RU166582U1

RU166582U1 - OIL SEAL

Info

Publication number: RU166582U1
Application number: RU2016121080/06U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Вячеслав Александрович Балашов; Светлана Борисовна Воротнева; Денис Михайлович Кутепов; Иван Алексеевич Петров; Никита Сергеевич Филимонов
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2016-12-10

Abstract

Сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена мягкая набивка, охватывающая подвижной уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом, при этом в сальниковой камере дополнительно расположен нажимной элемент, изменяющий свою форму при тепловом воздействии, отличающийся тем, что в корпусе дополнительно герметично установлены трубка, снабженная накидной гайкой на ее конце, находящемся внутри корпуса, и патрубком на конце трубки, находящемся снаружи корпуса, и трубка с ниппелем, снабженная резьбой на свободном конце и герметично соединенная с дополнительным нажимным элементом, выполненным в виде кольцевой резиновой камеры, при этом трубки соединены между собой посредством накидной гайки.An stuffing box seal, comprising a housing with a stuffing box, in which a soft packing is placed covering the movable sealing member and pressed by the pressure member, while in the stuffing box there is additionally a pressure member that changes shape when exposed to heat, characterized in that the housing is additionally sealed a tube equipped with a cap nut at its end located inside the body and a pipe at the end of the tube located outside the body, and a tube with a nipple provided with a threaded and the free end and hermetically connected to an additional pressure element made in the form of an annular rubber chamber, while the tubes are interconnected by means of a union nut.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для уплотнения валов, штоков, запорной, арматуры, люков, фланцевых соединений и реакторов, в том числе при работе в условиях повышенных температур, и может найти применение в химической, нефтехимической, машиностроительной, энергетической, атомной, судостроительной и других отраслях промышленности.The proposed solution relates to devices for sealing shafts, rods, shutoff valves, valves, manholes, flanged joints and reactors, including when operating at elevated temperatures, and can be used in chemical, petrochemical, engineering, energy, nuclear, shipbuilding and other industries.

Известно уплотнительное устройство, содержащее корпус, в котором выполнена камера, имеющая форму цилиндра с переходом в форму эллипсоида. В камеру размещена уплотнительная набивка и шток. Набивка представляет собой спираль из фторопласта, между витками которой расположена пластинчатая набивка, обеспечивающая герметичность в период эксплуатации (описание изобретения к патенту РФ №2282084, F16J 15/18, 2006).It is known a sealing device comprising a housing in which a chamber is made having the shape of a cylinder with a transition to the shape of an ellipsoid. The chamber is equipped with a gasket and stem. The packing is a spiral of fluoroplastic, between the turns of which there is a plate packing that provides tightness during operation (description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2282084, F16J 15/18, 2006).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится износ трущихся поверхностей пластинчатой набивки о стенки штока, особенно в условиях повышенной температуры, что приводит к потере герметичности и снижению надежности уплотнений.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the wear of the friction surfaces of the plate packing on the stem walls, especially at elevated temperatures, which leads to a loss of tightness and a decrease in the reliability of the seals.

Известен сальник устьевой, содержащий тройник, нажимную крышку, кольцевые выточки, выполненные в тройнике, в которых размещены вкладыши и блоки уплотнения. В выточке тройника размещены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для резервного блока уплотнения, проходящих через отверстия, выполненные в буртике тройника, и резьбовых втулок с наружными кольцевыми канавками, взаимодействующими через пазы с промежуточным нажимным кольцом. На последнем установлены тарельчатые пружины с разрезными уплотнительными манжетами между ними для эксплуатационного блока уплотнения, соединенного с тройником посредством сферических болтов через сферические гайки, взаимодействующие через отверстия с верхним нажимным кольцом. Тарельчатые пружины блока уплотнения выполнены с различными упругими свойствами, а в зазорах между тарельчатыми пружинами установлены уплотнительные кольца (описание изобретения к патенту РФ №2293895, F16J 15/18, 2007).Known wellhead gland containing tee, pressure cap, annular grooves made in the tee, which are placed liners and seal blocks. In the recess of the tee, Belleville springs are placed with split sealing cuffs between them for the backup sealing block passing through holes made in the flange of the tee and threaded bushings with outer ring grooves interacting through grooves with the intermediate pressure ring. Disc springs are installed on the latter with split sealing cuffs between them for the operating block of the seal connected to the tee by means of spherical bolts through spherical nuts interacting through holes with the upper pressure ring. Belleville springs of the sealing block are made with different elastic properties, and o-rings are installed in the gaps between the Belleville springs (description of the invention to RF patent No. 2293895, F16J 15/18, 2007).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится потеря герметичности и снижение надежности уплотнения в процессе эксплуатации, особенно при повышенных температурах из-за того, что уплотнительные манжеты и кольца не позволяют регулировать силу прижатия трущихся поверхностей сальника с боковой стенкой вала или штока. Кроме того, сальник устьевой сложен в конструктивном исполнении.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the loss of tightness and a decrease in the reliability of the seal during operation, especially at elevated temperatures due to the fact that the sealing cuffs and rings do not allow you to adjust the pressing force of the rubbing surfaces of the stuffing box with the side wall of the shaft or shaft. In addition, the wellhead gland is complicated in design.

Известно металлическое уплотнительное кольцо, выполненное из трубы, свернутой в кольцо, концы которой герметично сварены между собой. Заключенный в трубу сердечник выполнен из отдельных блоков спрессованного порошка из фольги расширенного графита, прокатанного до плотности 0,6-1,2 г/см³. Блоки сердечника установлены в металлической трубе с натягом. Поверхности кольца, контактирующие с уплотнительными поверхностями, могут быть покрыта политетрафторэтиленом или металлом, предел текучести которого ниже предела текучести материала трубы. На поверхностях трубы, контактирующей с уплотнительными поверхностями, выполнены кольцевые канавки с остроконечными вершинами, при этом вершины кольцевых канавок расположены либо по дуге поперечного сечения трубы, либо на ее хорде. Канавки по их острым вершинами перекрыты уплотнительным материалом, предел текучести которого ниже текучести материала трубы (описание изобретения к патенту РФ №2218495, F16J 15/30, 2003).A metal sealing ring is known made of a pipe rolled into a ring, the ends of which are hermetically welded together. The core enclosed in the tube is made of separate blocks of pressed powder from expanded graphite foil, rolled to a density of 0.6-1.2 g / cm ³ . Core blocks are installed in a tightened metal pipe. The surfaces of the ring in contact with the sealing surfaces may be coated with polytetrafluoroethylene or metal, the yield strength of which is lower than the yield strength of the pipe material. On the surfaces of the pipe in contact with the sealing surfaces, annular grooves with pointed peaks are made, while the vertices of the annular grooves are located either along the arc of the pipe cross section or on its chord. The grooves along their sharp peaks are covered by a sealing material, the yield strength of which is lower than the yield strength of the pipe material (description of the invention to the patent of the Russian Federation No. 2218495, F16J 15/30, 2003).

К причинам, препятствующем достижению заданного технического результата, относится потеря герметичности и снижение надежности при эксплуатации, особенно в условиях повышенных температур из-за изнашивания материала, покрывающего кольцо, и уплотнительного материала, перекрывающего кольцевые канавки с остроконечными вершинами в зонах их контакта с уплотнительными поверхностями, так как материал кольца и уплотнительный материал не позволяют регулировать силу их прижатия к уплотняемым поверхностям.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a loss of tightness and a decrease in reliability during operation, especially at elevated temperatures due to wear of the material covering the ring and the sealing material overlapping the annular grooves with pointed peaks in the areas of their contact with the sealing surfaces, since the material of the ring and the sealing material do not allow you to adjust the force of their pressing against the sealing surfaces.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является, сальниковое уплотнение, преимущественно для запорной арматуры трубопроводов для горячей воды и парового конденсата, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена мягкая или сыпучая набивка, охватывающая подвижный уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом, при этом в сальниковой камере дополнительно расположен нажимной элемент, выполненный из термочувствительного материала и изменяющий свою форму при тепловом воздействии, причем дополнительный нажимной элемент выполнен в виде эластичной ампулы, заполненной легкорасширяющейся или легкокипящей жидкостью.The closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a stuffing box seal, mainly for stop valves of pipelines for hot water and steam condensate, containing a housing with a stuffing box, in which a soft or loose packing is placed covering the movable sealing element and pressed by the pressure element, while in the stuffing box there is additionally a pressure element made of a heat-sensitive material and changing its form when exposed to heat, with the additional pressure element made in the form of an elastic ampoule filled with an easily expandable or low boiling liquid.

При пропускании сальником горячей воды дополнительный нажимной элемент, нагреваясь, увеличивается в объеме, и набивка с большим усилием прижимается к упомянутому элементу (описание к изобретению к патенту РФ №2155895, F16J 15/18, 2000).When the gland passes hot water, the additional pressure element, when heated, increases in volume, and the packing is pressed against the element with great effort (description of the invention to the RF patent No. 21585895, F16J 15/18, 2000).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится потеря герметичности и снижение надежности при эксплуатации в условиях повышенных температур из-за изнашивания трущихся поверхностей сальника в зоне их контакта с вращающимся валом или штоком, совершающим возвратно-поступательные осевые движения, так как дополнительный нажимной элемент не позволяет регулировать силу прижатия поверхности сальника к валу или штоку.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a loss of tightness and a decrease in reliability during operation at elevated temperatures due to wear of the rubbing surfaces of the stuffing box in the area of their contact with a rotating shaft or rod, making reciprocating axial movements, as an additional pressure element It does not allow you to adjust the force of pressing the surface of the stuffing box to the shaft or stem.

Техническим результатом предлагаемой конструкции сальникового уплотнения является повышение надежности эксплуатации, особенно в условиях повышенных температур, за счет регулирования силы прижатия трущихся поверхностей сальника к вращающейся боковой стенке вала или штока, совершающего возвратно-поступательное движение.The technical result of the proposed design of the packing is to increase the reliability of operation, especially at elevated temperatures, by adjusting the force of the pressing of the rubbing surfaces of the packing against the rotating side wall of the shaft or rod, making a reciprocating motion.

Поставленный технический результат достигается тем, что сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена мягкая набивка, охватывающая подвижной уплотнитняемый элемент и поджатая нажимным элементом, причем в сальниковой камере дополнительно расположен нажимной элемент, изменяющий свою форму при тепловом воздействии, при этом в корпусе дополнительно герметично установлены трубка, снабженная накидной гайкой на ее конце, находящемся внутри корпуса, и патрубком на конце трубки, находящемся снаружи корпуса, и трубка с ниппелем, снабженная резьбой с дополнительным нажимным элементом, выполненным в виде кольцевой резиновой камеры, при этом трубки соединены между собой посредством накидной гайки.The technical result achieved is achieved in that the stuffing box seal, comprising a housing with a stuffing box, in which a soft packing is placed covering the movable packing element and pressed by the pressure member, moreover, a pressure member is additionally located in the stuffing box, which changes shape when exposed to heat, while the housing is additionally hermetically sealed with a tube equipped with a union nut at its end located inside the housing and a pipe at the end of the tube located outside the box whisker, and the tube with a nipple provided with a thread with an additional pressure element designed as a rubber annular chamber, wherein the tubes are interconnected by a union nut.

Выполнение дополнительного нажимного элемента в виде кольцевой резиновой камеры позволяет при эксплуатации при повышенных температурах воздуху, находящемуся в ней, расширяться, создавая дополнительное равномерное давление в набивке, которая прижимается равномерно по всему периметру к уплотняемой поверхности вращающего вала или штока, совершающего возвратно-поступательное движение, что способствует повышению герметичности в период эксплуатации, тем самым повышая надежность.The implementation of the additional pressure element in the form of an annular rubber chamber allows, when operating at elevated temperatures, the air inside it to expand, creating additional uniform pressure in the packing, which is pressed evenly around the perimeter to the sealing surface of the rotary shaft or the reciprocating motion, which helps to increase the tightness during operation, thereby increasing reliability.

Снабжение кольцевой резиновой камеры герметичного установленной в ней трубкой с ниппелем позволяет подавать по этой трубке дополнительный объем воздуха внутрь камеры, а ниппель герметично удерживать этот воздух при повышенных давлениях внутри этой камеры, что приводит к повышению давления внутри кольцевой резиновой камеры и повышает тем самым надежность сальникового уплотнения.Providing the annular rubber chamber with a sealed tube with a nipple installed in it allows to supply an additional volume of air into the chamber through this tube, and the nipple can tightly hold this air at elevated pressures inside this chamber, which leads to an increase in pressure inside the annular rubber chamber and thereby increases the reliability of the stuffing box seals.

Дополнительное герметичное закрепление трубки внутри корпуса позволяет по этой трубке подавать дополнительный объем воздуха внутрь кольцевой резиновой камеры, которая, расширяясь от этого дополнительного объема воздуха, увеличивает давление в сальниковой набивке, что способствует ее прижиманию к уплотняемой поверхности вращающегося вала или штока, совершающего возвратно-поступательное движение, и повышает тем самым надежность работы сальникового уплотнения.An additional hermetic fastening of the tube inside the housing allows this tube to supply an additional volume of air inside the annular rubber chamber, which, expanding from this additional volume of air, increases the pressure in the stuffing box, which contributes to its pressing against the sealing surface of the rotating shaft or the reciprocating rod movement, and thereby increases the reliability of the packing.

Снабжение трубки, закрепленной в корпусе, патрубком, находящимся снаружи корпуса, позволяет присоединить к этому патрубку шланг от воздушного насоса или компрессора для подачи дополнительного объема воздуха внутрь кольцевой резиновой камеры, что позволяет увеличивать давление внутри камеры и силу прижатия трущихся поверхностей набивки к уплотняемым поверхностям вала или штока, что повышает надежность сальникового уплотнения.Providing a tube fixed in the housing with a nozzle located outside the housing allows you to attach a hose to this nozzle from an air pump or compressor to supply additional air into the annular rubber chamber, which allows you to increase the pressure inside the chamber and the force of the friction surfaces of the packing against the sealing surfaces of the shaft or rod, which increases the reliability of the packing.

Таким образом, дополнительное снабжение сальникового уплотнения герметично установленными в корпусе трубкой, снабженной накидной гайкой на ее конце, находящемся внутри корпуса, и патрубком на конце трубки, находящемся снаружи корпуса, и трубкой с ниппелем, снабженной резьбой на свободном конце и герметично соединенной с дополнительным нажимным элементом, выполненным в виде кольцевой резиновой камеры, и соединение трубки и патрубка между собой посредством накидной гайки позволяет удерживать это дополнительное давление длительный период работы, что повышает надежность эксплуатации в условиях повышенных температур и регулировать силу прижатия сальника к трущимся уплотняемым поверхностям.Thus, the additional supply of the packing gland is hermetically installed in the housing by a tube equipped with a union nut at its end located inside the housing, and by a pipe at the end of the tube located outside the housing, and a tube with a nipple provided with a thread on the free end and hermetically connected to the additional pressure an element made in the form of an annular rubber chamber, and the connection of the tube and pipe with each other by means of a union nut allows you to hold this additional pressure for a long time od operation that increases the reliability of operation at elevated temperatures and adjust the force of pressing the gland to metal sealing surfaces.

На фигуре представлен общий вид в продольном разрезе предлагаемого сальникового уплотнения, на фигуре 2 - вид А в увеличенном масштабе на трубку с ниппелем, имеющую резьбу на свободном конце, герметично соединенную с накидной гайкой на дополнительно установленной трубке в корпусе.The figure shows a General view in longitudinal section of the proposed gland packing, figure 2 is a view A on an enlarged scale of the pipe with a nipple having a thread on the free end, hermetically connected to the union nut on an additional tube in the housing.

Оно состоит из корпуса 1 с резьбой на его верхнем конце, сальниковой камеры 2, мягкой набивки 3, в которой находится дополнительный нажимной элемент, выполненный в виде кольцевой резиновой камеры 4. Камера 4 снабжена герметично закрепляемой в ней трубкой 5 с ниппелем 6 и имеет на свободном конце резьбу 7. В месте установки трубки 5 в камеру 4 для прочности она усилена приклеенной к ним резиновой накладкой 8. В корпусе 1 сделано отверстие, в котором герметично установлена трубка 9 с накидной гайкой 10 на конце этой трубки 9. Для герметичности между накидной гайкой 10 и концом трубки 9 установлена кольцевая прокладка 11. На внешнем конце трубки 9 находится патрубок 12. Корпус 1 имеет сквозное отверстие, в котором находится уплотняемый элемент 13 (вал или шток), герметичность боковой поверхности которого необходимо обеспечить. В верхней части набивки 3 установлен нажимной элемент в виде втулки 14, а на резьбу верхнего конца корпуса 1 навинчена зажимная гайка 15It consists of a housing 1 with a thread at its upper end, a stuffing box 2, a soft packing 3, in which there is an additional pressure element made in the form of an annular rubber chamber 4. The chamber 4 is equipped with a tube 5 with a nipple 6 that is hermetically fixed in it and has the free end of the thread 7. At the place of installation of the tube 5 in the chamber 4 for strength, it is reinforced with a rubber lining glued to them 8. A hole is made in the housing 1, in which the tube 9 is sealed with a union nut 10 at the end of this tube 9. For tightness between nut discharge end of the tube 10 and 9, an annular gasket 11. The outer end of the tube sleeve 9 is 12. The housing 1 has a through hole in which the sealing member 13 (a shaft or rod), a side surface which is necessary to ensure tightness. In the upper part of the packing 3, a pressing element in the form of a sleeve 14 is installed, and a clamping nut 15 is screwed onto the thread of the upper end of the housing 1

Сборка и работа сальникового уплотнения происходит следующим образомThe assembly and operation of the packing is as follows

Сальниковую камеру 2 заполняют наполовину мягкой набивкой 3. Затем в нее устанавливают кольцевую резиновую камеру 4 с герметично закрепленной в ней трубкой 5 с ниппелем 6. С помощью накидной гайки 10 и резьбы 7 герметично свинчивают вместе трубку 5 кольцевой резиновой камеры 4 с трубкой 9, установленной в отверстии корпуса 1. Далее полностью заполняют мягкой набивкой 3 сальниковую камеру 2. Сверху на мягкую набивку 3 устанавливают втулку 15 и, навинчивая зажимную гайку 15 на резьбу верхнего конца корпуса 1, прижимают мягкую набивку 3 к поверхности уплотняемого элемента 13.The stuffing box 2 is half filled with soft packing 3. Then, an annular rubber chamber 4 is installed in it with a tube 5 with a nipple 6 sealed in it. Using a union nut 10 and a thread 7, the tube 5 of the annular rubber chamber 4 is tightly screwed together with the tube 9 installed in the opening of the housing 1. Next, the stuffing box 2 is completely filled with soft packing 3. A sleeve 15 is placed on top of the soft packing 3 and, screwing the clamp nut 15 onto the thread of the upper end of the housing 1, press the soft packing 3 against the surface of the pack member 13 taken away.

Затем присоединяют к патрубку 12 шланг воздушного насоса или компрессора и закачивают по трубке 9 через трубку 5 и ниппель 6 воздух в кольцевую резиновую камеру 4. Кольцевая резиновая камера 4, расширяясь в объеме, создает повышенное давление, которое равномерно передается на набивку 4, прижимая ее внутреннюю поверхность к поверхности уплотняемого элемента 13.Then, the hose of the air pump or compressor is connected to the nozzle 12 and the air is pumped through the tube 9 through the tube 5 and the nipple 6 into the annular rubber chamber 4. The annular rubber chamber 4, expanding in volume, creates an increased pressure that is uniformly transmitted to the packing 4, pressing it inner surface to the surface of the sealing element 13.

По мере износа внутренней поверхности набивки 3 ее герметизирующая способность смежной с ней поверхности уплотняемого элемента 13 сжимается. Для нейтрализации этого эффекта снижения работоспособности набивки 3 в процессе эксплуатации периодически дополнительно подкачивают воздух в кольцевую резиновую камеру 4 вышеописанным методом. Кроме того, при работе с горячими средами (газовыми или жидкими) внутри корпуса 1, сальниковая камера 2 с набивкой 3 и воздухом в кольцевой резиновой камере 4 нагреваются, воздух увеличивается в объеме, создавая в кольцевой резиновой камере повышенное давление, которое равномерно передается на набивку 4, прижимая ее внутреннюю поверхность к поверхности уплотняемого элемента 13.As the inner surface of the packing 3 is worn out, its sealing ability of the adjacent surface of the sealing member 13 is compressed. To neutralize this effect of reducing the working capacity of packing 3 during operation, periodically additionally pump air into the annular rubber chamber 4 as described above. In addition, when working with hot media (gas or liquid) inside the housing 1, the stuffing box 2 with packing 3 and air in the annular rubber chamber 4 are heated, the air increases in volume, creating an increased pressure in the annular rubber chamber, which is uniformly transferred to the packing 4, pressing its inner surface to the surface of the sealing element 13.

Таким образом, выполнение дополнительного нажимного элемента, изменяющего свою форму при тепловом воздействии, в виде кольцевой резиновой камеры 4 с герметичного закрепленной в ней трубкой 5 и ниппелем 6 и имеющей резьбу 7 на свободном конце, а также дополнительная установка в отверстии корпуса 1 трубки 9 с накидной гайкой 10 на конце этой трубки 9, внутри корпуса 1, и патрубком 12,Thus, the implementation of an additional pressure element that changes shape when exposed to heat in the form of an annular rubber chamber 4 with a hermetically sealed tube 5 and a nipple 6 and having a thread 7 at the free end, as well as an additional installation of a tube 9 s in the opening of the housing 1 union nut 10 at the end of this tube 9, inside the housing 1, and the pipe 12,

находящемся на другом конце этой трубки 9, находящемся снаружи корпуса 1, позволяет повысить надежность эксплуатации сальникового уплотнения при постепенном износе трущихся поверхностей набивки 3 за счет регулирования силы прижатия этих поверхностей к поверхности уплотняемого элемента 13 путем дополнительной периодической подачи воздуха внутрь кольцевой резиновой камеры 4. located at the other end of this tube 9, located outside of the housing 1, it allows to increase the reliability of the stuffing box packing during gradual wear of the rubbing surfaces of the packing 3 by adjusting the pressing force of these surfaces to the surface of the sealing element 13 by additional periodic air supply inside the annular rubber chamber 4.

Кроме того, дополнительный эффект самоуплотнения, возникающий при работе с горячими жидкостями или газами внутри корпуса 1 и связанный с расширением воздуха в кольцевой резиновой камере 4, увеличением ее объема и силы прижатия поверхностей набивки 3 к поверхности уплотняемого элемента 13, также увеличивает надежность эксплуатации в условиях повышенных температур.In addition, the additional self-sealing effect that occurs when working with hot liquids or gases inside the housing 1 and associated with the expansion of air in the annular rubber chamber 4, the increase in its volume and the force of pressing the surfaces of the packing 3 to the surface of the sealing element 13, also increases the reliability of operation in conditions elevated temperatures.

Claims

An stuffing box seal, comprising a housing with a stuffing box, in which a soft packing is placed covering the movable sealing member and pressed by the pressure member, while in the stuffing box there is additionally a pressure member that changes shape when exposed to heat, characterized in that the housing is additionally sealed a tube equipped with a cap nut at its end located inside the body and a pipe at the end of the tube located outside the body, and a tube with a nipple provided with a threaded and the free end and hermetically connected to an additional pressure element made in the form of an annular rubber chamber, while the tubes are interconnected by means of a union nut.