Уплотнительное устройство вращающегося вала Советский патент 1985 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к торцовым уплотнениям вращающихся залов и может быть использовано в области химического машиностроения для уплотнения валов приводов в реакторах, автоклавах и т.д., заполненных взрывоопасными, вредными продуктами, особенно в непрерывных процессах и там, где требуются дополнительные требования по надежности и необходимость снятия торцового уплотнения без разгерметизации и слива продукта из аппарата.

Известно торцовое уплотнение валов, состоящее из главного торцового уплотнения и резервного, причем главное торцовое уплотнение расположено со стороны продукта, а резервное - со стороны атмосферы. I Резервное уплотнение выполнено в виде подпружиненного вращающегося кольца трения, расположенного на втулке вала, образующего с корпусом дроссельную щепь, и гидравлического порщня, образующего одновременно аксиально перемещающееся скользящее кольцо. Главное и резервное уплотнения образуют камеру, которая каналом соединяется с камерой, расположенной за гидравлическим порщнем. Давление, необходимое для перемещения поршня к вращающемуся кольцу, образуется средой, выходящей из главного уплотнения при выходе его из строя 1. Однако данное уплотнение характеризуется невозможностью снятия главного торцового уплотнения для его ремонта без разгерметизации и слива продукта из аппарата. При нормальной работе главного уплотнения резервное уплотнение будет незадействованным, т.е. между уплотнительными поверхностями вращающегося кольца и гидравлического порщня будет зазор, в котором могут осаждаться различные загрязнения (частицы износа пары трения главного уплотнения, окислы и соли, содержащиеся в запирающей жидкости главного управления, проходящей в виде утечки через зазор резервного уплотнения и др.) ухудшающие уплотнительные поверхности. При негерметичности главного уплотнения среда из аппарата (особенно полимеризующаяся) может проникнуть и засорить канал, соединяющий камеры резервного уплотнения, а также дроссельную щель, что может привести к выходу из строя резервного уплотнения. Наиболее близким к изобретению является устройство для герметизации вала, содержащее основное уплотнение, располол екное со стороны атмосферы, и резервное уплотнение, расположенное со стороны продукта, установленное на втулках вала В этом устройстве резервное уплотнение выполнено в виде установленного на валу уплотнительного фланца и установленного в корпусе гидравлического порщня, приводимого в действие давлением от постороннего

источника после опускания вала на центрирующее кольцо в корпусе 2.

Известное уплотнение недостаточно надежно из-за того, что уплотнительные поверхности остановочного уплотнения находятся в постоянном контакте с уплотняемой средой, что ухудшает их, поэтому при задействованном остановочном уплотнении во время ремонта основного уплотнения могут быть нежелательные утечки агрессивного продукта. Кроме того, остановочное уплотнение герметизирует аппарат при невращающемся вале мешалки, что влечет за собой нежелательную порчу продукта, особенно при непрерывных процессах и требующих постоянного перемешивания.

Цель изобретения - повышение надежности работы уплотнения и улучшение условий эксплуатации путем обеспечения возможности демонтажа основного уплотнения без прекращения работы устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основное уплотнение, установленное со стороны атмосферы, и резервное уплотнение, установленное со стороны уплотняемой среды, расположенные на втулках вала, средство включения резер -- вного уплотнения, расположенное в корпусе и источник давления, резервное уплотнение выполнено в виде промежуточного кольца трения, установленного с наперед заданным зазором относительно корпуса и втулки вала, контактирующего своими уплотнительными поверхностями с установленным на втулке вала подпружиненным кольцом трения и упорным кольцом трения, при этом средство включения резервного уплотнения расположено концентрично в зоне промежуточного кольца. При этом средство включения резервного уплотнения выполнено в виде эластичных колец и уплотнительного кольца между ними, установленных в выполненных в корпусе кольцевых канавках, расположенных последовательно в осевом направлении, при этом между наружными поверхностями колец стенками канавок образованы полости, крайние из которых соединены посредством каналов с источником давления, а осевыми каналами - со средней полостью с возможностью их соединения при перемещении эластичных колец до контакта с промежуточным кольцом трения. При этом на промежуточном кольце против зоны расположения эластичных колец выполнена накатка, а расстояние между стенками кольцевых канавок меньше поперечного сечения колец. На фиг. 1 изображено уплотнительное устройство при работе основного уплотнения, разрез; на фиг. 2 - то же, при работе резервного уплотнения; на фиг. 3 - вид на наружную поверхность промежуточного кольца.

Основное уплотнение состоит из двух расположенных концентрично и установленных на втулке 1 вращающихся колец 2 трення и установленных в корпусе 3 неподвижных колец 4 трения. Вращающиеся и неподвижные кольца трения образуют камеру гидроподпора, в которой циркулирует запирающая жидкость. Контакт между вращающимися и неподвижными кольцами трения обеспечивается пружинами 5 и давлением запирающей жидкости.

Резервное уплотнение состоит из промежуточного кольца 6, имеющего уплотнительную поверхность 7 и упорную поверхность 8, выполненную из антифрикционного материала и установленного на втулке 9 между кольцом 10 трения и упорным 11 кольцом с наперед заданным зазором 12 относительно втулки 9 и корпуса 13. На наружной поверхности промежуточного кольца выполнена продольная накатка 14 (фиг. 3). Уплотнительное кольцо 10 трения установлено в обойме 15 через резиновое кольцо 16 и контактирует с уплотнительной поверхностью 7 промежуточного кольца при помощи пружин 17 и давлением среды, находящейся в аппарате. Уплотнительное кольцо 10 трения зафиксировано от проворота штифтами 18.

Упорное кольцо 11 установлено на втулке 9 через эластичную прокладку 19 (упорное кольцо 11 может быть выполнено как единое целое с выступом втулки) и зафиксировано от проворота щтифтами 20.

Средство включения резервного уплотнения выполнено в виде эластичных колец 21 (тормозящих) и уплотнительного кольца 22, размещенных в П-образных кольцевых канавках 23 с плоскими стенками, выполненных на внутренней поверхности корпуса 13. Расстояние между стенками канавок меньще поперечного сечения колец. Стенки, кольцевых канавок корпуса и наружный диаметр эластичных колец 21 образует кольцевые камеры 24 и 25, которые каналами 26 и 27 соединены с каналом 28 от источника давления, а осевыми каналами 29 и 30 - с камерой 31 уплотнительного кольца 22. В нерабочем положении каналы 29 и 30 перекрыты эластичными кольцами 21.

Корпус резервного уплотнения присоединяется к аппарату с помощью болтов 32, а корпус основного уплотнения - к корпусу резервного болтами 33 (фиг. 1).

Уплотнение работает следующим образом.

При нормальной работе основного торцового уплотнения резервное уплотнение отключено, т.е. втулка 9 с установленным на ней промежуточным кольцом б, уплотнительным кольцом 10 трения и упорным И кольцом вращается вместе с валом.

Под действием пружин {7- и давления среды аппарата уплотнительные поверхности, кольца 10 трения и поверхность 7 промежуточного кольца б находятся в плотном

5 контакте, препятствуя попаданию на них различных загрязнений и отложений проДук та.

При нарушении работы основного уплотнения через каналы 28, 26 и 27 подают давление от источника (не показан) в кольцевые камеры 24 и 25. Под действием давления эластичные кольца 21 сжимаются в радиальном направлении, длотно охватывают промежуточное кольцо б, заполняя углубления, образованные накаткой 14 на его по5верхности, увеличивая тем самым тормозящий момент, и останавливают его. После сжатия колец 21 освобождаются каналы 29 и 30 для подачи давления в камеру 31.чПод действием давления в камере 31 уплотниQ тельное кольцо 22 дополнительно герметизирует промежуточное кольцо б. Таким образом, промежуточное кольцо б становится неподвижным и герметизация вращающегося вала происходит на уплотнительных поверхностях кольца 10 трения и промежуточного кольца б. С целью осевой фиксации вала при демонтаже основного уплотнения или замене подщипниковых узлов на валу дополнительно установлена втулка 34, которая опирается на заплечико корпуса резервного уплотнения.

0

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет включать резервное уплотнение при работающем вале аппарата, что улучшает условия его эксплуатации, повышает надежность работы уплотнения.

Фиг

1. УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА. со:.;ер : ащее основное уплотнение, установле1;кое со стороны атмосферы, и резервное уп/ютнеиие. установленное со стороны уплотняемой среды, расположенные на втулках вала, средство включения резервного уплотнения, расположенное в корпусе, и источник давления, отличающееся гем, что, с целью повышения надежности работы у;1Л10Т ения и улучшения условий аксплуатации путем обеспечения возможности демонтажа основного уплотнения бе.ч прекращения работы устройства, резервное уплотнение выполнено в виде промежуточного кольца трения, установленного с наперед заданным зазором относительно корпуса и втулки вала, контактирующего своими уплотнительными поверхностями с установленными на втулке вала подпружиненным кольцом трения и упорным кольцом трения, при этом средство включения резервного уплотнения расположе.ю концентрично в зоне промежуточного ко..; ца. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средство включения резервного уплотнения выполнено в виде эластичных колец и уплотнительного кольца между ними, установленных в выполненных в корпусе кольцевых канавках, расположенных последовательно в осевом направлении, при этом меж§ ду наружными поверхностями колец и стенками канавок образованы поло1ти, крайние (Л КЗ которых соединены посреди зом каналов с источником давления, а осевыми канапаM;I со средней полостью с возможностью их соединения при перемещении эластичных коле.л до контакта с промежуточч.м кольцом трения. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем. что на промежуточагм кольце против зоны расположения эластиччых колец выполнена накатка. ел 4.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что расстояние между стенками кольцевых канавок меньше поперечного сечения колец. 4;: