КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Комбинированное уплотнение вала применяется в шестеренных насосах для герметизации рабочей камеры насоса. Комбинированное уплотнение вала относится к герметизирующим устройствам гидравлических машин объемного вытеснения и предназначены для обеспечения герметизации рабочей камеры насоса. Может использоваться в шестеренных насосах перекачивающих углеводороды и работающих при температурах до 260°C.
Известно комбинированное уплотнение вала битумного шестеренного насоса НШ-140С (патент на полезную модель №100150 - авторы: О.А. Горленко, М.Г. Шалыгин, патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянский государственный технический университет" (RU). Основной индекс по МПК: F04C 2/08, Опубликовано: 10.12.2010 г.). Комбинированное уплотнение вала состоит из сальниковой набивки, нажимной буксы и закрепляется гайками к крышке насоса.
Основными недостатками рассмотренного уплотнения являются:
- крышка насоса быстро изнашивается особенно, при перекачивании углеводородов с абразивными наполнителями;
- прижимная букса в процессе работы насоса под действием вибрации раскручивается, таким образом увеличивая утечки перекачиваемой жидкости из рабочей камеры насоса;
- сальниковая набивка (поранит ПОН-1) обладают низкой гидроизоляционной способностью, при перекачивании углеводородов с абразивными наполнителями быстро теряет свои свойства, что приводит к интенсивным утечкам рабочей жидкости.
Наиболее близким, принятым за прототип является комбинированное уплотнение вала (патент на полезную модель №85576 - авторы: Е.Н. Кашигин, И.К. Пронин, патентообладатели А.Е. Бородко, Е.Е. Бородко, А.К. Кулдышев, И.К. Пронин (RU). Основные индексы по МПК: F04B 49/00, F04D 29/00, Опубликовано: 10.08.2009 г.).
Представленный объект характеризуется следующими недостатками:
- при перекачивании высоковязких жидкостей (битумы, мастики и др.) с абразивным наполнителем использование защитного устройства (указанного в прототипе), представляющего собой втулку, выполненную в виде тонкостенной упругой оболочки может привести к выходу из строя тонкостенной оболочки вследствие абразивного изнашивания (резания, пропахивания) абразивными частицами поверхности оболочки под давлением;
- использование в качестве материала защитного устройства какого-либо упругого материала (напр. резины) при перекачивании углеводородов с абразивными наполнителями приведет истиранию защитного устройства в начальный момент эксплуатации;
- в описании работы уплотнения говорится об использовании защитного устройства с целью изменения температуры продукта, тогда как при перекачивании углеводородов насосы разогреваются до температуры 180…260°C, что приведет застыванию разогретой массы и заклиниванию насоса;
- уплотнение снабжено дополнительной крышкой, выполненной в форме ступенчатой втулки, сторона внутреннего выступа которого контактирует с защитным устройством. Наличие такого рода дополнительной крышки приведет к накоплению абразивных частиц в зоне контакта вала и внутреннего выступа крышки, что в свою очередь приведет к интенсивному истиранию поверхности вала абразивными частицами.
Цель полезной модели - повышение надежности в эксплуатации, герметичности, долговечности.
Комбинированное уплотнение вала шестеренного насоса расположенное в расточке крышки насоса, содержит нажимную крышку, манжету, кольцо нажимное, пробки, прижимную пластину, гайку нажимную, пакет уплотнительных элементов, состоящий из латунного лабиринта совместно с войлочными кольцами, пропитанными смазкой ВНИИ НП-283. Уплотнение содержит трубопровод, по которому перекачиваемая жидкость выносится из зоны работы комбинированное уплотнение вала в зону низкого давления шестеренного насоса, расположенную вблизи камеры всасывания насоса.
При работе насоса, в процессе трения между лабиринтом и ведущем валом и лабиринтом и расточкой крышки происходит процесс избирательного переноса, который препятствует утечке рабочей жидкости из зоны рабочей камеры насоса в окружающую среду и упрочняет поверхности вала и расточки крышки. Лабиринт поджат в расточку крышки кольцом нажимным, которое в свою очередь поджато нажимной крышкой, закручивающейся по резьбе выполненной на крышке насоса.
В технологическое отверстие гайки нажимной установлена манжета, поджатая пластиной, прижатой винтами к нажимной крышке, дополнительно препятствующие проникновению рабочей жидкости из зоны рабочей камеры насоса в окружающую среду. В крышке насоса выполнены два технологических отверстия, одно из которых наглухо закрыто пробкой, другое соединено трубопроводом с отверстием в бобышке комбинированного уплотнения вала. Технологические отверстия в крышке расположены поблизости от камер нагнетания и камер всасывания, область которых характеризуется зонами высокого и низкого давлений соответственно. Расположение технологического отверстия в зоне высокого давления обусловлено возможностью насосов работать в реверсивном режиме. В случае работы насоса в реверсивном режиме трубопровод присоединяется к отверстию расположенному поблизости от всасывающего патрубка, что обусловлено зоной низкого давления. Приминение латунного лабиринта позволяет снизить вынос горячего битума через уплотнение из зону рабочей камеры, значительно улучшает обслуживание насоса в эксплуатации и повышает износостойкость сопряженных поверхностей.
На фиг. 1 изображен вид комбинированного уплотнения вала в разрезе, на фиг. 2 - общий вид, на фиг. 3 - общий вид крышки.
В расточку под выход ведущего вала 5 крышки 1 (фиг. 1) устанавливается латунный лабиринт 2 совместно с войлочными кольцами. Лабиринт 2 прижимается к крышке кольцом нажимным 8. Кольцо нажимное 8 поджимается с помощью гайки нажимной 3, зафиксированной от раскручивания винтами 7. В гайку нажимную 3 устанавливается манжета 4, поджатая и зафиксированная прижимной платиной с винтами 6. К технологическому отверстию 10, расположенному в зоне низкого давления крышки 1 (фиг. 2, 3), присоединяется трубопровод 9. Технологическое отверстие 10 крышки 1, расположенное в зоне высокого давления, закрывается пробкой 11 (фиг. 3).
Комбинированное уплотнение вала работает по следующей технологической схеме. При трении латунного лабиринта 2 (фиг. 1) о поверхность вала 5, изготовленного из стали в промежуточной среде - смазки ВНИИ НП-283, реализуется эффект избирательного переноса, препятствующий протечке горячего битума через уплотнение из зону рабочей камеры. Кроме того, образовавшаяся сервовитная пленка, обладая высокой теплопроводностью, способствует снижению температуры поверхности трения путем отвода теплоты в глубинные слои материала крышки 1, при этом температура перекачиваемой жидкости изменяется незначительно. Перекачивающая жидкость, проникшая через латунный лабиринт 2, выносится из зоны торцового уплотнения вала (P=1 МПа) в зону низкого давления (P=0,1 МПа) по трубопроводу 9 (фиг. 2). Жидкость, просачившеяся через кольцо нажимное 8 (фиг. 1), удерживается манжетой 4. Пластина с винтами 6 обеспечивает свободный доступ потока воздуха для охлаждения манжеты 4.
Таким образом, предлагаемое комбинированное уплотнение вала позволяет снизить утечки перекачиваемой жидкости из зоны рабочей камеры, обеспечивает герметичность и экологичность насосов, перекачивающих углеводороды, повышает их долговечность и надежность в эксплуатации.