Уплотнительный элемент Советский патент 1992 года по МПК F28F9/22 F28F11/00 

Изобретение относится к области л .техники, в которой применяются кожу- ;хотрубные тёплообменные, аппараты с j промежуточными перегородками типа г - кольцо или сегментного типа (в энергетике и судостроении это, например, поверхностные регенеративные подогреватели, подогреватели се-t тевой воды, охладители воды, масла, ; забортной воды и т.д., в химическом и нефтяном машиностроении - вакуумные конденсаторы, тёплообменные аппараты для повышения давлений и ; температур на разные среды и др.).

; Известен уплотнительный элемент., :йспользуемый в теплообменниках кот

жухотрубного типа, предназначенный :для устранения холостых (помимо по- верхности теплообмена) протечек той среды, которая движется в их корпусах через трубные пучки. Направление движения этих сред через пучок создается с .помощью системы кольцевых (диск - кольцо) или сегментных пере-1: городок, наружные кромки которых должны как можно плотнее примыкать к внутренней поверхности корпуса аппарата. Для сведения к минимуму зазо ра между корпусом и перегородкой в ряде аппаратов осуществляется, напри- мер, весьма трудоемкая и дорогостоя-. щая операция по проточке внутренней поверхности корпуса.;

СО

з

со

3171

Несмотря на большую трудоемкость данного решения, необходимость иметь для его осуществления специальное оборудование,задача уплотнения этих узлов удовлетворительно не решается.

Известно достаточно много типов уплотнительных элементов для рассматриваемого узла, однако они имеют су щеетвенные ограничения по области применения, далеко не всегда технологичны и эффективны. К их числу следует отнести уплотнительные устройства, выполненные в виде колец из резины или пластмассы, прижимаемых по периферии к кольцевым перегородкам специальными накладками. Однако такое уплотнение не применимо в случае повышенных температур сред и их повышенной химической активйости (например, маслоохладители паротурбинных установок синтетических огнестойких масел, аппараты для нефтехимической промышленности и др.).

Известно также уплотнительное устройство для поперечных перегородок кожухотрубного теплообменника, содержащее установленное по периферии перегородки кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба.

Недостатками, указанного устройства являются невысокая надежность, неработоспособность при работе теплообменника в области высоких температур и огр аниченность по типам теплообме- нивающихся сред (зависимость от их агрессивности).

Известно также уплотнительное устройство для поперечных перегородок кожухотрубного теплообменника, содержащее установленное по периферии кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба и выполненное составным из сегментов в виде пластинчатых изогнутых пружин. Однако это уплотнительное устройство достаточно сложно в изготовлении, имеет зазоры на стыках участков разрезанных колец и не прилегает достаточно плотно к внутренней поверхности корпуса,.особенно при наличии у него эллипсности.

Наиболее близким к предлагаемому . является уплотняющее устройство, содержащее прижимные элементы и разме- щенное между ними упругое уплотняющее кольцо с «выступающим за пределы эле- ментов участком.

Выступающий за пределы элементов участок кольца равномерно деформирован в радиальном направлении, при

0979

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

этом уплотнение выполнено многослойным из отдельных лепестков, стыки которых по сравнению с последующим слоем расположены в шахматном порядке.

Однако в упругом уплотняющем коль- це, являющемся многослойным, все слои имеют одинаковый наружный диаметр, вследствие чего уплотнение пе- регородки с внутренней поверхности корпуса фактически осуществляется только за счет прижатия к этой поверхности одного слоя кольца, так как остальные при условии, что все они имеют одинаковый наружный диаметр, в рабочем положении к внутренней поверхности корпуса прилегать не могут и обеспечивают лишь упругое воздействие на этот один слой. Вследствие этого перепад давления, в котором этот тип уплотнения может работать, ограничен.

Кроме того, эффективность уплотнения будет существенно снижаться (если корпус по внутренней поверхности не будет проточен или сохранит эллип- сность) из-за того, что в единственном месте примыкания уплотняющего, слоя к этой поверхности могут оказаться местные .«дефекты поверхности (углубление, прилипший сварочный грат или окалина, дефект проката), которые не будут надежно перекрываться.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.

Поставленная цель достигается тем, что в уплотнительном элементе, содержащем набор -стыкующихся между собой Лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями и в Шахматном порядке - в смежных слоях, и имеющий наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изменяющимся от слоя к слою и опрёдрляе- мым из соотношения

Dn DK+nA,

где D к - внутренний диаметр кожуха; h - число слоев лепестков; Д - относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков по сравнению с на- ружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8 - 1,2)% от Dx.

5171

Это обеспечивает в рабочем положении одновременно несколько последова- тель но расположенных по высоте или длине аппарата контуров уплотнения.

При применении уплотнения предлагаемого типа достигается пружинящий эффект и наружные кромки слоев мемб- ранно-лепесткового типа надежно прижимаются к внутренней поверхности корпуса в нескольких поясах по его длине или высоте, тем самым обеспечивается многоразовое уплотнение наружных кромок кольцевых или сегментных перегородок с корпусом, что ис- ключает холостые протечки теплоносителя. В соседних слоях стыки секторов, из которых они набираются, располагаются в шахматном порядке и перекрывают друг друга.

При таком выполнении уплотнения допустимый перепад давлений (Р, -Р2, и т.д.) между полостями над и под соответствующим уплотнением (фиг. 1) существенно повышается в сравнении с известным уплотнением.

При изготовлении элементов предлагаемого уплотнения выдерживаются соотношения (фиг. 2-)

,,: D2cD3... Dn.

Разница в величине соседних диаметров должна составлять А , и выбираться в зависимости от толщины и материала лепестков уплотнения. - На фиг. -k изображены элементы узла уплотнения перегородок в кожу- хотрубном теплообменнике.

Уплотнительное устройство состоит из уплотняющего элемента 1, выполненного многослойным из отдельных лепестков, с помощью которых по периферии кольцевой перегородки 2 образуется многослойная мембрана. Мембраны закреплены накладными разрезными кольцами 3, болтами k и гайками 5.

Стыки лепестков уплотняющего эле- .мента по -сравнению с последующим слоем расположены в шахматном порядке, а наружный диаметр уплотняющего элемента 1 больше внутреннего диаметра корпусов теплообменника 6. При этом - наружный диаметр (В„) лепестков уп- лотняющего элемента 1 выполнен ступечато изменяющимся от слоя к слою и может быть рассчитан по формуле

V DK+nA, где DK - внутренний диаметр кожуха;

п 0

& число слоев лепестков; относительная величина увеличения наружного диаметра Каждого последующего слоя ле- пестков по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8-1,2)% от DK. При работе наружные кромки мемб- ранно-лепесткового уплотнения 1 при« жимаются к внутренней поверхности корпуса 6 и создают несколько последовательно расположенных по длине или высоте теплообменника контуров уплотнения (фиг. 2). Такие контуры уплотнения образуются на каждой перегородке.

Предлагаемый тип уплотнения может быть применен практически для любых диаметров корпусов, лепестки уплотнения в зависимости от свойств омы- 5 вающей их среды могут изготавливаться из углеродистой и нержавеющей стали, латуни, меди, титана и других материалов, включая пластики. Возможны также определенные сочетания этих 0 материалов.

5

0

5

0

5

При использовании предлагаемого уплотнительного устройства мембран- но-лепесткового типа устраняются холостые протечки одной из теплообме- нивающихся сред с одновременным повышением тепловой эффективности и сохранением условий разбор.ности и. ремон топригодности теплообменника.

По данным испытаний тепловая эффективность теплообменника за счет устранения протечек может быть повышена на по сравнению с уплотняющими элементами других конструкций.

Формула изобретения

Уплотнительный элемент, преимущественно для кольцевых или сегментных перегородок кожухотрубных теплообменников, содержащий набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями ив шахматном порядке - в смежных слоях, и имеющий наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, о т л ит чающ и и с я тем, что, с целью ; повышения надежности уплотнения, слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изменяющимся от слоя к слою и определяемым из соотношения

Wnu

где DK - внутренний диаметр кожуха; п - число слоев; А - относительная величина увели-;

чения наружного диаметра каждого последующего слоя относительно предыдущего, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков и равная (0,8-1,2)$ к«

Изобретение относится к теплоэнергетике, к тем областям, в которых применяются кожухотрубные тепло- обменные аппараты с перегородками типа диск - кольцо или сегментного ти-; па. Цель изобретения - повышение наЧг дежности уплотнения. Уплотнительный элемент включает набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных . по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - в смежных ело- ях, и имеет наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха. Новым в устройстве является то, что слои лепестков выполнены с наружным диаметром, изменяющимся от слоя к слою и определяемым из соотношения : , где D« - внутренний диаметр кожуха; п - число слоев лелеет-: ков; А - относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков уплотни- тельного элемента по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, ; выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах

Фиг. I

Фиг. 2

Фм.З

Jfl

:фигЛ