Торцовое уплотнение вертикально вращающегося вала

1. ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНО ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ВАЛА, включающее неподвижные и вращающиеся кольца пар трения, корпус с камерой охлаждения, камеру уловителя, расположенную под нижней парой трения, отбойник, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества продукта и повышения надежности работы уплотнения в условиях высоких температур, камера уловителя снабжена со стороны вала охлаждаемой полостью, образованной двумя концентрично установленными обечайками, между которыми в верхней части установлено распорное кольцо, а отбойник снабжен двумя выступающими цилиндрическими концентрично расположенными стенками, внутренняя из которых установлена в охлаждаемой полости над распорным кольцом и охватывает с зазором, обеспечивающим ходовую посадку, обечайку, расположенную со стороны вала, а наружная охватывает с зазором обечайку, расположенную со стороны камеры уловителя.
2. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что отбойник выполнен из пластмассы.

Изобретение относится к уплотнительной технике вращающихся валов и может быть использовано в химическом, медицинском, пищевом машиностроении при уплотнении вращающихся валов в полимеризаторах, ферментаторах и других аппаратах при производстве продукта с повышенными требованиями к чистоте.
Известны конструкции торцовых уплотнений вращающихся валов, которые снабжены уловителями утечки запирающей жидкости и продукта износа пар трения торцового уплотнения.
Уловители этих уплотнений состоят из обечайки, соединенной с основанием уплотнения (корпусом) и отбойника, являющегося продолжением втулки, посаженной на вал.
В связи с высокой температурой ведения технологического процесса в аппарате (указанные уплотнения применяются при 250-350^оС) торцовое уплотнение, в том числе и уловитель, нагреваются. Утечка, собранная в уловителе нагревается и испаряется, а пары ее проникают в продукт, находящийся в аппарате.
Известно также уплотнение, включающее неподвижное и вращающееся кольца пары трения, корпус с камерой охлаждения, камеру уловителя, расположенную под нижней парой трения, отбойник, установленный по отношению к камере уловителя с зазором. Камера уловителя ограничена со стороны нагретого вала тонкостенной обечайкой, и металлический отбойник является продолжением втулки, установленной на валу.
Недостатком прототипа является то, что утечка, собранная в камере уловителя нагревается и беспрепятственно в виде пара через зазор между отбойником и обечайкой проникает в аппарат. Обечайка, ограничивающая камеру уловителя, нагретая за счет теплопередачи от аппарата через корпус торцового уплотнения, лучеиспускания от вала и конвекции из аппарата, является плохим барьером на пути проникновения тепла в уловитель.
Металлический отбойник вносит в камеру уловителя дополнительный приток тепла, поступающий от нагретого вала, повышая температуру в камере уловителя и тем самым способствует интенсификации испарения утечки, а значит и ее проникновению в аппарат.
Предлагаемое изобретение разработано с целью устранения отмеченных недостатков, а именно с целью улучшения качества продукта и повышения надежности работы уплотнения в условиях высоких температур. Это достигается тем, что камера уловителя снабжена со стороны вала охлаждаемой полостью, образуемой двумя концентрично установленными обечайками, между которыми в верхней части установлено распорное кольцо, а отбойник снабжен двумя выступающими цилиндрическими концентрично расположенными стенками, внутренняя из которых установлена в охлаждаемой полости над распорным кольцом и охватывает с зазором, обеспечивающим ходовую посадку обечайки со стороны вала, а наружная охватывает с зазором обечайку со стороны камеры уловителя, причем отбойник с целью уменьшения притока тепла в уловитель, выполнен из пластмассы.
Таким образом, наличие в торцовом уплотнении охлаждаемой полости и отбойника, снабженного двумя цилиндрическими концентрично расположенными стенками, образующими в верхней части полости двойное щелевое уплотнение, обеспечивает в камере уловителя минимальный приток тепла из аппарата, сводит к минимуму утечки в аппарат, уменьшает температурный градиент в кольцах пар трения, обеспечивая тем самым чистоту продукта, повышение его качества и надежности работы уплотнения.
Выполнение отбойника из пластмассы, например, из политетрафторэтилена обеспечивает уменьшение перетока тепла между горячими и холодными поверхностями в зоне выхода паров утечки в аппарат, снижая температуру утечки в уловителе и предупреждая тем самым попадание паров утечки в аппарат, что позволяет получать продукты повышенной чистоты.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид уплотнения в разрезе.
Устройство состоит из корпуса 1, крышки 2, втулки 3 с закрепленным на ней пластмассовым отбойником 4, основания 5 с камерой уловителя 6. Камера уловителя ограничена дном 7, обечайками 8 и 9, образующими полость 10, распорным кольцом 11. В обечайке 8 в верхней части выполнены пазы 12. Внутри корпуса 1 между крышкой 2 и основанием 5 расположены герметизирующие элементы (кольца трения) 13 и 14, 15, 16 и подшипники 17.
Пространство внутри корпуса 1, ограниченное неподвижными и вращающимися деталями, заполнено запирающей жидкостью под давлением, превышающим давление в аппарате.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При работе утечка в верхней паре трения удаляется через отверстие в крышке 2. С нижней пары трения утечка в виде жидкости и паров попадает в камеру уловителя 6, снабженную со стороны вала охлаждаемой полостью 10. Пары, поднимаясь вверх вдоль обечайки 8 и конденсируясь на ней, возвращаются в камеру уловителя 6. Отбойник 4, установленный с минимальным зазором по отношению к обечайке 9, является дополнительным препятствием для проникновения паров утечки в аппарат. Часть паров, попавших в пространство, ограниченное свободными концами обечаек 8 и 9, распорным кольцом 11 и отбойником 4, соприкасаясь с охлаждаемыми деталями, конденсируется и стекает через пазы 12 на дно камеры уловителя.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получать продукты повышенного качества (чистоты) за счет минимального попадания утечки в аппарат, повысить надежность работы уплотнения за счет охлаждения зоны пар трения со стороны вала, что уменьшает температурный градиент в кольцах пар трения и, как следствие, уменьшает их температурные деформации, сохраняя оптимальными величину и форму уплотняющего зазора, стабилизируя оптимальный режим трения. Кроме того, наличие зоны охлаждения позволяет создавать в аппарате повышенный вакуум, что позволяет уменьшить энергозатраты за счет снижения температуры кипения среды в аппарате при более высоком вакууме.