Pierwszenstwo: Opublikowano: 10.IV.1965 (P 108 338) 17.Y.1967 53457 KI. -47 f, 15/20 «/', 2f/fZ MKP Wspóltwórcy wynalazku: Piotr Banert, Henryk Banert Wlasciciel patentu: Stoleczne Przedsiebiorstwo Energetyki Cieplnej, Warszawa (Polska) Zlacze elementów ruchomych i nieruchomych, rurowych, zwlaszcza kompensator osiowy Przedmiotem wynalazku jest zlacze elementów wzgledem siebie ruchomych lub zasadniczo nieru¬ chomych rurowych, zwlaszcza kompensator osiowy.Zlacze wedlug wynalazku przeznaczone jest zwlaszcza do uszczelniania kompensatorów osio¬ wych stosowanych w przewodach sieci cieplnych, ale nadaje sie równiez do zastosowania do uszczel¬ niania innych elementów, wzgledem siebie rucho¬ mych na przyklad cylindrycznych, wspóldzialaja¬ cych w wezlach maszyn i urzadzen, do rurociagów polozonych w strefach podziemnej eksploatacji gór¬ niczej itd.Znane sa równiez rózne sposoby uszczelniania i rózne ksztaltki uszczelniajace wytwarzane z róz¬ nych materialów, a w ich liczbie takze z elastycz¬ nych twGrzyw syntetycznych na przyklad z róznych gatunków gumy.Uszczelnienia pierscieniowe zawsze maja we¬ wnetrzny otwór mniejszy od srednicy uszczelniane¬ go elementu cylindrycznego na który sa naciaga¬ ne i pozostaja w stanie naprezonym.Na skutek oddzialywania cisnienia, tarcia pod¬ wyzszonej temperatury i innych niesprzyjajacych wplywów eksploatacyjnych otaczajacego je srodo¬ wiska, takie uszczelki zwykle dosc szybko traca swa elastycznosc lub wycieraja sie i wtedy wstepne na¬ prezenie materialu uszczelki, maleje na skutek cze¬ go po uplywie krótkiego czasu zlacze tresci szczel¬ nosc i wymaga regulacji.Znane sa równiez elastyczne uszczelki pierscie- 10 15 25 niowe o przekroju otwartym, których szczelnosc przylegania jest wspomagana cisnieniem uszczelnia¬ nego czynnika roboczego. Uszczelki takie nazywa¬ my samouszczelniajacymi sie. Ten rodzaj uszczel¬ nienia jest jednak zawodny, zwlaszcza przy chwilo¬ wym nawet spadku cisnienia czynnika roboczego.Stwierdzono, ze przyczyna niepewnosci jest to, ze system ten nie zapewnia wiekszego nacisku jedno¬ stkowego na szczeliwo od wielkosci cisnienia ro¬ boczego czynnika uszczelnianego, co jak sie oka¬ zuje jest nieodzownym warunkiem pelnosprawnych ustrojów uszczelniajacych.Znany jest sposób uszczelniania zlacz za pomo¬ ca gumowych i metalowych zamknietych elastycz¬ nych pierscieni z zamknietym wewnatrz powie¬ trzem. Tego rodzaju pierscienie maja duza natural¬ na sprezystosc, ale ich zdolnosc adaptacyjna, na¬ wet przy gumie jest mala ze wzgledu na herme¬ tyczne zamkniecie w ich wnetrzu okreslonej ilosci powietrza pod okreslonym cisnieniem. Z tego rów¬ niez powodu montaz ich jest uciazliwy i wymaga duzej fachowosci, zwlaszcza, gdy zlacze ma pra¬ cowac przy duzym cisnieniu.Znana jest równiez odmiana tego sposobu, w któ¬ rej gumowy pusty w srodku pierscien, w ksztalcie podobny do detki, wlozony w koliste metalowe ko¬ rytko, sluzy do uszczelnienia metalowego dna zel¬ betowej rury, przy badaniu tej rury ma wytrzy¬ malosc pod cisnieniem. Elastyczny pierscien jest zaopatrzony w rurowy krociec i zlacze rurowe 534573 53457 4 z normalnym zaworem do wprowadzania wody pod cisnieniem do jego wnetrza. Wprowadzona do wne¬ trza gumowego pierscienia woda pod cisnieniem powoduje jego rozprezanie i przyleganie do elemen¬ tów zlacza, zapewniajacego jego szczelnosc w cza¬ sie próby.Tego rodzaju zlacze wymaga calej instalacji urza¬ dzen pomocniczych i uciazliwych manipulacji przy wlaczaniu i wylaczaniu cisnienia, co moze byc usprawiedliwione w urzadzeniach laboratoryjnych, ale nie pozwala na szersze zastosowanie w instala¬ cjach przemyslowych.Wedlug wynalazku wykorzystuje sie te znana, la¬ boratoryjna zasade, do uszczelniania przemyslo¬ wych polaczen elementów ruchomych i nierucho¬ mych, zapewniajac im prostote konstrukcji, dlugo¬ trwalosc eksploatacyjna, pewnosc dzialania i usta¬ bilizowana hermetycznosc nie malejaca w ciagu trwania calego okresu eksploatacji nawet przy nie¬ uniknionym wycieraniu sie szczeliwa w czasie pra¬ cy, wobec czego tak wykonane uszczelnienie przez dluzsze okresy czasu nie wymaga zadnej regulacji ani napraw. W zastosowaniu do kompensatorów sieci cieplnych sposób ten pozwala na stosowanie zespolu krótkich elementów wymiennych, latwych do okresowego montazu i demontazu nawet przy duzych srednicach przewodów i wystepujacej cze¬ sto ograniczonej swobodzie ruchów.W zlaczu wedlug wynalazku do podwyzszenia cis¬ nienia w uszczelce stosuje sie medium gazowe (naj¬ wygodniej powietrze), lub ciecz. Same uszczelki, w zaleznosci od przeznaczenia wytwarza sie z gumy zwyklej lub olejoodpornej, badz tez w jednego z nowszych tworzyw sztucznych na przyklad teflo¬ nu. W niektórych przypadkach moga byc tez stoso¬ wane rurki metalowe, przy czym zasada wynalazku jest a) hermetyczne indywidualne zamkniecie kaz¬ dej uszczelki i zaopatrzenie jej w osobny zawór zwrotny utrzymujacy wnetrze uszczelki pod cis¬ nieniem po odlaczeniu od zródla zasilanie i pozwa¬ lajacy na jego podwyzszenie lub obnizenie b) sto¬ sowanie dla pewnosci, zespolu eonajmniej dwóch analogicznych uszczelek z kanalem i wylotem spu¬ stowym zaopatrzonym w kurek probierczy miedzy tymi uszczelkami, dla okresowej kontroli dzialania kazdej z nich w czasie pracy, oraz c) stosowanie w trudnych warunkach montazu i przy wiekszych srednicach, uszczelek prostych lub lukowych, zasle¬ pionych na obydwóch koncach i po zamontowaniu w zlacze, tworzacych szczelnie zamkniete pierscie¬ nie.Poniewaz uszczelke stanowi tu element wykona¬ ny z elastycznego metalu na przyklad z miedzi lub mosiadzu, a przewaznie z elastycznego tworzywa sztucznego na przyklad z gumy, a w razie potrzeby z tworzywa odpornego na oleje, podwyzszone tem¬ peratury i wysokie cisnienie, na przyklad z nitry- lowej gumy lub teflonu (policzterofluoroetylenu), przeto hermetycznie w jej wnetrzu zamkniete me¬ dium w postaci gazu lub cieczy, praktycznie nie ma moznosci przenikniecia na zewnatrz przez szczelne scianki uszczelki i przez dlugie okresy czasu za¬ chowuje poczatkowe cisnienie robocze prawie bez zmiany.Typowe konstrukcje zlacz wedlug wynalazku od¬ powiednio przystosowane do róznego zastosowania odznaczaja sie miedzy innymi duza prostota, lek¬ kosci, oraz latwoscia montazu i demontazu. Ponad to, podnosza one w duzym stopniu sprawnosc i war¬ tosc techniczna obiektów, w których znajduja za¬ stosowanie, jak równiez znacznie potaniaja ich koszt inwestycyjny i eksploatacyjny. Znajduje to przekonywujace potwierdzenie w przykladzie nie¬ zwykle lekkiej i prostej konstrukcji kompensatorów osiowych wykonanych przy zastosowaniu wyna¬ lazku.Na rysunku uwidoczniono schematycznie i przy¬ kladowo kilka rozwiazan uszczelnien sposobem we¬ dlug wynalazku, przy czym fig. 1 — przedstawia uszczelnienie zlacza maszynowego, w pólprzekroju podluznym, fig. 2 — uszczelnienie tloka w cylin¬ drze, w przekroju podluznym, fig. 3 — zespól dwóch jednakowych elementów uszczelniajacych, fig. 4 — zespól dwóch uszczelek w jednym korpusie teo- wym, fig. 5 — uszczelke dwustronnie zaslepiona w przekroju podluznym, fig. 6 — uszczelke wedlug fig. 5 w przekroju poprzecznym, fig. 7 — przedsta¬ wia kompensator osiowy, dwustronny, w przekro¬ ju podluznym, fig. 8 — kompensator jednostronny w pólwidoku i pólprzekroju podluznym.Zastosowane uszczelki sa przystosowane do wbu¬ dowania w odpowiednio wytrzymale obudowy meta¬ lowe, do scianek których w czasie pracy przylegaja one scisle i uzyskuja od nich ochrone przed me¬ chanicznymi uszkodzeniami, glównie od sil cisnie¬ nia wewnetrznego (od medium) i zewnetrznego, ze strony uszczelnianego srodowiska.Zlacza wedlug wynalazku charakteryzuja sie po¬ wietrzna przestrzenia zamknieta, znajdujaca sie w srodku uszczelki 7 wypelniajacej profilowy ksztalt wyciecia 8 korpusu 3, 5, 10, 12, 14. Zamknie¬ ta przestrzen laczy sie z otaczajaca atmosfera za pomoca jednego lub dwóch zwrotnych zaworów 9, przytwierdzonych szczelnie do scianki uszczelki 7 i dostepnych od zewnatrz korpusu elementu usz¬ czelniajacego.Na fig. 1 uwidoczniono najprostrze rozwiazanie zlacza maszynowego wedlug wynalazku, pojedyn¬ cza pierscieniowa uszczelka 8 ze zwrotnym zawo¬ rem 9. Uszczelka 7 jest zamknieta w prostokatnym wycieciu przykrywy 6 i analogicznym wycieciu od¬ powiedniej czesci maszynowej.Na fig. 2 uwidoczniono najprostsze uszczelnienie wedlug wynalazku tloka w cylindrze.Na fig. 3 uwidoczniono zespól dwóch jednakowych elementów uszczelniajacych kazdy skladajacy sie z korpusu 10 o przekroju katownikowym, z ela¬ styczna uszczelka 7, zwrotnym zaworem 9 i pro¬ bierczym otworem 13 zaopatrzonym w nieuwidocz- niony na rysunku kurek spustowy. Wymienne ele¬ menty uszczelniajace 7—10 sa tu dociskane do kol¬ nierza 2a przewodu 2 za pomoca przykrywy 6 i srub 16.Prawa uszczelka 7 stanowi tu uszczelnienie za¬ sadnicze zlacza miedzy zakonczeniami 1—2 ruro¬ wych przewodów, natomiast lewa stanowi uszczel¬ nienie pomocnicze wzglednie rezerwowe. Zlacze miedzy tymi dwoma korpusami 10 moze byc w zna¬ ny sposób uszczelnione za pomoca znanej podklad¬ ki. 10 15 20 25 30 S5 40 45 50 55 6053457 5 6 Na fig. 4 uwidoczniono odmiane rozwiazania we¬ dlug fig. 3, w której zespól dwóch uszczelek (glów¬ na i rezerwowa) sa umieszczone w jednym korpu¬ sie 12 o przekroju teowym, przez co unika sie ko¬ niecznosci dodatkowego uszczelnienia plaszczyzn stykowych miedzy dwoma korpusami na wypadek gdy glówna (prawa) uszczelka zawiedzie.Na fig. 5 i 6 uwidoczniono konstrukcje uszczel¬ ki przeznaczonej zwlaszcza do zlacz o wiekszych srednicach. W tym przypadku stanowi ona odcinek prosty lub lukowy, zaslepiony denkami 15, 15a na obydwóch koncach. Po zamontowaniu w odpowied¬ nim korpusie, uszczelka taka przybiera ksztalt ko¬ lowy, a denka 15 15a przylegajac do siebie zapew¬ niaja szczelnosc na calym obwodzie.Na* fig. 7 uwidoczniono dwustronny kompensator osiowy sluzacy do kompensowania termicznych skurczów i wydluzen dwóch odcinków rurowych przewodów, których konce 1, 2 od siebie oddalaja sie lub zblizaja pod wplywem zmian temperatury.Kompensator ten sklada sie z dwóch korpusów 3, 5, i laczacego je rurowego krócca 4, unierucho¬ mionego na stale w znany sposób.Kazdy z korpusów 3, 5 ma w tym przykladzie trzy uszczelniajace elastyczne koliste uszczelki 7 osadzone w pierscieniowych wycieciach 8 w danym korpusie.Kazda uszczelka 7 ma postac pneumatycznej det¬ ki zaopatrzonej w samozamykajacy sie zwrotny za¬ wór 9. Kazda uszczelka 7 przed napompowaniem jej powietrzem lub innym medium, wchodzi swo¬ bodnie w swoje wyciecie 8 i nie dotyka, lub slabo dotyka uszczelnianego konca 1 lub 2 przewodu, a dociska elastycznie bardzo silnie (cisnieniem ro¬ boczym medium) dopiero po wprowadzeniu spre¬ zonego medium cieklego lub gazowego do jej wne¬ trza czyli po jej napompowaniu.Ten elastyczny docisk umozliwia zukosowanie kompensowanych rurociagów w zakresie okolo 15°, co jest równiez nowoscia w stosunku do tradycyj¬ nych konstrukcji kompensatorów.Kazda uszczelka 7 pracuje tu samodzielnie i jest obliczona na wytwarzanie i utrzymywanie dosta¬ tecznej szczelnosci polaczenia. Tak; wiec funkcjono¬ wanie jednej uszczelki zapewnia normalna prace i hermetycznosc uszczelnianego polaczenia statycz¬ nego lub dynamicznego. Poniewaz w kazdym kor¬ pusie 3, 5, 10, 12 znajduje sie wiecej niz jedna uszczelka, pozostale uszczelki stanowia rezerwe czynna lub bierna.Uszczelki rezerwy czynnej pracuja pod normal¬ nym cisnieniem roboczym, zas przeznaczone jako rezerwa bierna oczekuja na „napompowanie' lub na podwyzszenie w nich cisnienia do cisnienia ro¬ boczego i w stanie biernym moga ale nie musza przylegac do uszczelnianych powierzchni rurocia¬ gów, co stanowi dodatkowa zalete sposobu wedlug wynalazku.Ale dla wykorzystania tej zalety musi byc za¬ stosowany sposób sprawdzania dzialania kazdej z uszczelek w czasie jej pracy. W tym celu kazdy z korpusów 3, 5, 10, 12 ma miedzy uszczelkami ko¬ lowe wytoczenia 17 kazde z nich zaopatrzone w otwór 13 z kurkiem spustowym sluzacym do sprawdzania szczelnosci poszczególnych pierscieni 7 w czasie ich pracy.Na fig. 8 uwidoczniono kompensator jednostron¬ ny z trzystopniowym uszczelnieniem za pomoca trzech uszczelek 7. W tym przykladzie dwie uszczel¬ ki 7 pokazano jako osadzone przykladowo w kor¬ pusie teowym wedlug fig. 4, a trzecia (lewa) w kor¬ pusie katownikowym wedlug fig. 3. Ze wzgledu na duza srednice przewodu, przewidziano uszczel¬ nienie za pomoca ksztaltki przecietej i zaslepionej na koncach wedlug fig. 5. Takie przeciecie zupel¬ nie nie przeszkadza, gdyz stykajace sie ze soba konce, po zastosowaniu cisnienia wewnatrz uszczel¬ ki beda do siebie dobrze przylegac.Wprowadzenie i usuwanie powietrza lub innego medium roboczego z wnetrza uszczelek 7 odbywa sie przez zawory 9. Przy stosowaniu cieczy nalezy pierscieniowe uszczelki zaopatrzyc w dwa samoza¬ mykajace sie zawory, jeden do wytwarzania cisnie¬ nia i drugi do odpowietrzania.Wymiana uszczelek (przewidziana co kilka lat) wymaga opróznienia rurociagu przesylowego, otwarcia wszystkich zaworów 9, przesuniecia kor¬ pusów 3, 5, lub 10, 12 wzdluz konca przewodu na odleglosc zapewniajaca odsloniecie i dostep do od¬ slonietych wnetrz tych korpusów. Uszczelka dzie¬ lona (fig. 5) umozliwia latwy montaz bez koniecz¬ nosci nawlekania na koniec przewodu.W poszczególnych przypadkach moze byc korzyst¬ ne zastosowanie kombinacji medium gazowo-hy- draulicznego przez hermetyczne zamkniecie w usz¬ czelce, oprócz cieczy równiez i pecherza powietrz¬ nego lub gazowego. Zadanie pecherza powietrzno- gazowego polega na odpowiednim amortyzowaniu rozszerzalnosci termicznej a w zwiazku z tym i cis¬ nienia, zwlaszcza w okresie trwania szczytowych temperatur uszczelnianego srodowiska.Ciezar przedstawionych kompensatorów osiowych jest przeszlo dwa razy mniejszy od ciezaru porów¬ nywalnego kompensatora typu dlawnicowego kon¬ strukcji tradycyjnej, a ich latwa rozbieralnosc na poszczególne elementy i latwa wymiana uszczelek stanowi duza zalete w stosunku do konstrukcji znanych. PL