Сальниковая муфта ротационной печи
STUFFING BOX FOR ROTARY KILN

Изобретение относится к динамическому соединению патрубка ротационной печи термической, химической или термохимической деструкции, в том числе к печи для пиролиза, крекинга, газогенераторной установки, реакторам химической промышленности и патрубков их разгрузочных устройств и может быть использовано в процессе переработки органосодержащего сырья при утилизации отходов, синтезировании газа и других целях
В качестве прототипа выбрана сальниковая муфта ротационной печи, состоящая из патрубка ротационной печи и статичного патрубка разгрузочного устройства, которые установлены с зазором один в другой, в зазор между которыми установлен направляющий аппарат, содержащий медные кольца, при этом одно кольцо установлено снаружи и упирается в торец статичного патрубка разгрузочного устройства, а другое кольцо расположено внутри и упирается в выступ, выполненный на поверхности патрубка ротационной печи, а в зазор между патрубками и боковыми сторонами колец установлен сальник [CN 111141143 A, дата публикации: 12.05.2020 г. МПК: F27B 7/24].
Недостатком прототипа является высокий риск возникновения дефекта сальника муфты ротационной печи из-за износа и разрушения медных колец направляющего аппарата вследствие несоосности ротационной печи и разгрузочного устройства, осевого биения барабана ротационной печи и изменения геометрических форм и размеров патрубков из-за температурного расширения, возникающего в процессе термического воздействия на перерабатываемое сырье. Вследствие этого происходит постоянное знакопеременное осевое воздействие на сальник, что приводит к его дефекту и преждевременному выходу из строя, существенным образом снижая надежность сальниковой муфты ротационной печи и разгрузочного устройства ротационной печи, требуя разработки иного решения, лишенного указанного недостатка при имеющихся эксплуатационных условиях.
Техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, заключается в необходимости повышения надежности сальниковой муфты ротационной печи.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в снижении риска возникновения дефекта сальника муфты ротационной печи.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Сальниковая муфта ротационной печи состоит из патрубка ротационной печи и статичного патрубка, при этом патрубки установлены с зазором один в другой, на части первого патрубка, расположенной в области зазора, имеется кольцевой выступ, а в зазор между патрубками установлен сальник. В отличие от прототипа второй патрубок содержит регулируемую поджимную втулку, а на той его части, которая расположена в области зазора, выполнен кольцевой упор, который при этом расположен напротив кольцевого выступа, при этом сальник закреплен между регулируемой поджимной втулкой и кольцевым упором.
Патрубок ротационной печи может быть реализован для вывода сухого остатка, в том числе золы или сухого углеродистого или минерального остатка, или газов, или паров, или парогазовой смеси из ротационной печи. Для снижения риска дефекта сальника при температурах, приближенных к его предельно допустимым характеристикам, патрубок ротационной печи может иметь двойную стенку, пространство которой может быть заполнено теплоизоляционным материалом, что снижает термическое воздействие на сальник. Пространство, образованное двойной стенкой, может быть заполнено теплоизоляционным материалом. Статичный патрубок обеспечивает соединение внутреннего пространства патрубка ротационной печи с пространством разгрузочного устройства и/или устройства выгрузки и/или устройства отвода парогазовой смеси Патрубки установлены с зазором один в другой, что обеспечивается разницей в диаметральных размерах патрубков и позволяет установить в образовавшийся зазор сальник.
Сальник обеспечивает возможность герметизации зазора между патрубками. В наиболее предпочтительном варианте, обеспечивающем снижение риска возникновения его дефекта сальник может быть представлен в виде сальниковой набивки, выполненной в виде нескольких колец, образующих лабиринтное уплотнение. В наиболее предпочтительном варианте сальник образован не менее, чем из четырех колец сальниковой набивки. При этом форма поперечного сечения каждого кольца может быть любой, однако для дополнительного снижения риска потери герметичности сальниковой муфты поперечное сечение каждого кольца может иметь квадратную форму.
Кольцевой выступ обеспечивает ограничение осевого перемещения патрубков сальниковой муфты друг относительно друга, исключая возможность самопроизвольного демонтажа второго патрубка из внутреннего пространства первого патрубка под воздействием продольных колебаний, вызванных биением и/или тепловым расширением роторной печи и/или изменением давления парогазовой смеси или воздействием масс шлама, движущихся из ротационной печи. Кольцевой выступ может быть расположен на наружной поверхности первого патрубка, который установлен внутрь второго патрубка, либо на внутренней поверхности первого патрубка, внутрь которого установлен второй патрубок. Кольцевой выступ может быть представлен, проточкой или стопорным кольцом.
Второй патрубок содержит регулируемую поджимную втулку, а на той его части, которая расположена в области зазора, выполнен кольцевой упор, при этом сальник закреплен между регулируемой поджимной втулкой и вышеупомянутым кольцевым упором. Это обеспечивает сдавливание сальника и изменение его линейных размеров, в частности наружного и внутреннего диаметра, а также образует пару скольжения между внутренней цилиндрической поверхностью кольцевого упора и наружной цилиндрической поверхностью кольцевого выступа. Такая конструкция позволяет отцентровать патрубки друг относительно друга, предотвратить увеличение боковых нагрузок, негативно влияющих на сальник, при вращении патрубка ротационной печи относительно статичного патрубка, снижая риск преждевременного возникновения дефекта сальника. При этом для ограничения радиального воздействия на сальник при его частичном износе, между цилиндрической внутренней поверхностью кольцевого упора и цилиндрической наружной поверхностью кольцевого выступа может быть выполнен зазор, препятствующий контакту выступа и упора между собой.
Возможность регулировки поджимной втулки может обеспечиваться резьбовым соединением, образованным между патрубком и поджимной втулкой. В наиболее предпочтительном варианте, обеспечивающем наиболее равномерное воздействие на сальник, поджимная втулка и второй патрубок могут содержать фланцы с установленными в них стяжными приспособлениями. При этом стяжные приспособления могут быть представлены болтами, гайками, шпильками и пр.
Кольцевой упор может иметь аналогичную конструкцию кольцевому выступу. Он может быть выполнен в виде неотъемлемой части второго патрубка или в виде отдельного элемента, присоединенного ко второму патрубку любыми известными средствами разъемного или неразъемного соединения ротационной печи.
Изобретение может быть выполнено из известных материалов с помощью известных средств, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Изобретение характеризуется ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, отличающейся тем, что второй патрубок содержит регулируемую поджимную втулку, а на той его части, которая расположена в области зазора, выполнен кольцевой упор, который при этом расположен напротив кольцевого выступа, при этом сальник закреплен между регулируемой поджимной втулкой и вышеупомянутым упором. Такая конструкция обеспечивает сжатие сальника между втулкой и кольцевым упором и последующее изменение его линейных размеров, вследствие чего происходит отцентровка одного патрубка относительно другого патрубка, а цилиндрические поверхности кольцевого выступа и упора образуют при этом пару скольжения. Такая конструкция позволяет нивелировать боковые нагрузки, негативно влияющие на сальник, при вращении патрубка ротационной печи относительно статичного патрубка и равномерно передавать все виды сложных линейных перемещений по всему объему сальника, что позволяет исключить высокие локальные напряжения и обеспечить его равномерный износ.
Благодаря этому обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска возникновения дефекта сальника муфты ротационной печи, тем самым повышается ее надежность.
Изобретение обладает ранее неизвестной из уровня техники совокупностью существенных признаков, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности «новизна».
Из уровня техники известна сальниковая муфта ротационной печи, сальник которой закреплен в направляющем аппарате, образованным двумя медными кольцами, одно из которых установлено снаружи и упирается в торец статичного патрубка разгрузочного устройства, а другое кольцо расположено внутри и упирается в кольцевой выступ, выполненный на поверхности патрубка ротационной печи. Однако из уровня техники не известна сальниковая муфта ротационной печи, у которой на части первого патрубка, расположенной в области зазора, имеется кольцевой выступ, второй патрубок содержит регулируемую поджимную втулку и имеет кольцевой упор, расположенный напротив кольцевого выступа, а сальник закреплен между поджимной втулкой и кольцевым упором. Такая конструкция одновременно исключает возможность самопроизвольного демонтажа одного патрубка из внутренней полости второго патрубка под воздействием избыточного давления, вызывающего продольные колебания статичного патрубка и сложного линейного движения, передаваемого барабаном ротационной печи, а также за счет изменения линейных размеров сальника в результате деформирования сальника позволяет отцентровать патрубки друг относительно друга и снизить риск возникновения боковых нагрузок и негативного влияния радиальных нагрузок, тем самым снижая риск дефекта сальника муфты ротационной печи и разгрузочного устройства ротационной печи.
Ввиду этого изобретение соответствует критерию патентоспособности «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется следующими фигурами.
Фиг. 1 - Сальниковая муфта ротационной печи, кольцевой упор расположен на внутренней поверхности статичного патрубка разгрузочного устройства, регулируемая фланцевая втулка присоединена к фланцу статичного патрубка разгрузочного устройства, продольный разрез.
Фиг. 2 - Сальниковая муфта ротационной печи по фиг. 1, изометрия.
Для иллюстрации возможности реализации и более полного понимания сути изобретения ниже представлен вариант его осуществления, который может быть любым образом изменен или дополнен, при этом настоящее изобретение ни в коем случае не ограничивается представленным вариантом.
Сальниковая муфта ротационной печи состоит из патрубка 1 ротационной печи, содержащего двойную стенку (не указана на фигурах) с теплоизоляционным материалом (не указан на фигурах) внутри, и статичного патрубка 2 разгрузочного устройства. На конце патрубка 1, который расположен внутри патрубка 2, расположен кольцевой выступ 3.
Патрубок 2 при этом содержит поджимную фланцевую втулку 4 с кольцевой площадкой 5. На конце патрубка 2 закреплен фланец 6, к которому посредством стяжных приспособлений 7, представленных в виде болтов и гаек, присоединена поджимная фланцевая втулка 4. В зазоре между патрубками 1 и 2, установлен сальник 8, представленный в виде колец сальниковой набивки, имеющих в поперечном сечении квадратную форму. Внутри патрубка 2 напротив кольцевого выступа 3 приварен кольцевой упор 9, имеющий зазор между внутренней цилиндрической поверхностью и боковой цилиндрической поверхностью кольцевого выступа 3. При этом сальник 8 закреплен между кольцевым упором 9 и кольцевой площадкой 5.
Изобретение работает следующим образом.
После ввода в эксплуатацию ротационной печи нагретый шлам, а также поток горячих газов движутся из печи через патрубок 1 в разгрузочное устройство, в результате чего происходит изменение пространственного положения патрубка 2 относительно патрубка 1 и выполнение при этом сложных линейных перемещений в нескольких плоскостях. При этом за счет того, что сальник 8 зажат между кольцевым упором 9 патрубка 2 и кольцевой площадкой 5, происходит сжатие сальника между кольцевой площадкой 5 и кольцевым упором 9 и последующее изменение его линейных размеров, вследствие чего происходит отцентровка патрубка 2 относительно патрубка 1, а цилиндрические поверхности кольцевого выступа 3 и упора 9 образуют при этом пару скольжения. Такая конструкция позволяет предотвратить увеличение боковых нагрузок, негативно влияющих на сальник 8, при вращении патрубка 1 ротационной печи относительно статичного патрубка 2 разгрузочного устройства, за счет чего обеспечивается равномерная передача всех видов сложных линейных перемещений по всему объему сальниковой набивки. За счет этого исключаются высокие локальные напряжения и происходит равномерное истирание сальниковой набивки по всему ее объему, за счет чего снижается риск возникновения дефекта сальника 8. При этом в процессе эксплуатации обеспечивается возможность поджатия сальника 8 за счет сближения фланцевой втулки 4 и фланца 6 путем затягивания стяжных приспособлений 7, что позволяет компенсировать постепенно возникающий износ сальника 9.
Таким образом обеспечивается достижение технического результата, заключающегося в снижении риска возникновения дефекта сальника муфты ротационной печи, тем самым повышается ее надежность.