САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ШТОКА

Полезная модель относится к области уплотнительной техники и может быть использована для уплотнения движущихся деталей, например, штоков при высоких параметрах среды. Преимущественным объектом использования полезной модели является уплотнение штока клапана паровой турбины.
В большинстве известных паровых турбин организуется отсос протечек пара вдоль штока клапана во вспомогательное теплообменное оборудование, в частности, в подогреватель питательной воды, в деаэратор и/или в эжекторный холодильник. Однако утечка пара вдоль штока уменьшает его расход через проточную часть турбины, а это приводит к снижению экономической эффективности ее работы.
Известны сальниковые уплотнения штока в устройствах с высокими параметрами среды, которые используются в том числе и для клапанов паровой турбины. Известно, в частности, одно из таких сальниковых уплотнений, которое содержит установленную в расточке корпуса опорную втулку, образующую кольцевые полости между ней, стенкой расточки корпуса и штоком с установленными в них кольцевыми уплотнительными элементами, поджатыми нажимными кольцами с помощью прижимного устройства в сторону уплотняемой среды, и в котором прижимное устройство выполнено в виде двух частей - фланцевой крышки со шпилечным соединением, оказывающей воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов вокруг штока, и расположенного в расточке корпуса кольцевого диска со шпилечным соединением, оказывающим воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов у стенки расточки корпуса, при этом шпильки первого из указанных соединений свободно проходят через кольцевой диск, а шпильки второго так же свободно проходят через
фланцевую крышку. В этом уплотнении обеспечивается сжатие с заданным расчетным усилием уплотнительных элементов с помощью шпилек, четырех гаек и двух фланцев. Известное сальниковое высокогерметичное уплотнение обеспечивает все необходимые технические требования по уплотнению клапанов большого ряда паровых турбин. (RU 2239112, МПК: 7 F16J 15/18, опубликован 27.10.2004).
Известное уплотнение имеет некоторые конструктивные недостатки, во-первых, не допускающие его установку во многих ранее изготовленных турбинах, и, во-вторых, снижающие надежность работы. Так, например, фланцевая конструкция уплотнения требует достаточно больших габаритов крышки клапана для своего размещения. Крышка клапана должна иметь мощный фланец и предфланцевое утолщение металла на стержне крышки. Большое количество крепежных деталей фланцевого уплотнения снижает надежность всего узла. В практике эксплуатации известны отказы высокогерметичных уплотнений по причине разрыва хотя бы одной шпильки.
Некоторые турбины имеют значительно менее металлоемкую конструкцию крышек клапанов. В этих турбинах применяются бесфланцевые крышки клапанов в виде достаточно тонких стержней. При блочной конструкции клапанов эти бесфланцевые крышки расположены близко одна к другой, и дефицит места не позволяет разместить внутри или снаружи крышек фланцевое уплотнение и крепежные детали, обеспечивающие необходимое сжатие сальников. (Паровая турбина К-300-240 ХТГЗ. Под общей редакцией Ю.Ф.Косяка. - М.: Энергоиздат, 1982, С.100, рис.8.3., поз.15).
Известно уплотнение штока, содержащее опорную втулку Т-образного сечения, расположенную между корпусом и штоком с образованием наружной и внутренней цилиндрических полостей, в которых размещены кольцевые уплотнительные элементы, установленные между наружной и внутренней опорными поверхностями втулки и нажимной деталью, при этом ширина наружной опорной поверхности опорной втулки равна ширине внутренней
опорной поверхности. (SU 1233591, МПК: F16J 15/18, опубликовано 10.09.1999)
Это известное техническое решение является наиболее близким к предлагаемому и принято за прототип.
Недостатком устройства, принятого за прототип является то, что фланцевая конструкция уплотнения требует достаточно больших габаритов крышки клапана для своего размещения, что не позволяет устанавливать его во многих ранее изготовленных турбинах, а большое количество крепежных деталей фланцевого уплотнения снижает надежность всего узла.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, а также выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил технического решения, характеризующегося признаками, тождественными или эквивалентными предлагаемым.
Определение из выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого технического решения по совокупности признаков, позволило выявить в заявленном техническом решении совокупность существенных отличительных признаков по отношению к рассматриваемому заявителем техническому результату, изложенную в нижеприведенной формуле полезной модели.
Заявляемое техническое решение существенно упрощает конструкцию уплотнения из-за отказа от большого количества крепежных деталей, что позволяет устанавливать его в большинстве известных паровых турбин и повышает надежность его работы. Использование в уплотнительных элементах жидкометаллического уплотнителя повышает герметичность уплотнения.
Предложено сальниковое уплотнение штока, включающее корпус, установленную в камере корпуса опорную втулку, расположенную между корпусом и штоком с образованием наружной и внутренней кольцевых
полостей с установленными в них между наружной и внутренней опорными поверхностями втулки и нажимными деталями уплотнительными элементами, поджатыми с помощью прижимного устройства в сторону уплотняемой среды, при этом прижимное устройство выполнено в виде двух нажимных гаек, причем, в верхней части камеры размещен участок с резьбой, в котором расположена наружная гайка с наружной и внутренней резьбой, а внутри наружной гайки расположена внутренняя гайка с наружной резьбой, кроме того нажимные детали выполнены в виде втулки и кольца. Уплотнительные элементы вокруг штока содержат жидкометаллический уплотнительный материал.
Полезная модель иллюстрируется чертежом.
Уплотнение штока включает корпус 1, камеру 2, установленную в камере 2 опорную втулку 3, расположенную между корпусом 1 и штоком 4 с образованием наружной и внутренней кольцевых полостей с установленными в них между наружной и внутренней опорными поверхностями втулки 3 и нажимными деталями - кольцом 5 и втулкой 6 уплотнительными элементами - наружным сальником 7 и внутренним сальником 8, поджатыми с помощью прижимного устройства в сторону уплотняемой среды. В верхней части камеры 2 размещен участок 9 с резьбой, в котором расположена наружная гайка 10 с наружной и внутренней резьбой. Внутри наружной гайки 10 расположена внутренняя гайка 11 с наружной резьбой. Для вращения гаек 10 и 11 специальным ключом на их торцах выполнены шлицы или отверстия под ключ. Эти же элементы могут быть использованы для стопорения гаек 10 и 11 против самоотвинчивания, если аналогичные элементы (шлицы или отверстия) выполнить на торцах крышки клапана. Для снижения вероятности вращения деталей 6 и 5 при монтаже уплотнения предусмотрена установка между контактирующими торцами деталей 6 и 11 и 5 и 10 антифрикционных шайб. Уплотнительные сальники 7 и 8 вокруг штока 4 содержат кольца с жидкометаллическим уплотнительным материалом.
При работе устройства наружная гайка 10 создает установочное давление на наружный сальник 7 посредством кольца 5, а внутренняя гайка 11 создает установочное давление на внутренний сальник 8 посредством втулки 6. Уплотнительные сальники 7 и 8 находятся под постоянным усилием сжатия, определяемым расчетом. Усилия сжатия могут подвергаться независимой регулировке. Применение в уплотнительных элементах 7 и 8 жидкометаллического уплотнительного материала устраняет протечки и повышает герметичность уплотнения.