Многоступенчатое торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах,работающих под давлением Советский патент 1982 года по МПК F16J15/34 

Изобретение относится к технике герметизации и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в машинах и аппаратах, предназначенных для проведения физико-химических процессов под давлением, например в автоклавах.

Известно многоступенчатое торцовое уплотнение, в каждой из камер которого установлен один комплект уплотнительных элементов. Каждая камера имеет штуцера для входа и выхода запирающей жидкости, давление которой между камерами или ступенями уплотнения распределяется при помощи выносных расширительных емкостей, соединенных через регуляторы статического давления с источником давления 1.,

Недостатком известного устройства является его сложность и нестабильность в работе, приводящая к нарушению требуемого перепада давления запиракнцей жидкости по камерам торцового уплотнения.

Целью изобретения является повышение надежности работы уплотнения и

упрощения системы регулирования перепадов давления в его камерах.

Поставленная цель достигается тем, что каждое устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два различных по своим эффективным площадям сильфона - верхний и нижний, одни концы которых герметично Закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности сильфонов образованы две изолированные между собой полости - верхняя и нижняя, а со стороны другой И..Х поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, при этом верхняя полость сообщена с одной из камер для запирающей жидкости в корпусе торцового уплотнения, нижняя полость сообщена со смежной камерой корпуса торцового уплотнения или с рабочим пространством аппарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением. эффективная площадь нижнего сильфона может быть меньшей, чем эффективная площадь верхнего сильфона. Предлагаемое торцовое уплотнение не требует постороннего источника по вышенного давления и не требует пере качивання запирающей жидкости через камеры корпуса. Роль источника давления в нем играет давление вещества в рабочем пространстве аппарата. Не требуется также и специальной отдель ной сложной системы и аппаратуры для автоматического регулирования перепада давления в камерах уплотнения, Функцию которой выполняют взаимодействующие один с другим сильфоны, мгновенно реагирующие на малейшее изменеь ие рабочего давления в аппарате и обеспечиваккцие соответствующее изменение перепада давления запирак1щей жидкости в каждой камере корпуса торцового уплотнения. На фигЛ показано торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса торцового уплотнения, разрез; на фиг.З другой вариант этого устройства, разрез. Торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, предназначенных для работы под высоким давлением, представляет собой комплектное много ступенчатое уплотнение, в состав которого входит вертикальный вал 1, имеющий кольцевые уступы, помещенный внутрь многоступенчатого корпуса 2, и комплекты уплотнительных элементов установленных на валу 1 последовательно и заключенных в камерах 3-5, которые образуются при сборке уплотнения между торцовыми поверхностями кольцевых уступов вала 1 и корпуса 2. Каждый комплект уплотнительных элементов включает антифрикционное кольцо 6, металлическое кольцо 7 и резиновое кольцо 8. Камеры 3-5 заполнены запирающей жидкостью. Нижняя часть корпуса 2 торцового уплотнения своим фланцем присоединена к горловине 9 аппарата (не показан). В состав торцового уплотнения входят также три устройства 10-12 для распределения перепада давления его камера ми 3-5 и рабочим пространством 13 аппарата. Каждое устройство 1-12 име ет герметичную цилиндрическую емкост 14, которая может быть выполнена раэ емной из двух частей (фиг.2) или с верхней 15 и нижней 16 крышками (фиг.З). Внутри емкости 14 соосно размещены по меньшей мере два сильфо на - верхний 17 и нижний 18, из которых нижний сильфон 18 имеет меньшую эффективную площадь, чем верхний сильфон 17. Одни концы сильфонов 17 и 18 герметично закрыты с помошью. донышек 19 и 20 или 21 и жестко связаны между собой с помощью штока 22 или донышка 21, а другие их концы с помощью колец 23 и 24 по всему периметру герметично соединены со стенками емкости 14. При этом в результате такого закрепления сильфонов 17 и 18 емкости 14 со стороны наружной или внутренней поверхности этих сильфонов 17 и 18 (фиг.2 и фиг.З соответственно) образуются две изолированные между собой полости - верхняя 25 и нижняя 26. Со.ответственно со стороны другой поверхности сильфонов 17 и 18, а именно со стороны внутренней (фиг.2) или со стороны внешней (фиг.3), образована общая для них полость 27, изолированная от верхней 25 .и нижней 26 полостей. Верхние полости 25 устройств 10-12 заполнены запирающей жидкостью и сообщены соответственно с камерами 3-5 для запирающей жидкости в корпусе 2 посредством трубопроводов 28-33, присоединенных к каналам, выполненным в стенках корпуса 2 и емкости 14. Нижняя полость 26 устройства 12 заполнена запирающей жидкостью и сообщена с камерой 4 корпуса 2, расположенной смежно камере 5, посредством трубопроводов 34 и 35. Нижние полости 26 устройств 11 и 10 сообщены с рабочим пространством 13 аппарата посредством трубопроводов 36 и 37. Полость 27 посредством канала 38 и патрубка 39 сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повьлшенным давлением, но меньшим, чем давление в рабочем пространстве аппарата. Торцовое уплотнение работает следующим образом. При возникновении давления в рабочем пространстве аппарата 13 давление по трубопроводам 38 и 37 передается в нижние полости 26 устройств 10 и 11, где воздействует на нижний сильфон 18, который или сжимается, если полость 26 выполнена с его внешней стороны (фиг.2), или растягивается, если полость 26 находится внутри сильфона18 (фиг.З). В результате сжатия или растягивания сильфона 18 донышко 20 или 21.перемещается вверх в осевом направлении и воздействует на верхний сильфон 17 через шток 22 и донышко 19 или непосредственно через общее донышко 21. В результате этого воздействия сильфон 17 растягивается или сжимается и тем самым уменьшает объем верхней полости 25, заполненной запиракнцей жидкостью, которая, сжимаясь, передает импульс повышения давления в камеры 3 и 4 корпуса 2 через трубопроводы 28-31. Так как эффективная площадь верхнего сильфона 17 выполнена большей по сравнению с эффективной площадью нижнего сильфона 18, то и величина. удельного давления, развиваемого сильфоном 17, меньше, чем удельное давление в рабочем пространстве аппарата. Этим cajutjM обеспечивается не обходимый перепад давления между ра бочим пространством 13 аппарата и камерами 3 и 4, в которых находятся комплекты уплотнительных элементов. Дублирующие трубопроводы 28, 30 и 3 способствуют равномерной передаче давления и устранению воздушной подушки в случае ее образования в полости 25. Устройство 12, установленное между камерами 4 и 5, работает ангшогично устройствам 10 и 11 и реа гирует на изменение давления запирающей жидкости в камере 4. В результате применения предлагае мого устройства обеспечивается повышенная надекность работы многоступен .чатого торцового уплотнения за счет предотвращения утечки запирающей жид кости через устройство, регулирующее перепад давления, не требуется сложного и дорогостоящего специального оборудования для создания и регулирования перепада давления, запирающей жидкости по камерам торцового уплотнения, что упрощает и удешевляет конструкцию многоступенчатого торцового уплотнения по сравнению с известными конструкциями, и повышаётся безопасность обслуживания много ступенчатых торцовых уплотнений,так как процесс регулирования перепада давления происходит автоматически, т.е. без участия обслуживающего пер совала, что особенно важно для аппа ратов высокого давления. Формула изобретения 1. Многоступенчатое торцовое упло нение вращающегося вала в аппаратах работающих под давлением, содержащее герметичный корпус, в котором на запу установлены комплекты уплотнит.ельных элементов, образующие с корпусом изолированные между собой и последовательно расположенные камеры, заполненные запираюшей жидкостью, устройства для распределения перепада давления между этими камерами, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы уплотнения и упрощения аппаратуры для создания распределения и регулирования перепсща давления в его камерах, каждое устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два различных по своим эффективным площадям сильфона - верхний и нижний, одни концы которых герметично закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы Сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности СИЛЬФОНОВ образованы две изолированные между собой полости - верхняя и нижняя, а со стороны другой их поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, при этом верхняя полость заполнена запирающей жидкостью и сообщена со смежной камерой корпуса или с рабочим пространством аппарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением . 2. Уплотнение поп.1, отличающееся тем, что нижний сильфон имеет меньшую эффективную плсяцадь, чем верхний. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 777298, кл. F 16 J 15/34, 1971. 6 7 Фиг./

9,3UJ

lB,30,3i

Фиг.2

ДД35

Ц /5