Уплотнительный элемент

(51) Р 28 Р 9/22, 11/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИЩ: П":ЛЬСТВУ Изобретение относится к области.жтехники, в которой применяются кожу 1 , дл,:хотрубные теплообменные аппараты свпромежуточными перегородками типа ; с.диск - кольцо или сегментного тйпа: с.;например, поверхностные регенератив. ные подогреватели, подогреватели се",.1тевой воды, охладители воды, масла,забортной воды и т.д., в хймичес .: дком и нефтяном машиностроении - ва"куумные конденсаторы, теплообменййе иаппараты для йовышения давлений .иРтемпературна разные среды и др.). : дмИзвестен уплотнительнйй элемент., щ(71) Научно-производственное .объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им, И,И.Ползунова,(56) Авторское свидетельство СССР 11 985704, кл. Р 28 Р 9/22, 1981,(54) УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ(57) .Изобретение относится к теплоэнергетике, к тем областям, в кото-.рых применяются кожухотрубные тепло"обменные аппараты с перегородкамити+па диск - кольцо или сегментного типаЦель изобретения - повышение на;дежности уплотнения. Уплотнительныйэлемент включает набор стыкующихся 2между собой лепестков, размещенныхпо периферии перегородки слоями ив шахматном порядке - в смежных сло-ях; и имеет наружный диаметр,. больший внутреннего диаметра кожуха. Но".вым в устройстве является то, чтослои лепестков выполнены с наружнымдиаметром, изменяющимся от слоя кслою и определяемым из соотношенияР=0+п 6, где Эк - внутренний диаметр кожуха; и - число слоев лепест-.ков; А - относительная величина .увеличения наружного диаметра каждогопоследующего слоя лепестков уплотни"тельного элемента по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя,выбираемая в зависимости от толщиныи материала лепестков в пределах(0,8-1,2)3 от Р. При работе теплообменника устраняются протечки сре.,ды, 4 ил,ухотрубного типа, предназначенныйя устранения холостых (помимо поерхности теплообмена) протечек тойреды, которая движется в их корду" .ах через трубные пучки. Направлениевижения этих .сред через пучок создается с .помощью системы кольцевых(диск - кольцо) или сегментных перегородок, наружные кромки которыхолжны как можно плотнее примыкатьвнутреннеи поверхности корпуса апарата. Для сведения к минимуму зазо" фффффа между корпусом и перегородкой в ряе аппаратов осуществляется, напри;,ер, весьма трудоемкая и дорогостоя",ая операция по проточке внутреннейоверхности корпуса,1этом уплотнение выполнено многослойнымУиз отдельных лепестков, стыки которыхпо сравнению с последующим слоем расположены в шахматном порядке.Однако в упругом уплотняющем коль-це, являющемся многослойным, всеслои имеют одинаковый наружный диаметр, вследствие чего уплотнение перегородки с внутренней поверхностикорпуса фактически осуществляетсятолько за сцет прижатия к этой поверх"ности одного слоя кольца, так как остальные при условии, что все они имеют одинаковый наружный диаметр, в рабочем положении к внутренней поверхности корпуса прилегать не могут иобеспечивают лишь упругое воздействиена этот один слой. Вследствие этогоперепад давления, в котором этоттип уплотнения может работать, ограничен,Кроме того, эффективность уплотне"ния будет существенно снижаться (ес"ли корпус по внутренней поверхностине будет проточен или сохранит эллипсность) из"за того, цто в единственном месте примыкания уплотняющегослоя к этой поверхности могут оказать"ся местные дефекты поверхности (углубление, прилипший сварочный гратили окалина, дефект проката), которыене будут надежно перекрываться.Целью изобретения является повышение надежности уплотнения.Поставленная цель достигается тем,цто в уплотнительном элементе, содержащем набор стыкующихся между собойЛепестков, размещенных по периферииперегородки слоями и в шахматном порядке " в смежных слоях, и имеющийнаружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, слои лепестковвыполнены с наружным диаметром, изме"няющимся от слоя к слою и опредуляемым из соотношения я к+пгде 0 к - внутренний диаметр кожуха;Ь - число слоев лепестков;Ь - относительная величина увеличения наружного диаметракаждого последующего слоялепестков по сравнению с на-.ружным диаметром предыдущегослоя, выбираемая в зависимости от толщины и материалалепестков в пределах (0,8 1,2) от О 3 1710979Несмотря на большую трудоемкостьданного решения, необходимость иметьдля его осуществления специальноеоборудование, задача уплотнения этихузлов удовлетворительно не решается.Известно достаточно иного типовуплотнительных элементов для рассматриваемого узла, однако они имеют су-.щественные ограничения по областиприменения, далеко не всегда техноло"гичны и эффективны, К их числу следует отнести уплотнительные устройства,-выполненные в виде колец из резины или пластмассы, прижимаемых попериферии к кольцевым перегородкамспециальными накладками. Однако такоеуплотнение не применимо в случае повышенных температур сред и их повышенной химической активйости (например, маслоохладители паротурбинныхустановок синтетических огнестойкихмасел, аппараты для нефтехимическойпромышленности и др,).Известно также уплотнительное уст" 25ройство для поперечных перегородоккожухотрубного теплообменника, содержащее установленное по йериферии перегородки кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба.Недостатками. указанного устройства являются невысокая надежность, неработоспособность при работе теплообменника в области высоких температури ограниченность по типам теплообменивающихся сред (зависимость от их35агрессивности).Известно также уплотнительное устройство для поперечных перегородоккожухотрубного теплообменника, со"держащее установленное по периферии 40кольцо из эластичного материала с сечением в форме желоба и выполненноесоставным из сегментов в виде пластин-цатых изогнутых пружин, Однако это45уплотнительное устройство достаточно сложно в изготовлении, имеет зазоры на стыках участков разрезанных ко"лец и не прилегает достаточно плотно квнутренней поверхности корпуса,.осо 50бенно при наличии у него эллипсности.Наиболее близким к предлагаемому .является уплотняющее устройство, содержащее прижимные элементы и разме-"щенное между ними упругое уплотняющее,кольцо с выступающим за пределы эле-55ментов участком,Выступающий за пределы элементовучасток кольца равномерно деформиро-.ван в радиальном направлении, при5 1710979 О 520 25 30 Формула изобретения Уплотнительный элемент, преимущественно для кольцевых или сегментных перегородок кожухотрубных теплообмен" ников, содержащий набор стыкующихся между собой лепестков, размещенных по периферии перегородки слоями и в шахматном порядке - в смежных слоях, и имеющий наружный диаметр, больший внутреннего диаметра кожуха, о т л и". ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения надежности уплотнения, слои лепестков выполнены с наружным диаметЭто обеспечивает в рабочем положении одновременно несколько последовательно расположенных по высоте илидлине аппарата контуров уплотнения.При применении уплотнения предлагаемого типа достигается пружинящий эффект и наружные кромки слоев мембранно-лепесткового типа надежно прижимаются к внутренней поверхности корпуса в нескольких поясах по его длине или высоте, тем.самым обеспечивается многоразовое уплотнение на" ружных кромок кольцевых или сегментных перегородок с корпусом, что исклюцает холостые протечки теплоносителя. В соседних слоях стыки секторов,из которых они набираются, располагаются в шахматном порядке и перекрывают друг друга,.При таком выполнении уплотнениядопустимый перепад давлений (Р "Р,Р-Р и т.д.) между полостями над ипод соответствующим уплотнением(фиг. 1) существенно повышается всравнении с известным уплотнением. При изготовлении элементов предлагаемого уплотнения выдерживаются соотношения (Фиг. 2-) ЬЙ 3иРазница в величине соседних диаметров должна составлять Ь =Э/ 100, и выбираться в зависимости от толщины и материала лепестков уплотнения.На фиг. 1- изображены элементы узла уплотнения перегородок в кожухотрубном теплообменнике.Уплотнительное устройство состоит из уплотняющего элемента 1, выполнен ного многослойным из отдельных лепестков, с помощью которых по периФерии кольцевой перегородки 2 образуется многослойная мембрана. Мембра", ны закреплены накладными разрезными кольцами 3, болтами, и гайками 5.Стыки лепестков уплотняющего эле",мента по сравнению с последующим сло.ем расположены в шахматном порядке,а наружный диаметр уплотняющего элемента 1 больше внутреннего диаметракорпусов теплообменника б. При этомнаружный диаметр (Ря) лепестков уплотняющего элементавыполнен ступенчато изменяющимся от слоя к слою иможет быть рассчитан по формуле- относительная величина увеличения наружного диаметра каждого последующего слоя лепестков по сравнению с наружным диаметром предыдущего слоя, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков в пределах (0,8-1,2)3 от 0.При работе наружные кромки мембранно-лепесткового уплотнения 1 при" жимаются к внутренней поверхности корпуса 6 и создают несколько последовательно расположенных по длине или высоте теплообменника контуров уплотнения (Фиг. 2). Такие контуры уплотнения образуются на каждой перегородке,Предлагаемый тип уплотнения может быть применен практически для любых диаметров корпусов, лепестки уплотнения в зависимости от свойств омывающей их среды могут изготавливаться из углеродистой и нержавеющей стали, латуни, меди, титана и других материалов, включая пластики. Возможны также определенные сочетания этих материалов. При использовании предлагаемого уплотнительного устройства мембран- но-лепесткового типа устраняются холостые протецки одной из теплообменивающихся сред с одновременным повышением тепловой эффективности и сохранением условий разборности и, ремонтопригодности теплообменника,По данным испытаний тепловая эф" Фективность теплообменника за счет устранения протецек может быть повышена на 30-35 по сравнению с уплотняющими элементами других конструкций.ром, изменяющимся от слоя к слою иопределяемым из соотношения 1710979 к "фп,к5где Вк - внутренний диаметр кожуха;и - число слоев;Ь - относительная величина увели-,чения наружного диаметра каждого последующего слоя относительно предыдущего, выбираемая в зависимости от толщины и материала лепестков иравная (0,8-1,2)3 Ок,едакто ратиллЗаказ 331НИИПИ Государственного113035, хред М.йоргеитаПодписноетениям и откръггиям при ГКНТ СССРская наб д. 4/5 ми Москв а йо изо Ж, Р