Многоступенчатое торцовое уплотнение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскимиСоциалистическихРеспублик щ 953316(22) Заявлено 14 Р 181 (21) 3234543/25-08 РЦ М.кл. с присоединением заявки Мо(23) Приоритет -Г 16 3 15/34 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 230882, Бюллетень М 31Дата опубликова ия описания 230882(54) МНОГОСТУПЕНЧАТОЕ ТОРЦОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОС ВАЛА В АППАРАТАХ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ перелирован амерах. упрощения системы ре падов давления в его ми аления 11 Н йстваильрушея заостатком изве ся его сложно в работе, при ебуемого передкости п ения. тного устр ть и неста одящая к н ада давлен камерам тявляе ность нию т пирающ вого 5 оей жи плотн ыявляетсяты уплотн Целью изобретениение надежности ра и Изобретение относится к техникегерметизации и может быть использовано для уплотнения вращающихся валов в машинах и аппаратах, предназначенных для проведения физико-хи ческих процессов под давлением, н пример в автоклавах. Известно многоступенчатое торцовое уплотнение, в каждой из камер ко. торого установлен один комплект уплотнительных элементов. Каждая камера имеет штуцера для входа и выхода запирающей жидкости, давление которой между камерами или ступенями уплотнения распределяется при помощи выносных расширительных емкостей, соединенных через регуляторы статического давления с источником давПоставленная цель достигается тем, что каждое устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два различных по своим эффективным площадям сильфона - верхний и нижний, одни концы которых герметично закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности сильфонов образованы две изолированные между собой полости - верхняя и нижняя, а со стороны другой их поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, При этом верхняя полость сообщена с одной из камер для запирающей жидкости в корпусе торцового уплотнения, нижняя полость сообщена со смежной камерой корпуса торцового уплотнения или с рабочим пространством аПпарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением.Эффективная площадь нижнего силь- фона может быть меньшей, чем эффективная площадь верхнего сильфона.Предлагаемое торцовое уплотнение не требует постороннего источника повышенного давления и не требует пере качивания запирающей жидкости через камеры корпуса. Роль источника давления в нем играет давление вещества в рабочем пространстве аппарата. Не требуется также и специальной отдель-О ной сложной системы и аппаратуры для автоматического регулирования перепада давления в камерах уплотнения, Функцию которой выполняют взаимодействующие один с другим сильфоныр 5 мгновенно реагирующие на малейшее изменение рабочего давления в аппарате и обеспечивающие соответствующее изменение перепада давления эапирак 1 щей жидкости в каждой камере корпуса торцового уплотнения.На Фиг.1 показано торцовое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса торцоного уплотнения, разрез; на Фиг,З другой вариант этого устройства, разрез.Торцовое. уплотнение вращающегося вала в аппаратах, предназначенных для работы под высоким давлением, представляет собой комплектное многоступенчатое уплотнение, в состав которого входит вертикальный вал 1, имеющий кольцевые уступы, помещенный внутрь многоступенчатого корпуса 2, 35 и комплекты уплотнительных элементов, установленных на валу 1 последовательно и эаключенных в камерах 3-5, которые образуются при сборке уплотнения между торцовыми поверхностями 40 кольцевых уступов вала 1 и корпуса 2. Каждый комплект уплотнительных элементов включает антифрикционное кольцо б, металлическое кольцо 7 и резиновое кольцо 8. Камеры 3-5 заполнены запирающей жидкостью. Нижняя часть корпуса 2 торцового уплотнения своим фланцем присоединена к горловине 9 аппарата (не показан), В состав торцового уплотнения входят также три устройства 10-12 для распределения перепада давления его камерами 3-5 и рабочим пространством 13 аппарата, Каждое устройство 1-12 имеет герметичную цилиндрическую емкость 14, которая может быть выполнена разъе емной из двух частей (фиг.2) или с верхней 15 и нижней 16 крышками (фиг.3). Внутри емкости 14 соосио размещены по меньшей мере два сильфона - верхний 17 и нижний 18, из ко торых нижний сильфон 18 имеет меньшую эффективную площадь, чем верхний сильфон 17. Одни концы сильфонов 17 и 18 герметично закрыты с помощью донышек 19 и 20 или 21 и жестко свя-. заны между собой с помощью штока 22 или донышка 21, а другие их концы с помощью колец 23 и 24 по всему периметру герметично соединены со стенками емкости 14. При этом в результате такого закрепления сильфонов 17 и 18 емкости 14 со стороны наружнойили внутренней поверхности этих силь- Фонов 17 и 18 (фиг.2 и фиг,З соответственно) образуются две изолированные между собой полости - верхняя 25и нижняя 26, Соответственно со стороны другой поверхности сильфонов 17 и 18, а именно со стороны внутренней (фиг,2) или со стороны внешней(Фиг,З), образована общая для них полость 27, изолированная от верхней 25 и нижней 26 полостей. Верхние полости 25 устройств 10-12 заполненызапирающей жидкостью и сообщены соответственно с камерами 3-5 для запирающей жидкости в корпусе 2 посредством трубопроводов 28-33, присоединенных к каналам, выполненным в стенках корпуса 2 и емкости 14. Нижняя полость 26 устройства 12 заполнена запирающей жидкостью и сообщена с камерой 4 корпуса 2, расположенной смежнокамере 5, посредством трубопроводов 34 и 35, Нижние полости 26 устройств 11 и 10 сообщены с рабочим пространством 13 аппарата посредством трубопроводов 36 и 37, Полость 27 посредством канала 38 и патрубка 39 сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением, но меньшим, чем давление в рабочем пространстве аппарата. Торцовое уплотнение работает следующим образом.При возникновении давления в рабочем пространстве аппарата 13 давлениепо трубопроводам 38 и 37 передается в нижние полости 26 устройств 10 и 11, где воздействует на нижний сильФон 18, который или сжимается, если полость 26 выполнена с его внешней стороны (Фиг.2), или растягивается, если полость 26 находится внутри сильфона 18 (Фиг.З). В результате сжатия или растягивания сильфона 18донышко 20 или 21,перемещается вверхв осевом направлении и воздействует на верхний сильфон 17 через шток 22 и донышко 19 или непосредственно через общее донышко 21. В результате этого воздействия сильфон 17. растягивается или сжимается и тем самым уменьшает объем верхней полости 25, заполненной запирающей жидкостью, которая, сжимаясь, передает импульс повышения давления в камеры 3 и 4 корпуса 2 через трубопроводы 28-31. Так как эффективная площадь верхнего сильфона 17 выполнена большей по сравнению с эффективной площадью нижнего сильфона 18, то и величина.953316 Формула изобретения 40 удельного давления, развиваемогосильфоном 17, меньше, чем удельноедавление в рабочем пространстве аппарата. Этим саьым обеспечинается необходимый перепад давления между рабочим пространством 13 аппарата и 5камерами 3 и 4, в которых находятсякомплекты уплотнительных элементов.Дублирующие трубопроводы 28, 30 и 32способствуют равномерной передачедавления и устранению воздушной подушки в случае ее образования в полости 25, Устройство 12, устанонленное между камерами 4 и 5, работаетаналогично устройствам 10 и 11 и реагирует на изменение давления задирающей жидкости в камере 4,В результате применения предлагае.мого устройства обеспечивается повышенная надежность работы многоступен,чатого торцового уплотнения за счет1 предотнращения утечки запирающей жидкости через устройство, регулирующееперепад Давления, не требуется сложного и дорогостоящего специальногооборудования для создания и регулирования перепада давления. запирающей жидкости по камерам торцовогоуплотнения, что упрощает и удешевляет конструкцию многоступенчатоготорцового уплотнения по сравнению сизвестными конструкциями, и повышается безопасность обслужинания многоступенчатых торцовых уплотнений,таккак процесс регулирования перепададавления происходит автоматически,т.е. без участия обслуживающего персонала, что особенно важно для аппаратон высокого давления. 1. Многоступенчатое торцоное уплот нение вращающегося вала в аппаратах, работающих под давлением, содержащее герметичный корпус, в котором на валу установлены комплекты уплотнительных элементов, образующие с корпусом изолированные между собой и последовательно расположенные камеры, заполненные запиракщей жидкостью, устройства для распределения перепада давления между этими камерами, о т л и ч а ю щ е е с я тел, что, с целью повышения надежности работы уплотнения и упрощения аппаратуры для создания распределения и регулирования перепада давления в его камерах, каждое устройство для распределения перепада давления между камерами корпуса выполнено в виде герметичной емкости, внутри которой соосно размещены по меньшей мере два различных по своим эффективным площадям сильфона - верхний и нижний, одни концы которых герметично закрыты и жестко связаны между собой, а другие концы сильфонов по всему их периметру герметично соединены со стенками емкости таким образом, что со стороны одной поверхности сильфонов образованы две изолированные между собой полости - верхняя и нижняя, а со стороны другой их поверхности образована одна общая для них полость, изолированная от верхней и нижней полостей, при этом верхняя полость заполнена запиракщей жидкостью и сообщена со смежной камерой корпуса или с рабочим пространством аппарата, а общая камера сообщена с атмосферой или заполнена инертным газом под повышенным давлением.2. Уплотнение по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что нижний снльфон имеет меньшую эффективную площадь, чем верхний. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 777298, кл. Г 16 3 15/34, 1971.953316 Ъак 0 Тираж 990 Подпис ЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д.