КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к уплотнительной технике, в частности, к комбинированным уплотнениям сальникового, манжетного, плоскими кольцами и других типов, и может быть использована при герметизации различного оборудования, например, насосов, гидроагрегатов, и т.п., в машиностроительной, химической, авиационной, ЖКХ и других областях промышленности.
Известно, например, сальниковое уплотнение вала центробежного насоса, включающего сальниковую набивку, размещенную в корпусе оборудования, и контактирующую с набивкой нажимную крышку сальника. (см. патент на полезную модель RU №39660). Недостатком данного уплотнения является низкая надежность и малый срок службы работы от 8 часов до 90 суток, из-за неравномерного поджатая сальниковых колец по длине сальникового уплотнения. Данная конструкция не обладает функциональными возможностями предотвращения разгерметизации оборудования и потери рабочего продукта при замене пакета уплотнительных элементов
Наиболее близким техническим решением является решение по патенту на полезную модель RU №19559, в котором сальниковое уплотнение вала содержит корпус, нажимную крышку сальника, пакет сальниковой набивки и защитное устройство, размещенное в корпусе перед сальниковой набивкой.
Преимуществом данного сальникового уплотнения является то, что введенное защитное устройство дополнительно защищает пакет сальниковой набивки от проникновения рабочего продукта.
Однако и данная конструкция не обладает функциональными возможностями предотвращения разгерметизации оборудования и потери рабочего продукта при замене пакета уплотнительных элементов.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей комбинированного уплотнения, а именно, предотвращение разгерметизации оборудования и потери рабочего продукта при замене пакета уплотнительных элементов.
Технический результат от использования полезной модели заключается в расширение функциональных возможностей комбинированного уплотнения, а именно, предотвращение разгерметизации оборудования и потери рабочего продукта при замене пакета уплотнительных элементов.
Указанный технический результат по первому варианту достигается за счет того, что оно снабжено дополнительной крышкой уплотнения, имеющей возможность осевого перемещения, выполненной в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным, а с другой стороны с внутренним выступами, большая часть которой размещена в камере, являющейся корпусом пакета уплотнительных элементов, упирающегося в торцовую поверхность внутреннего выступа дополнительной крышки, противоположная сторона которого контактирует с защитным устройством, причем между наружным выступом дополнительной крышки и корпусом оборудования образован зазор, в котором установлены, по меньшей мере, два элемента, фиксирующих исходное положение дополнительной крышки, при этом между валом и защитным устройством выполнен гарантированный зазор, превышающий биение вала, а защитное устройство представляет собой уплотняющий элемент, выполненный из упругого материала.
Указанный технический результат по второму варианту достигается за счет того, что оно снабжено дополнительной крышкой, имеющей возможность осевого перемещения, выполненной в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным, а с другой стороны с внутренним выступами, большая часть которой размещена в камере, являющейся корпусом пакета уплотнительных элементов, упирающегося в торцовую поверхность внутреннего выступа дополнительной крышки, противоположная сторона которого контактирует с защитным устройством, причем между наружным выступом дополнительной крышки и корпусом оборудования образован зазор, в котором установлены, по меньшей мере, два элемента, фиксирующих исходное положение дополнительной крышки, при этом между валом и защитным устройством выполнен гарантированный зазор, превышающий биение вала, а защитное устройство представляет собой уплотняющий элемент, выполненный из упругого материала в виде тонкостенной оболочки с внутренней полостью, заполненной средой.
Указанный технический результат по третьему варианту достигается за счет того, что оно снабжено дополнительной крышкой, выполненной в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным, а с другой стороны внутренним выступами, большая часть которой размещена в камере, являющейся корпусом пакета уплотнительных элементов, упирающегося в торцовую поверхность внутреннего выступа дополнительной крышки, противоположная сторона которого контактирует с защитным устройством, при этом между валом и защитным устройством выполнен гарантированный зазор, превышающий биение вала, причем защитное устройство представляет собой уплотняющий элемент, выполненный из упругого материала, в виде тонкостенной, оболочки, снабженную каналом для подвода и поддержания давления среды во внутренней полости, не превышающего рабочее давление в оборудовании.
Указанный технический результат по четвертому варианту достигается за счет того, что оно снабжено дополнительной крышкой, выполненной в форме ступенчатой втулки, с наружным и внутренним выступами, цилиндрическая часть которой размещена в камере и являющейся корпусом для пакета уплотнительных элементов, упирающегося в торцовую поверхность внутреннего выступа крышки, противоположная сторона которого контактирует с защитным устройством, при этом между валом и защитным устройством выполнен гарантированный зазор, превышающий биение вала, причем защитное устройство выполненный из упругого материала, выполненный в виде тонкостенной оболочки, снабженной, по меньшей мере, двумя каналами для подвода во внутреннюю полость оболочки и отвода из нее среды, с давлением в диапазоне 0,75-0,95 давления рабочей среды оборудования, и температурой, отличающейся от температуры рабочей среды оборудования.
Комбинированное уплотнение вала на внутренней поверхности тонкостенной упругой оболочки со стороны вала может иметь тонкое антифрикционное полимерное износостойкое покрытие.
На фиг.1 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по первому пункту формулы, с изображением уплотнения сальникового типа.
На фиг.2 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по первому пункту формулы, с изображением уплотнения манжетного типа.
На фиг.3 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по первому пункту формулы, с изображением уплотнения плоскими кольцами.
На фиг.4 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по второму пункту формулы.
На фиг.5 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по третьему пункту формулы.
На фиг.6 представлена конструкция комбинированного уплотнения вала по четвертому и пятому пунктам формулы.
На фиг.7 представлено сечение А-А фиг.6
Комбинированное уплотнение вала по первому варианту, представленное на фиг.1 содержит нажимную крышку уплотнения 1, пакет уплотнительных элементов 2 в виде сальниковой набивки и защитное устройство 3, размещенные в камере 4 корпуса 5 оборудования. Комбинированное уплотнение вала содержит дополнительную крышку 6, имеющей возможность осевого перемещения, выполненную в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным 7, а с другой стороны с внутренним 8 выступами, большая часть которой размещена в камере 4, являющейся корпусом пакета уплотнительных элементов 2, упирающегося в торцовую поверхность 9 внутреннего выступа 8 дополнительной крышки 6, противоположная сторона 10 которого контактирует с защитным устройством 3, причем между наружным выступом 7 дополнительной крышки 6 и корпусом 5 оборудования образован зазор S, в котором установлены, по меньшей мере, два элемента 11, фиксирующих исходное положение дополнительной крышки 6, при этом между валом 12 и защитным устройством 3 выполнен гарантированный зазор М, превышающий биение вала 12, а защитное устройство 3 представляет собой втулку, выполненную из упругого материала, например, резины. Нажимная 1 и дополнительная 6 крышки уплотнения крепятся к корпусу 5 крепежными элементами 13, 14, 15. Комбинированное уплотнение может иметь пакет уплотнительных элементов в виде набора манжет поз.2 (см. фиг.2) или пакета уплотнительных элементов в виде набора плавающих колец поз.2 (см. фиг.3).
Комбинированное уплотнение вала по второму варианту, изображенному на фиг.4, содержит нажимную крышку 1 уплотнения, пакет уплотнительных элементов 2, в виде сальниковой набивки, и защитное устройство 3, размещенные в камере 4 корпуса 5 оборудования. Кроме того, оно снабжено дополнительной крышкой 6, имеющей возможность осевого перемещения, выполненной в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным 7, а с другой стороны с внутренним 8 выступами, большая часть которой размещена в камере 4, являющейся корпусом пакета уплотнительных элементов 2, упирающегося в торцовую поверхность 9 внутреннего выступа 8 дополнительной крышки 6, противоположная сторона 10 которого контактирует с защитным устройством 3, причем между наружным выступом 7 дополнительной крышки 6 и корпусом 5 оборудования образован зазор S, в котором установлены, по меньшей мере два элемента 11, фиксирующих исходное положение дополнительной крышки 6, при этом между валом 12 и защитным устройством 3 выполнен гарантированный зазор М, превышающий биение вала 12, а защитное устройство 3 представляет собой втулку, выполненную в виде тонкостенной, упругой оболочки 13 с внутренней полостью, заполненной средой. Нажимная 1 и дополнительная 6 крышки уплотнения крепятся к корпусу 5 крепежными элементами 14, 15, 16.
Комбинированное уплотнение вала по третьему варианту, изображенному на фиг.5, содержит нажимную крышку 1 уплотнения, пакет уплотнительных элементов 2 в виде пакета сальниковой набивки, и защитное устройство 3, размещенные в камере 4 корпуса 5 оборудования. Кроме того, оно снабжено дополнительной крышкой 6, выполненной в форме ступенчатой втулки, с одной стороны с наружным 7, а с другой стороны внутренним 8 выступами, большая часть которой размещена в сальниковой камере 4, являющейся корпусом пакета сальниковой набивки 2, упирающегося в торцовую поверхность 9 внутреннего выступа 8 дополнительной крышки 6, противоположная сторона 10 которого контактирует с защитным устройством 3, при этом между валом 11 и защитным устройством 3 выполнен гарантированный зазор М, превышающий биение вала 11, причем защитное устройство 3 представляет собой втулку, выполненную в виде тонкостенной, упругой оболочки 12, снабженную трубкой 13, для подвода и поддержания давления среды во внутренней полости, не превышающего рабочее давление в оборудовании. Подвод среды во внутреннюю полость защитного устройства осуществляется через штуцер 14. Нажимная 1 и дополнительная 6 крышки уплотнения крепятся к корпусу 5 крепежными элементами 15, 16, 17.
Комбинированное уплотнение вала по четвертому варианту (см. фиг.6, 7) содержит нажимную крышку 1 уплотнения, пакет уплотнительных элементов 2 в виде пакета сальниковой набивки, и защитное устройство 3, размещенные в камере 4 корпуса 5 оборудования. Кроме того, оно снабжено дополнительной крышкой 6, выполненной в форме ступенчатой втулки, с наружным 7 и внутренним 8 выступами, большая часть которой размещена в камере 4 и являющейся корпусом для пакета уплотнительных элементов 2, упирающегося в торцовую поверхность 9 внутреннего выступа 8 дополнительной крышки 6, противоположная сторона 10 которого контактирует с защитным устройством 3, при этом между валом 11 и защитным устройством 3 выполнен гарантированный зазор М, превышающий биение вала, причем защитное устройство 3 представляет собой втулку, выполненную в виде тонкостенной упругой оболочки 12, снабженной, по меньшей мере, двумя трубками для подвода 13, во внутреннюю полость оболочки и отвода 14 из нее среды, с давлением в диапазоне 0,75-0,95 давления рабочей среды оборудования, и температурой, отличающейся от температуры рабочей среды оборудования. На внутренней поверхности тонкостенной упругой оболочки со стороны вала 11 может быть нанесено тонкое антифрикционное полимерное износостойкое покрытие 15. Нажимная 1 и дополнительная 6 крышки уплотнения крепятся к корпусу 5 крепежными элементами 16, 17, 18.
Комбинированное уплотнение вала по первому варианту см. фиг.1 работает следующим образом: при вращении уплотняемого вала 12 рабочая среда по гарантированному зазору М между корпусом 5, защитным устройством 3 и уплотняемым валом 12 поступает к пакету уплотнительных элементов 2, обеспечивающему герметичность вала. При износе пакета уплотнительных элементов происходит утечка рабочей жидкости, возникает необходимость замены пакета уплотнительных элементов. Производится остановка вала. При помощи крепежных элементов 15 ослабляется поджатие дополнительной крышки уплотнения 6 и вынимаются два элемента 11. Крепежными элементами 15 поджимается дополнительная крышка 6 к корпусу 5, при этом защитное устройство 3, сжимаясь, плотно охватывает вал 12, обеспечивая герметичность вала 12, и исключая потерю рабочего продукта. При помощи крепежных элементов 14 сдвигается нажимная крышка уплотнения 1, обеспечивая доступ к пакету уплотнительных элементов 2. Вынимается изношенный и устанавливается новый пакет уплотнительных элементов. При помощи крепежных элементов 14 предварительно поджимаем пакет уплотнительных элементов. Крепежными элементами 15 ослабляем поджатие дополнительной крышки 6. В образовавшийся зазор между корпусом 5 и дополнительной крышкой 6 устанавливаются элементы 11, а крепежными элементами 15 они прижимаются к корпусу 5. При этом защитное устройство 3 возвращается в рабочее состояние, создавая зазор М. Крепежными элементами 14 через нажимную крышку сальника 1 пакет сальниковой набивки 2 поджимается до рабочего состояния. Устройство готово к работе и включению вращения вала.
Комбинированное уплотнение вала по второму варианту (см. фиг.4) работает следующим образом: при вращении уплотняемого вала 12 рабочая среда по гарантированному зазору М между корпусом 5, защитным устройством 3 и уплотняемым валом 12 поступает к пакету уплотнительных элементов 2, обеспечивающему герметичность вала. При износе пакета уплотнительных элементов происходит утечка рабочей жидкости, возникает необходимость замены пакета уплотнительных элементов. Производится остановка вала. При помощи крепежных элементов 16 ослабляется поджатие дополнительной крышки уплотнения 6 и вынимаются два элемента 11. Крепежными элементами 16 поджимается дополнительная крышка 6 к корпусу 5, при этом защитное устройство 3, сжимаясь, плотно охватывает вал 12, обеспечивая герметичность вала, и исключая потерю рабочего продукта. При помощи крепежных элементов 15 сдвигается нажимная крышка уплотнения 1, обеспечивая доступ к пакету уплотнительных элементов 2. Вынимается изношенный и устанавливается новый пакет уплотнительных элементов. При помощи крепежных элементов 15 предварительно поджимается пакет уплотнительных элементов. Крепежными элементами 16 ослабляется поджатие дополнительной крышки 6. В образовавшийся зазор между корпусом 5 и дополнительной крышкой 6 устанавливаются элементы 11, а крепежными элементами 16 прижимаются к корпусу 5. При этом защитное устройство 3 возвращается в рабочее состояние, создавая зазор М. Крепежными элементами 15 через нажимную крышку уплотнения 1 пакет уплотнительных элементов 2 поджимается до рабочего состояния. Защитное устройство представляет собой втулку, выполненную в виде тонкостенной, упругой оболочки (резина, полиуретан) с внутренней полостью, заполненной средой, например, жидкой (вода, масло), газообразной (азот, воздух), сыпучей (песок, полимерные гранулы). Устройство готово к работе и включению вращения вала.
Комбинированное сальниковое уплотнение вала по третьему варианту (см. фиг.5) работает следующим образом: во внутреннюю полость защитного устройства 3 подводится давление, составляющее 0,75-0,95 величины рабочего давления в оборудовании. Величина указанного давления выбрана из обеспечения гарантированного зазора М между валом и оболочкой защитного устройства при создании в оборудовании рабочего давления. При величине давления в защитном устройстве менее 0,75 величины рабочего давления, зазор М увеличивается так, что потребуется значительное осевое перемещение введенной дополнительной крышки 6, увеличивая габаритные размеры уплотнения. При величине давления в защитном устройстве более 0,95 величины рабочего давления, зазор М становится настолько мал, что может оказаться менее величины биения вала, а, следовательно, возможен контакт вращающегося вала с защитным устройством, что приведет к выходу последнего из строя. При вращении уплотняемого вала 11 рабочая среда по гарантированному зазору М между корпусом 5, защитным устройством 3 и уплотняемым валом 11 поступает к пакету уплотнительных элементов 2, обеспечивающих герметичность вала. При износе пакета уплотнительных элементов происходит утечка рабочей жидкости, возникает необходимость замены пакета уплотнительных элементов. При этом производится остановка вала. Из системы подачи давления через штуцер 14 и трубку 13 во внутреннюю полость защитного устройства 3 подводится давление, превышающее рабочее давление в оборудовании, обеспечивающее герметизацию вала за счет деформации упругой оболочки 12. При помощи крепежных элементов 16, сдвигается нажимная крышка уплотнения 1, обеспечивается доступ к пакету уплотнительных элементов 2. Удаляется изношенный пакет и устанавливается новый пакет уплотнительных элементов, и поджимается крепежными элементами 15 взаимодействующим с нажимной крышкой уплотнения 1 до рабочего положения. Через трубку 13 и штуцер 14 снижается давление до значения 0,75-0,95 рабочего давления оборудования. Устройство готово к работе и включению вращения вала.
Комбинированное сальниковое уплотнение вала по четвертому варианту (см. фиг.6) работает следующим образом: во внутреннюю полость защитного устройства 3 подводится давление, составляющее 0,75-0,95 величины рабочего давления в оборудовании. Защитное устройство предназначено для изменения температуры рабочего продукта, обеспечивая оптимальные условия эксплуатации пакета уплотнительных элементов. При величине давления в защитном устройстве менее 0,75 величины рабочего давления, зазор М увеличивается так, что потребуется значительное осевое перемещение введенной дополнительной крышки 6, увеличивая габаритные размеры уплотнения. При величине давления в защитном устройстве более 0,95 величины рабочего давления, зазор М становится настолько мал, что может оказаться менее величины биения вала, а, следовательно, возможен контакт вращающегося вала с защитным устройством, что приведет к выходу последнего из строя. При создании в оборудовании рабочего давления образуется гарантированный зазор М между валом и оболочкой 14 защитного устройства. При вращении уплотняемого вала 11 рабочая среда по гарантированному зазору М между корпусом 5, защитным устройством 3 и уплотняемым валом 11 поступает к пакету уплотнительных элементов 2, с оптимальными температурными параметрами, обеспечивая герметичность вала. При износе пакета уплотнительных элементов происходит утечка рабочей жидкости, возникает необходимость замены пакета уплотнительных элементов. В этом случае из системы подачи давления через трубку 13 во внутреннюю полость защитного устройства 3 подводится дополнительное давление, превышающее рабочее давление в оборудовании, обеспечивающее герметизацию вала за счет деформации упругой оболочки 12. При помощи крепежных элементов 17, сдвигается нажимная крышка сальника 1, обеспечивается доступ к пакету сальниковой набивки 2. Удаляется изношенный пакет сальниковой набивки и устанавливается новый пакет сальниковой набивки, и поджимается нажимной крышкой сальника 1 до рабочего положения. Через трубку 14 снижается давление до значения 0,75-0,95 рабочего давления оборудования. Антифрикционное полимерное износостойкое покрытие 15, которое может быть нанесено на внутреннюю поверхность тонкостенной упругой оболочки со стороны вала, обеспечивает повышенную герметичность вала. Устройство готово к работе и включению вращения вала. Данное решение применимо при герметизации рабочей среды с высокой или низкой температурами.
Промышленная применимость очевидна. Варианты комбинированного сальникового уплотнения вала прошли опытную проверку в ООО НПЦ «Анод» г.Нижний Новгород и доказали свое преимущество по сравнению с прототипом.