сальниковое уплотнение штока аппарата с высокими параметрами среды

Формула изобретения

1. Сальниковое уплотнение штока аппарата с высокими параметрами среды, содержащее установленную в расточке корпуса опорную втулку, образующую между ней, стенкой расточки корпуса и штоком кольцевые полости с установленными в них уплотняющими элементами, поджатыми нажимными кольцами с помощью прижимного устройства в сторону уплотняющей среды, отличающееся тем, что прижимное устройство выполнено в виде двух частей - фланцевой крышки со шпилечным соединением, оказывающей воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов вокруг штока, и расположенным в расточке корпуса кольцевом диске со шпилечным соединением, оказывающим воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов, примыкающих к стенке расточки корпуса, при этом шпильки первого из указанных соединений свободно проходят через кольцевой диск, а шпильки второго также свободно проходят через фланцевую крышку.

2. Сальниковое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительные элементы вокруг штока содержат жидкометаллическое кольцо.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области уплотнительной техники и непосредственно к сальниковому уплотнению штока аппарата с высокими параметрами среды. Преимущественным объектом использования изобретения является уплотнение штока регулирующего клапана паровой турбины.

В большинстве известных паровых турбин организуется отсос протечек пара вдоль штока регулирующего клапана во вспомогательное теплообменное оборудование, в частности, в подогреватель питательной воды, деаэратор и/или в эжекторный холодильник [1]. Однако утечка пара вдоль штока уменьшает его расход через проточную часть турбины, а это приводит к снижению экономической эффективности ее работы.

Известны сальниковые уплотнения штока в аппаратах с высокими параметрами среды, которые могут быть использованы в т.ч. и для регулирующих клапанов паровой турбины. Известно, в частности, одно из таких сальниковых уплотнений, являющееся ближайшим аналогом настоящего изобретения, содержащее в расточке корпуса опорную втулку с образованием кольцевых полостей между этой втулкой, штоком и корпусом, в которых размещены кольцевые уплотнительные элементы, поджатые нажимными кольцами в сторону уплотняемой среды, и прижимное устройство [2]. Такое уплотнение обладает достаточно высокой уплотняющей способностью. Однако при больших количествах перемещений штока может произойти вынос материала уплотнительных элементов, примыкающих к штоку, что приведет к снижению уплотняющей способности. В известных сальниковых уплотнениях описанного типа не предусмотрена возможность регулирования усилия сжатия уплотнительных элементов, примыкающих к штоку, отдельно от уплотнительных элементов, примыкающих к корпусу, т.к. на них воздействует одно прижимное устройство в виде фланцевой детали. Вместе с тем, усилие сжатия уплотнительных элементов, примыкающих к стенке расточки корпуса, не оказывает влияния на работоспособность сальникового уплотнения, а чрезмерное сжатие уплотнительных элементов вокруг штока приводит к увеличению силы трения при его перемещении и может привести к его заклиниванию.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания сальникового уплотнения штока, детали которого обеспечивали бы раздельное регулирование усилий сжатия уплотнительных элементов, примыкающих к стенке расточки корпуса и охватывающих шток.

Эта задача решается в сальниковом уплотнении штока аппарата с высокими параметрами среды, которое содержит установленную в расточке корпуса опорную втулку, образующую кольцевые полости между ней, стенкой расточки корпуса и штоком с установленными в них кольцевыми уплотнительными элементами, поджатыми нажимными кольцами с помощью прижимного устройства в сторону уплотняющей среды, и в котором, в соответствии с сущностью настоящего изобретения, прижимное устройство выполнено в виде двух частей - фланцевой крышки со шпилечным соединением, оказывающей воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов вокруг штока, и расположенного в расточке корпуса кольцевого диска со шпилечным соединением, оказывающим воздействие на нажимное кольцо уплотнительных элементов у стенки расточки корпуса, при этом шпильки первого из указанных соединений свободно проходят через кольцевой диск, а шпильки второго так же свободно проходят через фланцевую крышку.

В таком уплотнении обеспечивается сжатие с заданным расчетным усилием уплотнительных элементов, примыкающих к стенке расточки корпуса, и независимое регулируемое поджатие уплотнительных элементов, примыкающих к штоку, во время плановых ремонтов.

Предпочтительно, чтобы для уменьшения силы трения при движении штока с обеспечением его высокой степени уплотнения, его уплотнительные элементы вокруг штока содержали жидкометаллическое кольцо, структура которого состоит из графитовой основы с легкоплавким металлом, который после плавления под действием высокой температуры пара надежно удерживается в порах графитовой основы и в зазоре между указанным кольцом, штоком и опорной втулкой благодаря силам поверхностного натяжения, возникающим в капиллярных зазорах.

Сущность настоящего изобретения поясняется следующим далее подробным описанием одного из примеров его осуществления, изображенного на прилагаемом чертеже, который показывает в продольном разрезе верхнюю часть крышки паровой коробки регулирующего клапана паровой турбины с сальниковым уплотнением, согласно изобретению.

Изображенное на чертеже сальниковое уплотнение содержит установленную в расточке 1 крышки 2 клапана опорную втулку 3, образующую кольцевые полости 4, между ней и стенкой расточки 1 крышки 2, и 5, между этой втулкой и штоком 6 клапана. В этих кольцевых полостях 4 и 5 установлены наборы кольцевых уплотнительных элементов. При этом в кольцевой полости 4 эти элементы 7 выполнены из графита, а в кольцевой полости 5 между двумя рядами графитовых элементов 8 расположено жидкометаллическое кольцо 9, выполненное из графитовой структуры с легкоплавким металлом, в частности, оловом.

Для сжатия уплотнительных элементов 7 служит нажимное кольцо 10 и кольцевой диск 11, расположенный в расточке 1 корпуса 2, а для сжатия уплотнительных элементов 8 и 9 - нажимное кольцо 12 и фланцевая крышка 13. Уплотнительные элементы 7 прижимаются к кольцевому выступу расточки 1 крышки 2 шпильками 14, свободно проходящими через фланцевую крышку и опертыми своими буртами 15 в кольцевой диск 11. Уплотнительные элементы 8 и 9 прижимаются к кольцевому выступу основания опорной втулки 3 шпильками 16, свободно проходящими через кольцевой диск 11 и опертыми гайками 17 во фланцевую крышку 13.

Описанное уплотнение работает, как и другие известные аналогичные сальниковые уплотнения. Уплотнительные элементы 7 находятся под постоянным усилием сжатия, определяемым расчетным значением.

Вместе с тем, благодаря изобретению усилие сжатия уплотнительных элементов 8 и 9 может подвергаться независимой регулировке. Это может быть необходимо при выносе материала запирающих слоев графитовых элементов 8 с уменьшением в них давления и вытеснением в их зазоры расплавленного легкоплавкого металла.

Источники информации

1. Трухний А.Д. Стационарные паровые турбины. М., 1990 г., стр.177-178.

2. Авт. св. СССР № 1233591, F 16 J 5/18, 1986 г.