединительный элемент 54 может быть выполнен в виде охватываемого соединительного элемента, имеющего распределенные по окружности зубья 60 или наружные шлицы. Соответствующий соединительный элемент 56 на винте 10 может быть выполнен в виде охватывающего соединительного элемента, имеющего распределенные по окружности и продолжающиеся в осевом направлении пазы 62 или внутренние шлицы для сопряженного зацепления с зубьями 60 охватываемого соединительного элемента 54. Посадочное место третичного уплотнения может быть съемным образом установлено, например, закреплено с помощью болтов, внутри второй части 35b корпуса 35 для целей, которые будут описаны ниже. Посадочное место 57 третичного уплотнения образует центральное отверстие, выполненное с возможностью позволять прохождение охватываемого соединительного элемента 54 на вращающемся валу 14. Зубья 60 охватываемого соединительного элемента 54 выполнены с возможностью зацепления в осевом направлении с внутренними пазами 62 охватывающего соединительного элемента 56 в сопряженном зацеплении, чтобы позволить вращающемуся валу 14 приводить во вращение винт 10, при этом позволяя извлекать в осевом направлении охватываемый соединительный элемент 54 из охватывающего соединительного элемента 56 путем простого вытягивания картриджа из резервуара 12. Понятно, что возможно использовать другие типы соединений или шлицев, чтобы позволять вращающемуся валу 14 передавать крутящий момент на винт 10, при этом обеспечивая возможность его отделение в осевом направлении.

Как показано на фиг. 1-5, вторичное уплотнение 34 для временного уплотнения резервуара 10, когда картридж 32 извлекается, может быть выполнено в виде изолирующего клапана. Согласно иллюстрируемому варианту воплощения, изолирующий клапан представляет собой задвижку, имеющую корпус 64 клапана, образующий часть корпуса 35, в который вставляется картридж 32. Корпус 64 клапана установлен между первой и второй частями 35а, 35b корпуса 35 и образует промежуточную часть прохода корпуса для приема картриджа 32. Например, корпус 64 клапана может быть прикреплен с помощью болтов к крепежным фланцам, обеспеченным на концах частей 35а, 35b корпуса. Задвижка далее содержит клапанный элемент 66, который может быть выполнен в виде ножевой заслонки, выполненной с возможностью перемещения в направлении, поперечном осевому направлению, между нормально открытым положением (фиг. 3), в котором клапанный элемент 66 отведен назад, чтобы позволять прохождение извлекаемого картриджа 32 через корпус 64 клапана, и закрытым положением (фиг. 4), в котором клапанный элемент 66 закрывает проход, образованный в корпусе 64 клапана, после того, как извлекаемый картриджа 32 был достаточно извлечен из корпуса 35 таким образом, чтобы больше не препятствовать перемещению клапанного элемента 66. Исполнительный элемент 68 может быть обеспечен для возвратно-поступательного перемещения клапанного элемента 66 между его открытым и закрытым положениями.

Обращаясь одновременно к фиг. 3 и 5, можно понять, что дистальный или внутренний конец оболочки 36 картриджа может прижиматься в осевом направлении в уплотнительном контакте к соответствующей уплотнительной поверхности 72 в посадочном месте 57 третичного уплотнения, тем самым обеспечивая третичное уплотнение 74 между резервуаром 12 и вторичным уплотнением 34 (задвижка в иллюстрируемом варианте воплощения), чтобы изолировать содержимое резервуара от внутренних частей клапана вторичного уплотнения 34 во время нормальной работы. Болты (не показаны) используются для крепления крепежного фланца 44 картриджа 32 к крепежному фланцу 46 корпуса 35, зажимая в осевом направлении дистальный конец картриджа 32 в уплотнительном контакте с уплотнительной поверхностью 72 посадочного места 57 третичного уплотнения, тем самым обеспечивая уплотнение типа сжатие/зажим. Дистальный конец картриджа 32 используется в качестве зажимной пробки клапана, а передняя поверхность посадочного места 57 третичного уплотнения обеспечивает ответное седло клапана. Третичное уплотнение 74 таким образом получают путем простого крепления с помощью болтов картриджа 32 на месте в корпусе 35, без необходимости каких-либо других специальных операций. Могут быть обеспечены сменные уплотнительные пластины 76 (фиг. 5 и фиг. 6), которые крепятся на торцевой крышке 78 картриджа 32, чтобы гарантировать правильную работу третичного уплотнения 74 в течение длительного времени. Соответственно, когда они изнашиваются, уплотнительные пластины 76 могут быть заменены, чтобы сохранять целостность уплотнения.

Обращаясь снова к фиг. 2, можно увидеть, что нагнетательный клапан 80 и сливной клапан 82 могут быть обеспечены в первой части 35а корпуса 35. Нагнетательный клапан 80 выполнен с возможностью соединения с источником текучей среды под давлением (не показан), такой как вода, чтобы создавать повышенное давление в зазоре между корпусом 35 и картриджем 32. Давление текучей среды между корпусом 35 и картриджем 32 обеспечивает дополнительное уплотнение, чтобы предотвращать протекание содержимого резервуара в корпус 35 во время технологической работы. Согласно иллюстрируемому варианту воплощения, это в частности способствует обеспечению того, что вторичное уплотнение 34 будет оставаться свободным от отложений и грязи во время работы. Во время извлечения картриджа 32 уплотнительное взаимодействие между картриджем 32 и корпусом 35 позволяет текучей среде под давлением (например, промывочной воде) оставаться под повышенным давлением. Промывка текучей средой под давлением во время повторной установки картриджа 32 обеспечивает, что зажимная пробка клапана и седло будут свободны от грязи и отложений, тем самым обеспечивая равномерный уплотнительный контакт между ними.

Когда необходимо осуществить техническое обслуживание или замену уплотнений вращающегося вала 14, сначала удаляется съемное гибкое соединение 18 (фиг. 1), чтобы обеспечить достаточное пространство для картриджа 32, который будет извлекаться в осевом направлении из корпуса 35. Затем удаляются болты, осуществляющие крепление картриджа 32 к корпусу 35, и картридж 32 постепенно вытягивается из корпуса 35, как показано на фиг. 4. Извлечение в осевом направлении картриджа 32 автоматически расцепляет вращающийся вал 14 от винта 10. Это становится возможным благодаря осевому шлицевому соединению между вращающимся валом 14 и винтом 10. Во время извлечения картридж 32 сохраняет уплотнение с помощью давления для уплотнения корпуса 35 и резервуара 12, пока не он будет извлечен достаточно далеко, чтобы позволить вторичному уплотнению 34 перемещаться из открытого положения (фиг. 3) в закрытое положение (фиг. 4). Когда вторичное уплотнение 34 закрывается, как показано на фиг. 4, картридж 32 полностью извлекается из корпуса 35 для технического обслуживания уплотнений и втулок вала. Как лучше всего показано на фиг. 4, картридж 32 позволяет извлекать вращающийся вал 14, втулки 38, вращающиеся уплотнения 40, сальниковую коробку 48, сальниковую набивку 50 и крышку 52 сальника одновременно в виде одного блока. После извлечения картридж 32 может быть открыт для обеспечения доступа к втулкам 38 и вращающимся уплотнениям 40. Также может быть быстро заменена сальниковая набивка 50 в сальниковой коробке 48 путем отвинчивания крышки 52 сальника. Во время всех операций технического обслуживания резервуар 12 изолирован от корпуса 35 посредством вторичного уплотнения 34 (т.е. задвижки в иллюстрируемом варианте воплощения), тем самым исключается необходимость опорожнять резервуар 12 для технического обслуживания уплотнений вала.

После технического обслуживания или полной замены картриджа 32, он вставляется в корпус 35, вторичное уплотнение 34 перемещается назад в открытое положение, чтобы освободить проход, и картридж 32 толкают в осевом направлении до его полностью вставленного положения, как показано на фиг. 3. В этом положении охватываемый соединительный элемент 54 на вращающемся валу 14 находится в сопряженном зацеплении с охватывающим соединительным элементом 56, прикрепленным к винту 10. Следует отметить, что во время повторной установки нагнетательный клапан 80 и сливной клапан 82 могут быть открыты, чтобы смыть любые отложения или грязь, которые могли попасть из резервуара 12 в корпус 35, в частности в часть 35b корпуса и в корпус 64 клапана. После этого картридж 32 повторно прикрепляется с помощью болтов к корпусу 35, тем самым зажимая в осевом направлении сменные уплотнения 76а, 76b на дистальном конце картриджа 32 в уплотнительном контакте с уплотнительной поверхностью 72 в посадочном месте 57 третичного уплотнения. И наконец, сливной клапан 82 закрывается, чтобы позволить создавать повышенное давление в зазоре между картриджем 32 и корпусом 35.

Обращаясь к фиг. 7, где иллюстрируется система уплотнения для вращающегося вала согласно другому варианту воплощения настоящего изобретения, эта система включает в себя большинство технических элементов системы, представленной на фиг. 1-6, а также дополнительные механические части и функциональные возможности, которые будут описаны далее более подробно.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, оборудование для обработки материалов включает в себя винт 110, который продолжается внутрь резервуара 112 и приводится во вращение посредством вращающегося вала 114, соединенного с блоком привода через съемное гибкое соединение 118. Винт 110 проходит в резервуар 112 через отверстие, образованное в выступающем наружу трубчатом порту 120.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, система уплотнения для вращающегося вала, вращающийся вал 114 и связанные с ним уплотнения и втулки, установлены в извлекаемом картридже 132, выполненном с возможностью вставки в осевом направлении в корпус 135 и извлечения в осевом направлении из корпуса 135, который прикреплен с помощью болтов к крепежному фланцу 128. Картридж 132 включает в себя цилиндрическую оболочку 136, выполненную с возможностью размещения в ней первичных уплотнений, которые обеспечивают уплотнение вокруг вала 114. Например, оболочка 136 может иметь внутренние посадочные места для приема вращающихся манжетных уплотнений 140, установленных вокруг вращающегося вала 114. В оболочке 136 также могут быть размещены дистанцирующая втулка и стопорный элемент 142 вала, надежно прикрепленные к вращающемуся валу 114 между парой втулок 138. Оболочка 136 выполнена с возможностью скольжения в уплотнительном взаимодействии с уплотнениями картриджа, обеспеченными на внутренней поверхности корпуса 135.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, оболочка 136 картриджа имеет на ее наружном или проксимальном конце кольцевой крепежный фланец 114, выполненный с возможностью крепления с помощью болтов к соответствующему крепежному фланцу 146 на корпусе 135. Сальниковая коробка 148 также может быть обеспечена на наружном конце картриджа 132. Смазочная и уплотнительная сальниковая набивка 150 обеспечивается в сальниковой коробке 148 вокруг вращающегося вала 114. Крышка 152 сальника выступает внутрь сальниковой коробки 148 и регулируемым образом завинчивается в нее, чтобы прижимать смазочную и уплотнительную сальниковую набивку 150 к валу 114.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, дистальный конец вращающегося вала 114 выступает в осевом направлении за пределы оболочки 136 извлекаемого картриджа 132. Соединительный элемент 154 присоединяется с помощью шпонки и прикрепляется с помощью болтов к дистальному концу вала 114 для сопряженного зацепления с соответствующим соединительным элементом 156, прикрепленным с помощью болтов к втулке 158 винта 110. Соединительный элемент 156 продолжается в корпус 135.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, вторичное уплотнение 134 может быть обеспечено снаружи от резервуара 112, в виде изолирующего клапана, для временного уплотнения упомянутого резервуара, когда картридж 132 извлекается. Изолирующий клапан представляет собой задвижку, имеющую корпус 164 клапана, образующий часть корпуса 135 и установленный между первой и второй частями 135а, 135b корпуса 135. Задвижка далее содержит клапанный элемент 166 и исполнительный элемент 168.

Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, посадочное место 157 третичного уплотнения может быть съемным образом установлено внутри второй части 135b корпуса 135. Посадочное место 157 третичного уплотнения образует центральное отверстие, выполненное с возможностью позволять прохождение охватываемого соединительного элемента 154 на вращающемся валу 114. Дистальный или внутренний конец оболочки 136 картриджа может прижиматься в осевом направлении в уплотнительном контакте к соответствующей уплотнительной поверхности на посадочном месте 157 третичного уплотнения, тем самым обеспечивая третичное уплотнение 174 между резервуаром 112 и вторичным уплотнением 134, чтобы изолировать содержимое резервуара от внутренних частей клапана вторичного уплотнения 134 во время нормальной работы. Дистальный конец картриджа 132 используется в качестве зажимной пробки клапана, а передняя поверхность посадочного места 157 третичного уплотнения обеспечивает ответное седло клапана.

Третичное уплотнение 174 таким образом получают путем простого крепления картриджа 132 на месте в корпусе 135, без необходимости каких-либо других специальных операций.

В варианте воплощения на фиг. 7 уплотнительная сальниковая набивка 201 может быть обеспечена в сальниковой коробке 200 вокруг оболочки 136. Крышка 202 сальника выступает внутрь сальниковой коробки 200 и регулируемым образом завинчивается в нее, чтобы прижимать смазочную и уплотнительную сальниковую набивку 201 к оболочке 136. Уплотнительная сальниковая набивка 201 картриджа может поджиматься таким образом, чтобы обеспечить полное уплотнение, когда извлекаемый картридж 132 извлекается из корпуса 135 или вставляется в корпус 135. Уплотнительная сальниковая набивка 201 картриджа может быть заменена, когда извлекаемый картридж извлечен из корпуса 135. Уплотнительная сальниковая набивка 201 картриджа также может быть заменена, когда извлекаемый картридж 132 полностью установлен на месте, т.е. когда дистальная концевая часть вращающегося вала 114 выступает из извлекаемого картриджа, и когда первый соединительный элемент 154 находится в сопряженном зацеплении со вторым соединительным элементом 156, прикрепленным к инструменту, продолжающемуся в резервуар. Замена уплотнительной сальниковой набивки 201 картриджа, когда извлекаемый картридж 132 полностью установлен на месте, возможна благодаря уплотнению, обеспечиваемому третичным уплотнением 174, которое позволяет изолировать содержимое резервуара от внутренних частей клапана вторичного уплотнения и тем самым уплотнения картриджа, которое находится снаружи от вторичного уплотнения.

Операции по техническому обслуживанию или замене уплотнений вращающегося вала 114 в системе уплотнения, показанной на фиг. 7, такие же, как и для системы уплотнения на фиг. 1-6. Сначала удаляется съемное гибкое соединение 118, затем удаляются болты, осуществляющие крепление картриджа 132 к корпусу 135, и картридж 132 постепенно вытягивается из корпуса 135. Во время извлечения поджатая уплотнительная сальниковая набивка 201 картриджа сохраняет уплотнение с помощью давления для уплотнения корпуса 135 и резервуара 112 до тех пор, пока он не будет извлечен достаточно, чтобы позволить вторичному уплотнению 134 перемещаться из его открытого положения в его закрытое положение. После того, как вторичное уплотнение 134 будет закрыто, картридж 132 полностью извлекается из корпуса 135 для технического обслуживания уплотнений и втулок вала. После извлечения, сальниковая набивка 150 в сальниковой коробке 148 и/или уплотнительная сальниковая набивка 201 картриджа может быть быстро заменена путем отвинчивания крышки 152 сальника и/или крышки 202 сальника, соответственно. Как и в варианте воплощения, показанном на фиг. 1-6, во время всех операций технического облуживания резервуар 112 изолирован от корпуса 135 посредством вторичного уплотнения 134, тем самым исключается необходимость опорожнять резервуар 112 для технического обслуживания уплотнений вала. После технического обслуживания, картридж 132 вставляется в корпус 135, вторичное уплотнение 134 перемещается назад в его открытое положение, чтобы освободить проход, и картридж 132 толкают в осевом направлении до его полностью вставленного положения, так что охватываемый соединительный элемент 154 на вращающемся валу 114 будет находиться в сопряженном зацеплении с охватывающим соединительным элементом 156, прикрепленным к винту 110. Следует отметить, что во время повторной установки, нагнетательный клапан и сливной клапан, подобно иллюстрируемым на фиг. 1-6, могут быть открыты, чтобы смыть любые отложения или грязь, которые могут проникнуть из резервуара 112 в корпус 135, в частности в часть 135b корпуса и в корпус 164 клапана. После этого картридж 132 повторно закрепляется с помощью болтов на корпусе 135. И наконец, указанный выше сливной клапан закрывается, чтобы позволить создавать повышенное давление в зазоре между картриджем 132 и корпусом 135.

Размещение вторичного уплотнения 34, 134 снаружи от резервуара 12, 112 в корпусе 35, 135 и обеспечение третичного уплотнения 74, 174 между резервуаром 12, 112 и вторичным уплотнением 34, 134 во время технологической работы позволяет использовать систему в неблагоприятных средах, в которых образуются твердые отложения. Вторичное уплотнение 34, 134 не подвергается воздействию содержимого резервуара, и тем самым не подвержено накоплению отложений. Таким образом предотвращается загрязнение вторичного уплотнения 34, 134 содержимым резервуара.

Третичное уплотнение 74, 174 в частности полезно в средах, в которых образуются твердые отложения, благодаря предотвращению накопления отложений и грязи вокруг клапанного элемента 66, 166 и соответствующего седла клапана в корпусе 64, 164 клапана. На практике, накопление отложений или грязи или других загрязняющих веществ из содержимого резервуара может препятствовать правильной работе задвижки. Поэтому третичное уплотнение 74, 174 решает проблему образования отложений и/или загрязнения задвижки путем по меньшей мере ограничения, во время работы, попадания твердых веществ (например, рабочая жидкость и/или пульпа) в корпус 35, 135, и в частности в седло клапанного элемента 66, 166 в корпусе 64, 164 задвижки. Однако следует понимать, что для областей применения, в которых не образуются отложения, когда нет необходимости в защите вторичного уплотнения 34, 134 от содержимого резервуара, третичное уплотнение 74, 174 может отсутствовать. Также понятно, что третичное уплотнение 74, 174 не ограничивается уплотнениями типа сжатие/зажим. На практике возможно использовать уплотнения другого типа для защиты вторичного уплотнения 34, 134 от содержимого резервуара. Также третичное уплотнение может быть независимым от картриджа 32, 132.

Приведенное выше описание является только примерным, и специалисты в этой области техники обнаружат, что возможны изменения в описанных вариантах воплощения, не выходя за пределы объема настоящего изобретения. Например, хотя настоящее изобретение в частности применяется для имеющих боковой вход мешалок/декантаторов для больших смесительных резервуаров, следует понимать, что изобретение в общем может применяться для множества устройств, имеющих вращающиеся валы, продолжающиеся через стенку содержащей текучую среду конструкции. Другие модификации, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения, будут очевидны специалистам в этой области техники после изучения этого описания, и эти модификации подпадают под прилагаемую формулу изобретения.

Изобретение относится к системе уплотнения, обеспечивающей возможность технического обслуживания и замены в рабочем режиме сальниковой набивки, уплотнений и втулок вращающегося вала (14), осуществляющего привод инструмента (10), который продолжается внутрь содержащего текучую среду резервуара (12). Вращающийся вал (14) и связанные с ним уплотнения (40, 50) устанавливаются в извлекаемом картридже (32), выполненном с возможностью вставки съемным образом в уплотнительном взаимодействии в корпус (35), выступающий наружу от резервуара (12). Вторичное уплотнение (34) содержит изолирующий клапан, установленный на корпусе (35) снаружи от резервуара (12) для временного уплотнения во время технического обслуживания уплотнений в извлеченном картридже (32). Третичное уплотнение обеспечивается для защиты вторичного уплотнения (34) от содержимого резервуара при работе в средах, в которых образуются твердые отложения. Также описаны съемные части упомянутой системы уплотнения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система уплотнения для уплотнения вращающегося вала (14) и отверстия вала, образованного в стенке резервуара (12), содержащего текучий материал, причем уплотнение вокруг вращающегося вала (14) обеспечивается посредством первичного уплотнения (40, 50), установленного вместе с вращающимся валом в извлекаемом картридже (32), и система уплотнения содержит вторичное уплотнение (34), выполненное с возможностью закрывания отверстия вала при удалении первичного уплотнения (40, 50) для технического обслуживания или замены, отличающаяся тем, что извлекаемый картридж (32) выполнен с возможностью вставки съемным образом в уплотнительном взаимодействии в корпус (35), выступающий наружу от резервуара (12) вокруг отверстия вала, и причем вторичное уплотнение (34) содержит изолирующий клапан, установленный на корпусе (35) снаружи от резервуара (12).

2. Система уплотнения по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит третичное уплотнение (74), обеспеченное между резервуаром (12) и вторичным уплотнением (34) для изоляции вторичного уплотнения (34) от текучего материала в резервуаре (12) во время технологической работы.

3. Система уплотнения по п. 2, отличающаяся тем, что третичное уплотнение (74) представляет собой уплотнение типа сжатие/зажим.

4. Система уплотнения по п. 3, отличающаяся тем, что уплотнение типа сжатие/зажим образовано по меньшей мере частично посредством дистального конца извлекаемого картриджа (32), который удерживается в осевом направлении в уплотнительном контакте относительно соответствующей уплотнительной поверхности (72) внутри корпуса (35), когда извлекаемый картридж (32) неподвижно прикреплен к корпусу (35) в его полностью вставленном положении.

5. Система уплотнения по п. 4, отличающаяся тем, что в его полностью вставленном положении извлекаемый картридж (32) проходит через проход, образованный в изолирующем клапане вторичного уплотнения (34) и до уплотнительной поверхности (72).

6. Система уплотнения по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что обеспечивается нагнетательный клапан (80), выполненный с возможностью оперативного соединения с источником текучей среды под давлением, чтобы создавать по выбору повышенное давление в зазоре между корпусом (35) и извлекаемым картриджем (32).

7. Система уплотнения по п. 6, отличающаяся тем, что обеспечивается сливной клапан (82) на корпусе (35), чтобы опорожнять по выбору упомянутый зазор.

8. Система уплотнения по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что упомянутый изолирующий клапан вторичного уплотнения (34) представляет собой задвижку, включающую в себя корпус (64) клапана, образующий часть упомянутого корпуса (35) и образующий проход, продолжающийся в осевом направлении соосно с отверстием вала резервуара (12), клапанный элемент (66), выполненный с возможностью перемещения в направлении, поперечном осевому направлению прохода, между нормально открытым положением, в котором клапанный элемент (66) отведен, чтобы позволять прохождение извлекаемого картриджа (32) через корпус (64) клапана, и закрытым положением, в котором клапанный элемент (66) закрывает проход, образованный в корпусе (64) клапана, после того как извлекаемый картридж (32) был достаточно извлечен таким образом, чтобы больше не препятствовать перемещению клапанного элемента (60).

9. Система уплотнения по п. 4, отличающаяся тем, что извлекаемый картридж (32) имеет крепежный фланец (44) на его проксимальном конце, причем крепежный фланец (44) выполнен с возможностью крепления с помощью болтов к соответствующему крепежному фланцу (46) корпуса (35) и причем крепление с помощью болтов извлекаемого картриджа (32) к корпусу прижимает дистальный конец картриджа (32) в уплотнительном контакте к уплотнительной поверхности (72).

10. Система уплотнения по любому из пп. 4, 5 или 9, отличающаяся тем, что дистальный конец извлекаемого картриджа (32) включает в себя по меньшей мере один сменный уплотнительный элемент (76а, 76b).

11. Система уплотнения по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что вращающийся вал (14) имеет дистальную концевую часть, выступающую наружу от извлекаемого картриджа (32), причем первый соединительный элемент (54) неподвижно прикреплен к упомянутой дистальной концевой части для сопряженного зацепления со вторым соединительным элементом (56), прикрепленным к инструменту (10), продолжающемуся в резервуар (12), причем упомянутые первый и второй соединительные элементы выполнены с возможностью расцепления в осевом направлении.

12. Система уплотнения по п. 11, отличающаяся тем, что первый и второй соединительные элементы имеют осевые шлицы (60, 62).

13. Система уплотнения по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что первичное уплотнение содержит пару вращающихся уплотнений (40) и причем извлекаемый картридж (32) имеет оболочку (36), образующую внутренние посадочные места для размещения вращающихся уплотнений (40) и втулок (38).

14. Система уплотнения по п. 13, отличающаяся тем, что первичное уплотнение дополнительно содержит сальниковую коробку (48), содержащую сальниковую набивку (50), которая сжимается вокруг вращающегося вала (14) посредством крышки (52) сальника, причем сальниковая коробка (48) установлена на наружном конце картриджа (32).

15. Съемные части системы уплотнения по любому из пп. 1-14, отличающиеся тем, что они содержат первичное уплотнение (40, 50), обеспечивающее уплотнение вокруг вращающегося вала (14), и извлекаемый картридж (32), в котором устанавливаются вращающийся вал и первичное уплотнение.