RU220396U1 - 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 сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, эластичную мембрану, нажимной элемент, причем дополнительно содержит, установлены со смещением на 90° относительно друг друга, поджимные элементы, выполненные в виде подпружиненного штока, а эластичная мембрана армирована сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти. 2 ил.

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 дополнительно содержит установленные со смещением на 90° относительно друг друга поджимные элементы, выполненные в виде подпружиненного штока, а эластичная мембрана армирована сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти.

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

Установка поджимных элементов со смещением на 90° 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 эластичной мембраны с армированной сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти, позволит выравнивать коэффициент бокового давления в радиальном направлении, в виду его максимального воздействия в средней области и снижением к крайним точкам мембраны, за счет принятия поверхности мембраны криволинейной формы изогнутой к уплотняемому элементу, что позволит достичь одинаковых значений бокового давления во всех точках контакта набивки с уплотняемым элементом, выронить значения коэффициента бокового давления по всей площади поверхности уплотнения, что позволит увеличить время безостановочной работы и повысить эффективность работы сальникового уплотнения в целом.

Материалы, обладающие эффектом памяти, известны. Это может быть нержавеющая сталь 12X18H10T, никель-алюминиевый сплав NuAl (36,8% Al), сплав меди-алюминия и никеля, сплав марганца и никеля, а также титано-никелевый сплав, изменяющие свою форму при температурах от 100°С до 270°С (Физические эффекты в машиностроении. Справочник / Под общей редакцией В.А. Лукьянец. - М.: Машиностроение 1993, с. 150-152.)

На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкции сальникового уплотнения,

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 установлен нажимной элемент в виде крышки 4, соединенной с корпусом 1 сальниковой камеры фланцами. Корпус 1 выполнен с кольцевой полостью 5, к которой герметично прикреплена кольцевая эластичная мембрана 6 с армированной сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти. На наружной стенке корпуса 1 сальниковой камеры жестко прилеплены обоймы 7, внутри которых установлены поджимные элементы, состоящие из опорных шайб 8, пружины 9, прижимной втулки 10, жестко зафиксированной на поджимном штоке 11, проходящем через отверстие корпуса 1 в кольцевую полость 5 и упирающемся в кольцевую эластичную мембрану 6 с армированной сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти. При этом шайбы 5 установлены между прижимной втулкой 10 и ограничителем штока 11. Поджимной элемент фиксируется цилиндрической накидной гайкой 12 соединенной с обоймой 7 резьбовым соединением. Причем поджимные элементы установлены со смещением друг относительно друг на 90°.

Работа сальникового уплотнения осуществляется следующим образом.

Перед началом работы гайки 12 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 оказывать воздействие в осевом и радиальном направлениях. В осевом направлении набивка 2 жестко зафиксирована нажимным элементом в виде крышки 4, вследствие чего воздействие и смещение мягкой набивки 2 идет в радиальном направлении на кольцевую эластичную мембрану 6 с армированной сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти, которая, в свою очередь, за счет мартенситного превращения, происходящего из-за нагревания элементов, находящихся в корпусе 1, принимает криволинейную дугообразную форму в направлении уплотняемого элемента 3, переходит в рабочее состояние и начинает смещение в сторону поджимных элементов, тем самым оказывая воздействие на поджимной шток 11, ограничитель которого воздействует на шайбы 8. Это приводит к закручиванию пружины 9, тем самым приводя в движение поджимную втулку 10, вследствие вращения которой накидная гайка 12 начинает сильнее закручиваться на обойме 7, оказывая давление на поджимную втулку 11, шайбы 8 и пружину 9, давит на ограничитель штока 11, что в совокупности оказывает воздействие на мембрану 6 в радиальном направлении, тем поддерживая значения коэффициента бокового давления в диапазоне рабочих значений, что продлевает срок службы сальникового уплотнения, а установка поджимных элементов со смещением на 90° позволит создать равномерный коэффициент бокового давления по всей площади контакта мембраны 6 с мягкой набивкой 2.

Таким образом, использование сальникового уплотнения, содержащего корпус сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, нажимной элементы, установлены со смещением на 90° относительно друг друга, поджимные элементы, выполненные в виде подпружиненного штока, эластичную мембрану, армированую сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти, позволяет повысить эффективность и надежность его эксплуатации.

Claims (1)

1. Сальниковое уплотнение, содержащее корпус сальниковой камеры с кольцевой полостью, мягкую набивку, эластичную мембрану, нажимной элемент, отличающееся тем, что дополнительно содержит установленные со смещением на 90° относительно друг друга поджимные элементы, выполненные в виде подпружиненного штока, а эластичная мембрана армирована сетчатой сердцевиной, выполненной из материала, обладающего эффектом памяти.