ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА АГРЕГАТА

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к торцовым уплотнениям с устройствами охлаждения, обеспечивающими понижение температуры в зоне уплотнения до 180°С, при которой уплотнения, выполненные из резины пригодны для эксплуатации.
Известны торцовые уплотнения с независимыми основным и предварительным контурами охлаждения, в вертикально или горизонтально расположенных теплообменниках, в которых установлены змеевики (Э.Майер, Торцовые уплотнения. Машиностроение, М., 1978, с.226-228).
Недостатком вышеуказанных устройств является низкая степень охлаждения торцового уплотнения из-за слабо организованного потока охлаждающей жидкости.
Известно торцовое уплотнение для нефтяных насосов с системой охлаждения с замкнутым контуром, содержащем уплотнительный узел и систему охлаждения с встроенным холодильником, включающий коаксиально расположенные относительно вала две втулки с загерметизированным межвтулочным торцом, образующие корпус холодильника, и внутреннюю цилиндрическую перегородку, на внутренней поверхности корпуса холодильника со стороны вала выполнены винтовые канавки, увеличивающие теплообмен (А.И.Голубев, справочник, Уплотнения и уплотнительная техника, Машиностроение, М., 1986, с.444, рис.13.18).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели является торцовое уплотнение типа ТВ (производства Нальчикского машиностроительного завода, см. каталог Техмашэкспорт, Москва, 1999 г., «Торцовые уплотнения», серия 081225) с теплообменным устройством, предназначенное для уплотнения валов центробежных
нефтяных насосов (агрегатов), перекачивающих нефтепродукты с температурой до400°С.
Данное торцовое уплотнение вала агрегата, содержит уплотнительный узел, расположенный в корпусе торцового уплотнения и включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости, внешний вынесенный холодильник и, внутренний встроенный холодильник, устанавливаемый в сальниковой камере насоса, с помощью которого охлаждается вал перед торцовым уплотнением. Нефтепродукт, находится в зазоре между валом и встроенным холодильником.
Недостатком данной системы охлаждения торцовых уплотнений является невозможность сохранения работоспособности торцового уплотнения насосного агрегата в аварийном режиме при обесточивании и последующего пуска агрегата в работу, что значительно снижает надежность эксплуатации насосного агрегата.
Технической задачей полезной модели является повышение надежности эксплуатации торцового уплотнения вала агрегата.
Технический результат от использования полезной модели заключается в повышении надежности эксплуатации насосного агрегата за счет обеспечения работоспособности контура охлаждения торцового уплотнения в течение длительного времени при обесточивании насосного агрегата и последующего пуска его в работу.
Указанный технический результат достигается тем, что в торцовом уплотнение вала, содержащем уплотнительный узел, расположенный в корпусе торцового уплотнения и включенный в замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости с внешним вынесенным холодильником и внутренним, встроенным в сальниковую камеру агрегата холодильником, контур циркуляции охлаждающей жидкости торцового уплотнения выполнен общим для внешнего и внутреннего холодильников, включенных в него последовательно.
В варианте выполнения торцового уплотнения выход внешнего холодильника соединен с входом торцового уплотнения со стороны привода агрегата через выполненный во фланце корпуса торцового уплотнения канал, а выход торцового уплотнения со стороны насоса агрегата соединен с входом встроенного холодильника, выход которого подключен к входу внешнего холодильника.
На фиг.1 показан общий вид торцового уплотнения с объединенным контуром охлаждения;
на фиг.2 - вариант реализации торцового уплотнения (продольный разрез).
Торцовое уплотнение вала агрегата состоит из корпуса 1 через который проходит вал 2, на котором размещены уплотняющий узел 3, установленный в корпусе 1, и внутренний встроенный кольцевой холодильник 4. Холодильник 4 установлен в сальниковой камере 5 насоса агрегата. Внешний (вынесенный) холодильник 6 установлен за пределами торцового уплотнения (агрегата) и включен последовательно с внутренним холодильником 4 в общий контур циркуляции охлаждающей жидкости. При этом выход 7 внешнего холодильника 6 соединен с входом торцового уплотнения со стороны привода агрегата через выполненный во фланце корпуса торцового уплотнения проход 8, а выход 9 торцового уплотнения со стороны насоса агрегата соединен с входом 10 встроенного холодильника 4, выход которого 11 подключен к входу 12 внешнего холодильника 6. Внешний холодильник охлаждается системой теплообмена 13.
Торцовое уплотнение работает следующим образом. В нормальном режиме работы насоса под действием перепада давлений, создаваемое внешним источником, все полости уплотнительного узла заполнены водой (охлаждающей жидкостью). Лабиринтное или другое уплотнение локализует рабочую зону торцового уплотнения. Вода,
локализованная в рабочей зоне торцового уплотнения, принудительно циркулирует по замкнутому контуру через вынесенный внешний холодильник 6. Прокачка воды осуществляется встроенным импеллером торцового уплотнения. Прокачиваемая импеллером вода отводит тепло из рабочей зоны уплотнения, от вала насоса и фланцевой части корпуса насоса. Подогретая вода поступает во внешний холодильник 6, охлаждается и подается в рабочую зону уплотнения. С помощью встроенного холодильника 4 охлаждается вал 2 перед торцовым уплотнением и перекачиваемый продукт, находящийся в зазоре между валом и встроенным холодильником.
В аварийном режиме работы (при неработающей системе принудительной прокачки воды по замкнутому контуру для охлаждения элементов торцового уплотнения и вала) встроенный кольцевой холодильник 4, из которого продолжает поступать подогретая вода, обеспечивает естественную циркуляцию жидкости через уплотнение. Подогретая вода из кольцевого холодильника 4 поднимается в верхнюю часть внешнего холодильника 6, охлаждается, проходит через уплотнение 3, охлаждая его, и поступает снова в кольцевой холодильник 4, где проходит поступательно вдоль вала 2 и вновь подогревается. Далее цикл естественной циркуляции жидкости через уплотнение повторяется, обеспечивая необходимый режим охлаждения торцового уплотнения (для сохранения герметичности вала насоса) в течение установленного промежутка времени.
Полезная модель позволяет повысить надежность работы торцового уплотнения, сохраняя режим охлаждения в аварийных условиях, исключая резкие циклические нагрузки, так как бросок холодной воды на горячие элементы торцового уплотнения и вал при пуске насоса после окончания аварийной ситуации может привести к их деформации и потере герметичности торцового уплотнения. Это особенно важно при работе
торцовых уплотнений в насосах систем, обеспечивающих безопасность всей установки (атомные электростанции и т.п.) и перекачивающих высокотемпературные среды.
Промышленная применимость очевидна. Данная опытная конструкция торцового уплотнения была испытана в уплотнении 52УТХ на стенде Курской АЭС и хорошо зарекомендовала себя, работая в условия переменного давления, переменных температур и аварийных режимах работы.