ЛАБИРИНТНОЕ РАДИАЛЬНОЕ УПЛОТНЕНИЕ БАРАБАННОЙ СУШИЛКИ

Предлагаемое техническое решение относится к уплотнительным устройствам барабанных сушилок и может найти применение в химической, нефтехимической, горнодобывающей, строительной, металлургической, энергетической, автодорожной, пищевой, фармацевтической, деревоперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах сушки твердообразных отходов перед их вторичной переработкой.
Известные лабиринтные уплотнения, уплотняющее действия которых основано на создании малого зазора сложной извилистой формы между вращающимися и неподвижными деталями узла, выполненные в виде подвижных (вращающихся) колец, прикрепленных к вращающемуся валу или ротору, и неподвижных колец, прикрепленных к неподвижному корпусу аппарата (Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя издание 8-е, строение, 1967, с. 647, 648; Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя, - М. Машиностроение, 1977. Т. З, стр. 187).
К причинам препятствующим достижению заданного технического результата, относятся большие затраты времени на установку вращающихся (подвижных) колец внутри неподвижных колец, особенно при больших диаметрах корпуса аппарата как это имеет место в барабанных сушилках, что уменьшает основное время работы и приводит к снижению производительности.
Известно уплотнение турбины, содержащее корпус, в котором выполнена по крайней мере одна кольцевая канавка, в которой размещено и жестко закреплено кольцо, имеющее на наружной поверхности выступ, а на внутренней поверхности усики, при этом выступ и усики выполнены из того же материала, что и кольцо, причем кольцо выполнено из материала на основе фторполимера и имеет радиальный разрез (Свидетельство на полезную модель РФ №10422; МПК F01D 11/00. 1999 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся сложности установки кольца в кольцевой канавке, что приводит к значительным затратам времени при установке лабиринтного уплотнения, уменьшению времени основной работы особенно при больших диаметрах уплотнительных узлов, например, в барабанных сушилках, и как следствие снижению производительности.
Известно лабиринтно-луночное уплотнение (описание полезной модели к патенту РФ №60151, F04D 29/08. 2006 г.), содержащее лабиринт с лабиринтными гребешками и серпообразными лунками, расположенными на внутреннем диаметре диафрагмы, разделяющей полость высокого и полость низкого давления, и ротор, причем в каждом гребешке серпообразные лунки размещены друг за другом по внутреннему диаметру гребешка, при этом каждый гребешок имеет по два зуба, образованных фасками, выполненными со стороны меньшего давления, и содержит дополнительное лабиринтное уплотнение из антифрикционного полимерного материала, кроме того, дополнительное лабиринтное уплотнение может быть установлено с зазором к уплотняющей поверхности, или без зазора к уплотняющей поверхности, или выполнено с лунками.
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность установки известного уплотнения не на роторе, а на барабанной сушилке, так как диаметр барабанной сушилки значительно превышает диаметр ротора компрессора, для которого предназначено известное лабиринтно-луночное уплотнение, что приводит к значительным затратам времени на монтаж такого уплотнения на барабане сушилки, уменьшению основного времени работы барабанной сушилки и снижению ее производительности.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к предлагаемой конструкции и принятым за прототип является лабиринтное радиальное уплотнение барабанной сушилки, включающее барабан, камеру, кольца неподвижные и кольца подвижные (вращающиеся) (Машины и аппараты химических производств: учебник для вузов / А.С. Тимонин, Б.Г. Балдин, В.Я. Борщев, Калуга: Издательство "Ноосфера", с. 643).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность установки подвижных колец внутри неподвижных колец при малом кольцевом зазоре между подвижными и неподвижными кольцами, что приводит к значительным затратам времени. При сборке и разборке такого лабиринтного уплотнения, уменьшению основного времени работы барабанной сушилки и уменьшению ее производительности.
Техническим результатом предлагаемого лабиринтного радиального уплотнения барабанной сушилки является увеличение производительности.
Поставленный технический результат достигается тем, что в лабиринтном радиальном уплотнении барабанной сушилки, включающем барабан, камеру, кольца неподвижные и кольца подвижные, причем, что каждое подвижное кольцо снабжено манжетой, выполненной из эластичного материала, а каждое наружное кольцо выполнено в виде диска с двумя фланцами, образующими кольцевую полость для установки в ней подвижного кольца, при этом неподвижные кольца жестко соединены с камерой с помощью шпилек, шайб и гаек.
Снабжение каждого подвижного кольца манжетой, выполненной из эластичного материала и обеспечивающей возможность скольжения по наружной поверхности барабана с натягом, позволяет за счет эластичности манжеты устанавливать ее на внешней поверхности барабана без больших затрат времени и усилий, что снижает затраты этого времени на монтаж и демонтаж подвижных колец, а значит увеличивает время основной работы барабанной сушилки и тем самым приводит к росту производительности.
Выполнение каждого наружного кольца в виде диска с двумя фланцами, образующими кольцевую полость, позволяет быстро устанавливать эту кольцевую полость относительно подвижного кольцах образованием одного лабиринтного уплотнения, что ускоряет время монтажа и демонтажа, уменьшает время на ремонт или замену лабиринтного уплотнения, увеличивая время основной работы барабанной сушилки, а значит и ее производительность.
Герметичное соединение обоих фланцев наружного кольца с камерой с помощью шпилек, шайб и гаек позволяет быстро устанавливать и разбирать лабиринтное уплотнение предлагаемой конструкции при ремонте или его замене, что уменьшает время этих вспомогательных операций, увеличивает время основной работы барабанной сушилки, а значит ее производительность.
Кроме того, предлагаемая конструкция лабиринтного уплотнения позволяет последовательно друг за другом устанавливать подвижные кольца на барабане, внутри кольцевых полостей неподвижных колец с герметичным уплотнением их на камере с помощью шайб, гаек и шпилек, на которые одеты фланцы неподвижных колец.
Такой каскад из нескольких установленных лабиринтных уплотнений позволяет уменьшить подсос наружного холодного воздуха внутрь барабана, его смешение с горячим сушильным агентом, что позволяет сохранить высокую температуру сушильного агента, а значит скорость сушки и производительность.
На фиг. 1 представлен общий вид лабиринтного радиального уплотнения барабанной сушилки предлагаемой конструкции для барабанной сушилки.
Лабиринтное радиальное уплотнение барабанной сушилки состоит из барабана 1, камеры 2, колец неподвижных, выполненных в виде диска 3 с двумя фланцами 4, образующих кольцевую полость 5, подвижных колец 6, снабженных манжетами 7, выполненных из эластичного материала (например, резины или полимера) и имеющих внутренний диаметр, обеспечивающий возможность скольжения манжеты 7 по наружной поверхности диаметру барабана 1 с натягом. Оба фланца 4 каждого диска 3 неподвижного кольца герметично соединены с камерой 2 шпилькой 8 с помощью шайб 9 и гаек 10. Для увеличения герметичности лабиринтных уплотнений между фланцами 4 смежных неподвижных колец установлены прокладки 11.
Установку лабиринтного уплотнения барабанной сушилки осуществляют следующим образом.
С левого свободного конца барабана 1 последовательно продвигают слева направо неподвижные кольца 3 с двумя фланцами 4, затем подвижные кольца 6 и прокладки 11.
Затем барабан 1 устанавливают в камере 2. К боковой стенке камеры 2 сдвигают первое подвижное кольцо 6, продвигая его манжету 7 влево и устанавливая с зазором δ относительно боковой стенки камеры 2. Затем на шпильки 8 надевают прокладку 11 и продвигают ее влево к боковой стенке камеры 2. На шпильку 8 продвигают справа налево первое неподвижное кольцо 3, одев на шпильки 8 оба его фланца 4, при этом подвижное кольцо 6 оказывается в середине кольцевой полости 5. Затем слева направо по барабану 1 продвигают манжету 7 со вторым подвижным кольцом 6, устанавливают на шпильки 8 вторую прокладку 11 и также слева направо продвигают второе неподвижное кольцо, до соприкосновения с прокладкой 11, при этом второе подвижное кольцо 6 оказывается внутри кольцевой полости второго неподвижного кольца 3. Повторяют вышеописанные операции для третьего лабиринтного уплотнения с его подвижным кольцом 6 манжетой 7 и неподвижным кольцом 3 с двумя фланцами 4 и прокладкой 11 так, чтобы третье подвижное кольцо 6 оказалось внутри кольцевой полости 5, образованной третьим диском 3 с двумя его фланцами 4, одетыми на шпильки 8.
Одевают на шпильку 8 граверную шайбу 9 и, закручивая гайку 10, герметично уплотняют на прокладках 11 неподвижные кольца с их дисками 3 и фланцами 4 каждого уплотнения.
Разборка предлагаемой конструкции лабиринтного уплотнения проводится в обратном порядке.
Развинчивают гайки 10 и сдвигают последовательно вправо третье неподвижное кольцо, состоящее из диска 3 с двумя фланцами 4, тоже делают с прокладкой 11, снимая ее со шпильки 8. Затем, продвигают слева направо последовательно третье подвижное кольцо, сдвигая манжету 7, по барабану 1, второе неподвижное кольцо 3 с его двумя фланцами, прокладку 11 и второе подвижное кольцо 6 с мешалкой 7, тоже повторяют с прокладкой 11, первым неподвижным кольцом с его диском 3 и двумя фланцами 4, подвижным кольцом 6 с манжетой 7 и первой прокладкой 11.
Работа лабиринтного уплотнения предлагаемой конструкции проходит как у известных типовых лабиринтных уплотнений барабанной сушилки, описанных в прототипе.
При вращении барабана 1 вместе с ним вращаются подвижные кольца 6 с манжетами 7. Воздух снаружи имеет большее давление, чем сушильный агент в барабане 1 сушилки. Поэтому воздух по каналам, образованным в кольцевой полости 5 между боковыми поверхностями диска 3 и смежными с ними боковыми поверхностями подвижных колец 6 совершает зигзагообразное движение, что увеличивает его гидравлическое сопротивление и уменьшает объем, поступающий внутрь барабана 1 на смешение с сушильным агентом, и позволяет сохранять высокую температуру сушильного агента, скорость тепло- и массопереноса, а значит и производительность барабанной сушилки.
Основное преимущество предлагаемой конструкции по сравнению с лабиринтным уплотнением барабанной сушилки, выбранной за прототип, является сокращение времени установки подвижных колец 6 в полости 5 дисков 3 неподвижных колец. Их надо было деформировать, и они не позволяли образовывать высокие кольцевые зазоры, то есть увеличивать путь движения подсасываемого воздуха между дисками 3 неподвижных колец и подвижными кольцами 6. Особенно сложно с большими затратами времени устанавливать сразу несколько подвижных колец 6 между дисками 3 неподвижных колец в типовых лабиринтных уплотнениях барабанной сушилки, выбранных за прототип.
Таким образом, снабжение каждого подвижного кольца 6 манжетой 7, выполненной из эластичного материала и имеющей внутренний диаметр, обеспечивающий ее скольжение по наружной поверхности барабана 1 с натягом, а также выполнение каждого наружного кольца в виде диска 3 с двумя фланцами 4, образующими кольцевую полость 5 для установки в ней подвижного кольца 6, и герметичное соединение фланцев 4 каждого наружного кольца с камерой 2 с помощью шпилек 8, шайб 9 и гаек 10 позволяет уменьшить затраты времени на сборку и разборку лабиринтного уплотнения барабана 1 барабанной сушилки, увеличить основное время сушки и уменьшить объем воздуха, поступающего через лабиринтное уплотнение на смешение с сушильным агентом, и в целом увеличить скорость тепло- и массообменных процессов, а значит и производительность барабанной сушилки.