ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА

Полезная модель относится к уплотнительной технике и может быть использована для герметизации быстро вращающихся валов в реакторах, аппаратах, совмещенных с центробежными сепараторами, центробежных погружных насосах с агрессивными, пожаро- и взрывоопасными средами.
Известны гидродинамические уплотнения быстро вращающихся валов (авт. св. СССР №324438, №815392, №838222, №1499035). Их общим недостатком является сложность конструкции, разогрев затворной жидкости, потеря герметичности при остановке вала.
Известны гидравлические затворы для уплотнения валов, включающие кольцевую чашу для затворной жидкости и цилиндрический затворный элемент, установленный на вращающемся валу и помещенный в кольцевую чашу (Медников М.И., "Вводы движения в вакуум", М., "Машиностроение", 1974, с.12). Данный затвор взят нами в качестве наиболее близкого по техническому решению аналога. Такими затворами оснащены аппараты, в которых валы с мешалками вращаются с частотой 250-300 об/мин. За последние годы появились новые типы аппаратов с высокооборотными перемешивающими устройствами (патент РФ №2030373). Использование известных гидравлических затворов для уплотнения высокооборотных валов невозможно вследствие утечки затворной жидкости, так как затворная жидкость под действием центробежной
силы выбрасывается из кольцевой чаши, что приводит к разгерметизации уплотнения вала и утечке паров агрессивных, легковоспламеняющихся и пожароопасных сред из аппарата в атмосферу помещения, что недопустимо.
Задачей полезной модели является обеспечение надежности уплотнения вала независимо от скорости его вращения, упрощение конструкции и обеспечение удобства сборки и разборки.
Технический результат достигается тем, что в известном гидравлическом затворе, содержащем кольцевую чашу с переливным диском и приемным карманом, цилиндрический затворный элемент снабжен дисками, равномерно расположенными по высоте затворного элемента, причем наружный диаметр дисков составляет 0,9-0,95 внутреннего диаметра кольцевой чаши, а внутренний диаметр переливного диска составляет 0,5÷0,7 внутреннего диаметра кольцевой чаши.
На чертеже показано гидродинамическое уплотнение в продольном разрезе. Уплотнение состоит из кольцевой чаши 1, установленной между фланцами 2 и 3 привода и горловины аппарата. На валу 4 привода закреплен цилиндрический затворный элемент 5, снабженный дисками 6, равномерно расположенными по высоте затворного элемента. Кольцевая чаша в верхней части снабжена переливным диском 7 и приемным карманом 8 со сливным штуцером 9, а в нижней части - штуцером 10 для подачи затворной жидкости. Для удобства сборки и разборки кольцевая чаша выполнена разъемной.
Гидродинамическое уплотнение работает следующим образом. Затворная жидкость через штуцер 10 поступает в полость кольцевой чаши 1. При вращении вала 4 с затворным элементом 5, снабженным дисками 6, затворная жидкость под действием центробежной силы,
создаваемой дисками 6, распределяется вертикально по всей высоте кольцевой чаши. За счет того, что внутренний диаметр переливного диска 7 кольцевой чаши составляет 0,5÷0,7 внутреннего диаметра кольцевой чаши, а наружный диаметр дисков 6 затворного элемента составляет 0,9÷0,95 внутреннего диаметра кольцевой чаши, диски затворного элемента постоянно остаются погруженными в жидкость, что обеспечивает разрыв пути паров или газов между реакционным объемом аппарата и атмосферой. При этом обеспечивается полная герметизация аппарата. За счет того, что диски затворного элемента расположены равномерно по высоте элемента, повышается надежность герметизации. Излишки затворной жидкости через кольцевую щель между переливным диском 7 и цилиндрической частью затворного элемента 5 переливается в приемный карман 8 кольцевой чаши и через штуцер 9 поступает на закольцовку. Поскольку затворная жидкость при работе постоянно поступает в нижнюю часть кольцевой чаши, поднимается вверх и переливается через кольцевую щель, происходит ее обновление. При остановке вала затворный элемент с дисками также погружен в затворную жидкость. Запирающая способность уплотнения сохраняется при любом числе оборотов вала и в случае, когда вал остановлен.
Опытный образец предлагаемого уплотнения изготовлен, отработан с положительными результатами.
Гидродинамическое уплотнение может быть использовано для герметизации быстро вращающихся валов аппаратов, вертикальных центробежных насосов.