Гідравлічне ущільнення вала

Реферат: Гідравлічне ущільнення вала містить насадку, що прикріплена до вала і обертається разом з ним, та корпус ущільнення, в порожнині якого знаходиться мастило. Корпус гідравлічного ущільнення нерухомо приєднаний до корпусу реактора, а з внутрішньої сторони корпусу ущільнення розташований конічний відбійник; площа поверхні дзеркала мастила виконана з можливістю регулювання. UA 72530 U (54) ГІДРАВЛІЧНЕ УЩІЛЬНЕННЯ ВАЛА UA 72530 U UA 72530 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі машинобудування і може бути використана в компресійному обладнанні, в реакторах хімічних виробництв та ферментерах, які застосовуються для культивування мікроорганізмів, клітин рослин і тварин. Відомі способи ущільнення валів перемішуючих пристроїв у вигляді сальників з графітним ущільнюючим шнуром та типових торцевих ущільнень, які містять набір графітових та фторопластових кілець. Суттєвим недоліком вищезгаданих способів для ущільнення валів є просочення мастильних матеріалів у внутрішню порожнину. Проникнення мастильних матеріалів забруднює реакційну суміш, культуральну рідину або повітря, що транспортується. Процес обертання вала супроводжується значним підвищенням температури за рахунок пар тертя. Порушення герметичності у ферментері призводить не тільки до контамінації культуральної рідини, але і може бути джерелом інфікування оточуючого середовища (Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-технологического и природоохранного оборудования. Справочник. - Т.1). В корисній моделі на спосіб ущільнення рухомого вала (UA № 33096 U, F04D29/08, 11.06.2008, Бюл. № 11) запропоновано використовувати магнітну рідину, на яку впливає тиск речовини, що нагнітається в простір між магнітною рідиною та кільцевим ущільнювальним елементом. Недоліком даного способу є ненадійність підтримки стабільних функцій магнітної рідини під час її обертання та використання пари тертя з бабітовою контактною поверхнею. Найбільш близьким способом до запропонованого є спосіб, що реалізується при роботі гідравлічного ущільнення, що використовується для герметизації двувалової системи турбінного двигуна (US № 6164658 A, F16J15/447, 26.12.2000). Один з валів, що обертається, має прикріплену до його поверхні втулку з диском, до іншого вала за допомогою різьбового з'єднання прикріплюється елемент U-подібної форми, як ущільнююча рідина використовується термостійке мастило. При обертанні валів під дією відцентрової сили мастило зосереджується у порожнині елемента U-подібної, створюючи гідравлічне ущільнення (бар'єр між ділянками турбіни з різним тиском). Дане гідравлічне ущільнення є найбільш близьким до корисної моделі. Дане гідравлічне ущільнення не може працювати в тому випадку, коли один з валів стає нерухомим і не може бути використане при ущільненні валів реакторів коли гідравлічне ущільнення зв'язане з кришкою реактора. Наявність елемента типу поршневе кільце може призвести до втрат потужності на тертя між елементами валів, що обертаються з різними швидкостями. Також недоліком даного способу є необхідність постійного доливання мастила після зупинки турбіни. Задачею, на вирішення якого спрямована корисна модель, що заявляється, є створення такого способу ущільнення, при якому забезпечується надійність герметизації ущільнення при зміні тиску. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення вузла введення вертикального вала перемішуючого пристрою у порожнину реактора або компресора шляхом використання гідравлічного затвора з регульованою площею дзеркала мастила, розділеного кільцем пристрою, що обертається. Регульована поверхня дзеркала внутрішньої порожнини ущільнення вибирається таким чином, щоб забезпечити гідравлічне ущільнення при зміні різниці тисків в реакторі і зовнішньому середовищі, яке сполучається з периферійною зоною дзеркала мастила. Прикладом зміни різниці тисків може бути підвищення тиску в реакторі при паровій стерилізації. Мастило завантажується у зону гідравлічного ущільнення періодично, враховуючи можливість утворення емульсії під час парової стерилізації. На кресленні зображений вигляд гідравлічного ущільнення валу в аксонометрії з розрізом. Для регулювання співвідношення площ дзеркала мастила S1, і S2 передбачено використання змінних насадок 1 (креслення), які кріпляться до ступиці 2 за допомогою різьбового з'єднання. Насадка 1 представляє собою циліндр прикріплений різьбовим з'єднанням до ступиці вала 2, а нижня частина занурена у мастило. Невід'ємною умовою роботи гідравлічного ущільнення є вертикальне розташування вала. Корпус гідравлічного ущільнення 3 являє собою циліндр з трапецієподібною верхньою частиною, куди вводиться насадка, що кріпиться до монтажної площадки 4 кришки реактора. З внутрішньої сторони корпусу ущільнення розташований конічний відбійник 5, який унеможливлює потрапляння мастила у внутрішню порожнину реактора. Принцип роботи У разі використання гідравлічного ущільнення у ферментері робота здійснюється наступним чином: після проведення робіт по миттю внутрішньої поверхні ферментера проводиться термічна стерилізація насиченою водяною парою. Парова фаза, що заповнює ферментер, 1 UA 72530 U 5 10 створює тиск над поверхнею S2. Протидію внутрішньому тиску створює сила, яка формується атмосферним тиском. Баланс сил дії та протидії витікає з залежності F1=F2, де F1=S1p1 і F2=S2p2, звідки S1p1=S2p2. Після закінчення стерилізації, в процесі роботи при обертанні вала перемішуючого пристрою насадка обертається в середині корпусу, при чому бокова поверхня насадки розділяє загальну поверхню мастила на дві зазначені зони S1 і S2. В тому випадку, коли відцентрові сили призводять до підйому мастила по внутрішній поверхні корпусу 3 і трапецієподібна частина не забезпечує утримання мастила в порожнині корпусу ущільнення, спрацьовує конічний відбійник 5, який не припускає потрапляння мастила у порожнину реактора. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Гідравлічне ущільнення вала, яке містить насадку, що прикріплена до вала і обертається разом з ним, та корпус ущільнення, в порожнині якого знаходиться мастило, яке відрізняється тим, що корпус гідравлічного ущільнення нерухомо приєднаний до корпусу реактора, а з внутрішньої сторони корпусу ущільнення розташований конічний відбійник; площа поверхні дзеркала мастила виконана з можливістю регулювання. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2