сальниковое уплотнение

Формула изобретения

САЛЬНИКОВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее корпус, уплотнительные элементы, охватывающие цилиндрическую уплотнительную поверхность, и размещенный со стороны высокого давления разделительный поршень, отделенный от уплотнительных элементов полостью для затворной жидкости, соединенной с источником затворной жидкости, отличающееся тем, что разделительный поршень выполнен ступенчатой формы и обращен большей ступенью к стороне высокого давления, а меньшей ступенью и корпусом образована уравнительная полость, соединенная с источником затворной жидкости, при этом полость с затворной жидкостью соединена с источником затворной жидкости через обратный клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве уплотнения плунжерного насоса или компенсационного уплотнения соединения типа "труба в трубе".

Известно сальниковое уплотнение плунжерного насоса, состоящее из уплотнительных элементов и полости для подачи промывочной жидкости.

Недостатком уплотнения является необходимость постоянного дозирования в уплотняемую среду затворной жидкости. Это увеличивает утечку затворной жидкости в фазе всасывания, когда перепад давления между рабочей средой и затворной жидкостью максимален.

Известна конструкция сальникового уплотнения, состоящая из корпуса, уплотнительных элементов, охватывающих цилиндрическую уплотнительную поверхность, и размещенного со стороны высокого давления разделительного поршня, отделенного от сальниковых элементов полостью для затворной жидкости. В полость между уплотнительными элементами и разделительным поршнем подается нейтральная жидкость с давлением, превышающим давление уплотняемой среды. Конструкция предусматривает комплексование системы затворной жидкости насосом высокого давления.

В известном техническом решении обеспечивается защита уплотнительных элементов от агрессивного и абразивного воздействия рабочей среды, а также предотвращается ее утечка через уплотнение.

К недостаткам конструкции относятся требование постоянного дозирования затворной жидкости в рабочую среду. Это требует установки специального насоса высокого давления, что создает дополнительные затраты энергии (на 5%), снижает надежность системы в два раза.

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности системы подачи затворной жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что предложено сальниковое уплотнение, содержащее корпус, уплотнительные элементы, охватывающие цилиндрическую уплотнительную поверхность, и размещенный со стороны высокого давления разделительный поршень, отделенный от уплотнительных элементов полостью для затворной жидкости, соединенной с источником затворной жидкости.

Новизна предлагаемой конструкции сальникового уплотнения состоит в том, что разделительный поршень выполнен ступенчатой формы и обращен большей ступенью к стороне высокого давления, а меньшей ступенью и корпусом образована уравнительная полость, соединенная с источником затворной жидкости, при этом полость с затворной жидкостью соединена с источником затворной жидкости через обратный клапан.

На фиг.1 изображена конструкция сальникового уплотнения; на фиг.2 и 3 - циклы работы уплотнения.

Оно состоит из корпуса 1, уплотнительных элементов 2, охватывающих цилиндрическую уплотнительную поверхность 3, и размещенный со стороны высокого давления разделительный поршень 4 ступенчатой формы.

Поршень 4 отделен от уплотнительных элементов полостью 5 для затворной жидкости и образует меньшей ступенью и корпусом уравнительную полость 6, соединенную с источником затворной жидкости. Полость 5 соединена каналом 8 с источником затворной жидкости через обратный клапан 9. Поршень 4 снабжен дополнительным уплотнительным элементом 10.

При минимальном давлении уплотняемой среды в полости 5 и 6 поступает затворная жидкость с давлением, незначительно превышающим уплотняемое, при этом поршень перемещается.

При увеличении давления среды баланс осевых сил дает составляющую, перемещающую поршень 4 в сторону полости 5, клапан 9 закрывается, а часть затворной жидкости из уравнительной полости 6 возвращается в систему. Давление в полости 5 увеличивается до величины, отделяемой отношением площадей торцовых поверхностей поршня 4 со стороны полостей 5 и 6. Таким образом, в полости 5 устанавливается давление, превышающее давление уплотняемой среды, независимо от режима его изменения.

Конструкция может быть использована в качестве сальникового уплотнения плунжерных насосов. В этом случае обеспечивается пульсирующее изменение давления затворной жидкости, синхронно изменяющееся в соответствии с колебаниями давления уплотнительной среды.

П р и м е р. Трехплунжерный насос для циркуляции карбоматных растворов в производстве карбамида имеет сальниковые уплотнения, работающие при пульсирующем давлении от 20 до 320 кг/см². При этом в полость сальника специальным насосом подают конденсат с постоянным давлением 325-330 кг/см². Таким образом перепад давления в фазе всасывания составляет около 310 кг/см², соответственно утечка увеличивается примерно в 30 раз. Кроме того, аварийная остановка вспомогательного насоса вызывает отказ основного из-за износа сальникового уплотнения.

В предлагаемом техническом решении утечка автоматически поддерживается на минимальном уровне с минимальнымси затратами энергии. Устройство может найти применение в компенсационном уплотнении трубопроводов типа "труба в трубе" для обеспечения подачи затворной жидкости при аварийном повышении давления в межтрубном пространстве. При этом разделительный поршень может сопрягаться не с основной уплотняемой поверхностью, а с промежуточной, выполненной в корпусе.