RU220803U1 - Сальниковое уплотнение - Google Patents

Abstract

Полезная модель 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. Техническим результатом предлагаемой конструкции сальникового уплотнения является повышение эффективности и надежности его эксплуатации. Поставленный технический результат достигается тем, что сальниковое уплотнение, содержащее корпус 1 сальниковой камеры с кольцевой полостью 9, мягкую набивку 2, эластичную мембрану 10, нажимной и поджимной элементы. Нажимные и поджимные элементы установлены чередующимися и со смещением относительно друг друга на 45°, нажимной элемент выполнен в виде подпружиненной шпильки 7, поджимной элемент выполнен в виде подпружиненного штока 13, а в эластичной мембране 10 выполнена полость 15, заполненная смазывающей жидкостью.

Description

Полезная модель 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.

Известны сальниковые уплотнения с мягкой набивкой, герметизирующие зазоры между подвижными и неподвижными элементами запорных устройств, содержащие сальниковую камеру с расположенным в ней нажимным элементом (втулкой), воздействующим на набивку от усилия накидной гайки (см. справочник «Детали машин» (расчет и конструирование), том 2, под редакцией Н.С. Ачеркана. - М.: Машиностроение, стр. 246. 1968 г.).

К недостаткам данной конструкции относится то, что нажимной элемент с накидной гайкой не обеспечивает надежной эксплуатации сальникового уплотнения, так как не позволяет автоматически регулировать силу прижатия трущихся поверхностей сальника к вращающей боковой стенке вала или штока, совершающего возвратно-поступательные движения, так как осевые усилия нажимного элемента на мягкую набивку передают их в основном в том же направлении и не прижимают трущиеся поверхности сальника в радиальном направлении к подвижной поверхности вала или штока.

Известен сальник устьевой, содержащий тройник, камерную 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, соединенного с тройником посредством ферических болтов, 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 и выполненные с различными упругими свойствами, а в зазорах межу тарельчатыми пружинами установлены уплотнительные кольца (описание изобретения к патенту РФ №2293895, F16J 15/18, 2007).

К недостаткам данной конструкции относятся снижение эффективность и надежности при эксплуатации из-за того, что уплотнительные манжеты и кольца не позволяют регулировать прижатие трущихся поверхностей сальника к боковой стенке вала или штока. Кроме того, сальник устьевой сложен в конструктивном исполнении.

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 рассыпчатого графита, прокатанный до плотности 0,6-1,2 г/см3. Блоки сердечника установлены в металлической трубе с натягом. Поверхность кольца, контактирующая с уплотнительными поверхностями, может быть покрыта политетрафторэтиленом или металлом, предел текучести которого ниже предела текучести материала трубы. На поверхности трубы, контактирующей с уплотнительными поверхностями, выполнены кольцевые канавки с остроконечными вершинами. Канавки по их острым вершинам перекрыты уплотнительным материалом, предел текучести которого ниже текучести материала трубы (описание изобретения к патенту РФ №2218495, F16J 15/30, 2003).

К недостаткам данной конструкции относятся снижение эффективность и надежности при эксплуатации 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 прижатия уплотняемых поверхностей.

Известно сальниковое уплотнение, содержащее сальниковую камеру с набивкой, и расположенный в сальниковой камере дополнительный нажимной элемент, изготовленный из термочувствительного материала, меняющий свой объем при тепловом воздействии, при этом дополнительный нажимной элемент выполнен в виде капроновых гранул, стержней и т.п. элементов, или в виде эластичных ампул, заполненных легкорасширяющейся или легкокипящей жидкостью, или в виде биметаллической шайбы, или втулки, изготовленной из материалов, обладающих эффектом памяти, например из нитинола. При пропускании сальником горячей воды дополнительный нажимной элемент, нагреваясь, увеличивается в объеме, и набивка с большим усилием прижимается к упомянутому элементу (описание изобретения к патенту РФ №2155895, F16J 15/18, 2000).

К недостаткам данной конструкции относятся снижение эффективность и надежности при эксплуатации из-за изнашивания трущихся поверхностей сальника в зоне их контакта с вращающимся валом или штоком, совершающим возвратно-поступательные осевые движение, так как дополнительный нажимной элемент не позволяет регулировать силу прижатия поверхностей сальника к валу или штоку.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и принятому за прототип является сальниковое уплотнение, содержащее корпус с сальниковой камерой, в которой размещена мягкая набивка, охватывающая подвижный уплотняемый элемент и поджатая нажимным элементом, при этом в сальниковой камере дополнительно расположен нажимной элемент, изменяющий свою форму при тепловом воздействии, где в боковой стенке сальниковой камеры выполнена кольцевая полость, к которой подведен патрубок с вентилем, установленным снаружи сальникового уплотнения, при этом кольцевая полость герметично закрыта дополнительным нажимным элементом, представляющим собой кольцевую эластичную мембрану (Патент РФ №167796, МПК:F16J 15/18, опубл. 10.01.2017 г.).

К недостаткам данной конструкции относится необходимости подавать через патрубок с вентилем в кольцевую полость под давлением воздух или воду, для создания радиального усилия, что для реализации требует установки компрессора или насоса, что трудно реализуемо в масштабах производства, возможность просачивания воздуха или воды под давлением через поры кольцевой эластичной мембраны в объем мягкой набивки, а также необходимость выполнения сальниковой камеры из коррозионностойких материалов, что в совокупности снижает эффективность и надежность сальникового уплотнения при эксплуатации.

Техническим результатом предлагаемой конструкции сальникового уплотнения является повышение эффективности и надежности его эксплуатации.

Поставленный технический результат достигается тем, что сальниковое уплотнение, содержащее корпус сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, эластичную мембрану, нажимной и поджимной элементы, причем поджимной элемент выполнен с возможностью прижимать трущиеся поверхности мягкой набивки в радиальном направлении к подвижной поверхности уплотняемого элемента, нажимной элемент выполнен с возможностью создавать осевое воздействие на мягкую набивку, нажимные и поджимные элементы установлены чередующимися и со смещением относительно друг друга на 45°, нажимной элемент выполнен в виде подпружиненной шпильки, поджимной элемент выполнен в виде подпружиненного штока, а в эластичной мембране выполнена полость, заполненная смазывающей жидкостью.

Установка поджимного элемента выполнен в виде подпружиненного штока позволит выровнять значения коэффициента бокового давления по всей поверхность контакта между мягкой набивкой и подвижным уплотняемым элементом, что позволит наиболее плотно прижимать трущиеся поверхности мягкой набивки в радиальном направлении к подвижной поверхности уплотняемого элемента, а, следовательно, повысит эффективность и надежность использования сальникового уплотнения при эксплуатации.

Исполнение нажимного элемента в виде подпружиненной шпильки позволит создавать необходимое осевое воздействие на мягкую набивку, а также производить эти операции без внешнего воздействия во время эксплуатации, что позволит более продолжительное время поддерживать работоспособность сальникового уплотнения, а, следовательно, повысит эффективность его использования.

Совместное использование нажимного и поджимного элемента установленых чередующимися и со смещением относительно друг друга на 45° позволит создать равномерный коэффициент бокового давления на всей площади контакта мягкой набивки и уплотняемого элемента, что позволит увеличить время использования сальникового уплотнения, повысить его надежность и эффективность его использования в целом.

Исполнение мембраны с полостью, содержащей смазывающую жидкость, позволит выравнивать коэффициент бокового давления в радиальном направлении, за счет равномерного распределения усилия нажатия штока на наружную поверхность мембраны по всей ее поверхности контактирующей с мягкой набивкой, за счет равномерного воздействия жидкостной прослойки во всех направлениях, что позволит достичь одинаковых значений бокового давления во всех точках контакта набивки с уплотняемым элементом, выровнять значения коэффициента бокового давления по всей площади поверхности уплотнения, а также при значительном истирании набивки порционно подавать смазывающую жидкость через поверхность мембраны в прямом направлении, что позволит увеличить время безостановочной работы и повысить эффективность работы сальникового уплотнения в целом.

На фиг.1 представлена главный вид предлагаемой конструкции сальникового уплотнения в сечениях нажимного и поджимного элементов;

на фиг.2 увеличенный вид А.

Сальниковое уплотнение состоит из корпуса 1 сальниковой камеры, в котором размещена мягкая набивка 2. Внутри корпуса 1 осесимметрично с сальниковой камерой установлен подвижный уплотняемый элемент 3 (вал или шток). Сверху над корпусом 1 сальниковой камеры установлены нажимные элементы, состоящие из нажимной втулки 4, опорных шайб 5, гайки 6, шпильки 7 и пружины 8. Нажимные элементы соединены с корпусом 1 сальниковой камеры через шпильки 7 посредством резьбового соединения. Корпус 1 выполнен с кольцевой полостью 9, к которой герметично прикреплена кольцевая эластичная мембрана 10. На наружной стенке корпуса 1 сальниковой камеры жестко прилеплены обоймы 11, внутри которых установлены поджимные элементы, состоящие из опорных шайб 5, пружины 8, прижимной втулки 12, жёстко зафиксированной на поджимном штоке 13, проходящим через отверстие корпуса 1 в кольцевую полость 9 и упирающимся в кольцевую эластичную мембрану 10 с полостью заполненной смазывающей жидкостью. При этом шайбы 5 установлены между прижимной втулкой 12 и ограничителем штока 13. Поджимные элементы фиксируется цилиндрической накидной гайкой 14 соединенной с обоймой 11 резьбовым соединением. Причем нажимные и поджимные элементы установлены чередующимися и со смещением друг относительно друг на 45°, с взаимно перпендикулярным направлением действия нажатия и поджатия соответственно. В кольцевой мембране 10 выполнена полость 15, заполненная смазывающей жидкостью.

Работа сальникового уплотнения осуществляется следующим образом.

Перед началом работы гайки 6 нажимных элементов и накидные гайки 14 поджимных элементов закручиваются с необходимым усилием, определенным расчетно.

Включают привод, который передает движение на подвижный уплотняемый элемент 3 (вращает вал или совершает возвратно-поступательное движение штока). За счет подвижности уплотняемого элемента 3 происходит его нагревание, а также нагревание корпуса 1 сальниковой камеры и набивки 2, которая истирается о поверхность подвижного уплотняемого элемента 3 и постепенно теряет свои рабочие свойства, связанные с герметизацией этой поверхности. В связи с этим мягкая набивка 2 начинает движение в осевом и радиальном направлении. В осевом направлении набивка 2 начинает воздействовать на нажимную втулку 4, которая воздействуя на шайбы 5, начинает скручивать пружины 8, что приводит к закручиванию гаек 6, по обратной резьбе шпильки 7. В радиальном направлении воздействие идет на кольцевую эластичную мембрану 10 с полостью 15, заполненной смазывающей жидкостью, которая начинает смещение в сторону поджимных элементов, тем самым оказывая воздействие на поджимной шток 13, ограничитель которого воздействуя на шайбы 5, аналогично нажимным элементам, закручивает пружины 8 ,тем самым приводя в движение поджимную втулку 12, вследствие вращения которой накидная гайка 14 начинает сильнее закручиваться на обойме 11, оказывая давление на поджимную втулку 12, шайбы 5 и пружину 8, давит на ограничитель штока 13, что в совокупности оказывает воздействие на мембрану 10, которое равномерно распределяется по всей площади контакта мембраны 10 с мягкой набивкой 2 за счет полости 15, содержащей смазывающую жидкость, в виду равномерности давления по всей поверхности контакта, тем самым выравнивая коэффициент бокового давления создаваемый нажимным элементом по всей площади контакта набивки 2 и уплотняемого элемента 3. А также порционно подавая смазывающую жидкость из полости 15, через стенку мембраны 10 контактирующей с мягкой набивкой 2, что позволит увеличить время безостановочной работы. В результате чего совместное использование нажимного и поджимного элемента позволит увеличить время использования сальникового уплотнения, повысить его надежность и эффективность его использования в целом.

Таким образом, использование сальникового уплотнения, содержащего корпус сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, мембрану с полостью, заполненную смазывающей жидкостью, установленые чередующимися и со смещением друг относительно друг на 45°, нажимной элемент, выполненный в виде подпружиненной шпильки, и поджимной элемент, выполненый в виде подпружиненного штока, позволяет повысить эффективность и надежность его эксплуатации.

Claims (1)

1. Сальниковое уплотнение, содержащее корпус сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, эластичную мембрану, нажимной и поджимной элементы, отличающееся тем, что поджимной элемент выполнен с возможностью прижимать трущиеся поверхности мягкой набивки в радиальном направлении к подвижной поверхности уплотняемого элемента, нажимной элемент выполнен с возможностью создавать осевое воздействие на мягкую набивку, нажимные и поджимные элементы установлены чередующимися и со смещением относительно друг друга на 45°, нажимной элемент выполнен в виде подпружиненной шпильки, поджимной элемент выполнен в виде подпружиненного штока, а в эластичной мембране выполнена полость, заполненная смазывающей жидкостью.