RS61468B1 - Uređaj za zaptivanje - Google Patents

Description

Opis

Pronalazak se odnosi na uređaj za zaptivanje, prema glavnom zahtevu 1.

Ovakvi uređaji za zaptivanje primenjuju se naročito tamo gde se koriste agregati sa fluidima koji se nalaze pod visokim pritiskom (200 do 4000 bara).

Zbog ekstremnih uslova rada koji vladaju u takvim okolnostima, dolazi do zaptivanja sastavnih delova koji se mogu kretati jedan ka drugom, dakle zavisno od samog tipa, vrši se zaptivanje propusta između cilindričnog unutrašnjeg tela i spoljašnje omotača, sa minimalnim trenjem, pri čemu je poželjno da se ono vrši čaurom koja se sastoji od nekog obojenog metala, a koja je, zaptivajući propust, pozicionirana između zida bušotine spoljašnje omotača i unutrašnjeg tela.

Time se sprečava curenje, sistemski uslovljeno, koje dovodi do znatnog gubitka energije. Tako se na primer kod pritiska fluida od 2000 bara kod sistemski optimizovanog, poznatog uređaja za zaptivanje beleži količina curenja od oko 600 ml/min, a kod pritiska fluida od 3000 bara, količina curenja od oko 1200 ml/min. Takvi rezultati se svakako kose sa optimizovanim pogonom agregata u ekonomskom pogledu.

Tome treba pridodati i to da se jakim curenjem izaziva eroziono habanje svih uključenih sastavnih delova, koje ima za posledicu relativno kratak životni vek, kao i troškove popravke i zastoja pogona koji iz njega proizlaze.

Pritom se u agregatima koriste uređaji za zaptivanje kod kojih se kretanje unutrašnjeg omotača u odnosu na spoljašnji odvija aksijalno ili rotaciono.

Rotacioni agregat može biti realizovan, na primer, kao rotacioni pogon za hidraulični alat. Ako rotacioni pogon radi na električni pogon, spoljašnji omotač je povezan sa rotorom koji se nalazi u interakciji sa statorom, dok se, s druge strane, fiksirano unutrašnje telo sastoji od jednog omotača kroz koji se sprovodi fluid koji se nalazi pod visokim pritiskom.

U patentima DE 10316 730 A1, DE 19951 317 A1 i JP H09 predstavljen je sistem za zaptivanje za rotacione procese koji, nasuprot tipu, obuhvata prstene za zaptivanje koji se dodiruju u cilju zaptivanja.

Iz patenta EP 2083 200 A1 poznat je sistem za zaptivanje za rotacione procese gde se vrši zaptivanje propusta između rotora i statora. Na stator je postavljena perforirana ploča, prožeta otvorima, zahvaljujući kojima je omogućen protok tečnosti između tečnosti pod pritiskom, prisutne u zaptivenom propustu, i jedne od komora, međusobno odvojenih mostićima, na zadnjoj strani ploče, okrenutoj ka statoru.

Iz patenta JP S49120953 U poznat je još jedan sistem za zaptivanje za rotacione procese sa zaptivanjem propusta između rotora i statora kod koga se između rotora i statora umeće veći broj prstenastih tela za zaptivanje što dovodi do toga da se ona aksijalno različitom jačinom pribijaju, jedno uz drugo, usled visokog pritiska, prisutnog na čeonoj strani, pa se tako pritisak u aksijalnom pravcu povećava od tela za zaptivanje do tela za zaptivanje.

U osnovi predmetnog pronalaska nalazi se zadatak da se usavrši uređaj za zaptivanje navedenog tipa tako da se poboljša efekat zaptivanja.

Ovaj zadatak se rešava uređajem za zaptivanjem sa odlikama navedenim u patentnom zahtevu 1.

Kako se na veliko iznenađenje pokazalo, predmetnim pronalaskom se postiže znatno manje curenje budući da, za razliku od uređaja za zaptivanje poznatih iz stanja tehnike prakse, ovde gotovo više nije moguće pogonski uslovljeno širenje prstenaste ploče.

[0014] Pritom se fluid koji se nalazi pod visokim pritiskom između unutrašnjeg tela i čaure doprema odgovarajućim komorama kroz prolazne otvore, predviđene na samim komorama, što rezultira profilom pritiska u komorama, koji prati profil pritiska prstenastog propusta. Ovim gotovo potpunim ujednačavanjem unutrašnjeg i spoljašnjeg pritiska gotovo se u potpunosti sprečava širenje propusta. Pritom se određenim brojem komora može optimizovati ujednačavanje pritiska.

Pozicioniranjem i rasporedom komora, kao i prolaznih otvora može se uticati na širenje propusta između čaure i unutrašnjeg tela pri čemu je na svakoj komori predviđen barem jedan prolazni otvor.

Umesto izjednačavanja pritiska na osnovu proticanja fluida, spoljašnji pritisak koji deluje na čauru može se dovesti pomoću eksterne pumpe kojom se fluid pod određenim pritiskom doprema u komore, pa su u tom slučaju izlišni prolazni otvori. U idealnom slučaju ovaj spoljašnji pritisak odgovara unutrašnjem pritisku u prstenastom propustu između unutrašnjeg tela i čaure. Spoljašnji pritisak se može pritom odgovarajućim regulisanjem pumpe prilagoditi unutrašnjem pritisku koji se treba prethodno utvrditi.

Dok se do sada, kao što je pomenuto, količina curenja neproporcionalno povećavala sa porastom pritiska, ovde je pak uklonjen takav neproporcionalni porast curenja uslovljenog radnim pritiskom. Tj. dopušteni radni pritisak orijentiše se samo prema graničnim vrednostima izdržljivosti sastavnih delova tako da su moguće veće širine u odnosu na poznate načine zaptivanja.

U poređenju sa prethodno pomenutom količinom curenja, poznatom iz stanja tehnike, sada količina curenja pri pogonskom pritisku od 2000 bara iznosi oko 90 ml/min, a pri pogonskom pritisku od 3000 bara otprilike isto, naime oko 92 ml/min.

Osim vidno smanjene količine curenja koja na osnovu time smanjenog gubitka energije omogućuje suštinski poboljšani ekonomski rad agregata, ovim pronalaskom se povećava znatno i životni vek uređaja za zaptivanje koji je uzročno uslovljen smanjenim opterećenjem, a samim tim i smanjenim habanjem uključenih sastavnih delova.

Kao što su ogledi pokazali, kod uređaja za zaptivanje, poznatog iz stanja tehnike, količina curenja se povećava pri pogonskom pritisku od 2500 bara nakon otprilike 125 sati na 1600 ml/min, kod pri većem pritisku od 2600 bara i istoj dužini rada kod novog uređaja za zaptivanje količina curenja iznosi oko 150 ml/min, dakle svega otprilike 9 %.

Sve u svemu, predmetni pronalazak nudi znatno poboljšanje po pitanju ekonomičnosti pogona agregata, opremljenim ovim uređajem za zaptivanje.

S jedne strane, zbog već pomenutog smanjenog gubitka energije, a s druge strane zbog dužeg životnog veka, uključeni sastavni delovi moraju se menjati znatno ređe nego što je to do sada bio slučaj. Ovo je od naročite prednosti kod primene uređaja za zaptivanje kod električnog rotacionog pogona budući da radovi demontiranja tj. montiranja iziskuju visoke troškove.

Ostale pogodne realizacije predmetnog pronalaska naznačene su u drugim zahtevima.

Primeri realizacije predmetnog pronalaska opisaće se u nastavku na osnovu priloženih crteža.

Prikazane su:

Slika 1 uređaj za zaptivanje iz stanja tehnike u uzdužnom preseku

Slika 2 uređaj za zaptivanje prema predmetnom pronalasku, opremljen rotacionim pogonom, u uzdužnom preseku

Slika 3 detalj rotacionog pogona, takođe u uzdužnom preseku

Slika 4 uvećani prikaz odeljka detalja sa slike 3, u uzdužnom preseku

Slika 5 još jedan uvećani prikaz odeljka sa slike 4

Slika 6 još jedan primer realizacije predmetnog pronalaska, takođe u uzdužnom preseku

Na slici 1 predstavljen je uređaj za zaptivanje, poznat iz stanja tehnike (vidi npr. DE 92 16 438U), sa unutrašnjim telom 6, realizovanim u vidu omotača, čaurom 8 kojom je obavijen, a koja je smeštena u spoljašnjem omotaču 7, zaptivajući propust, pri čemu se između unutrašnjeg tela 6 i čaure 8 obrazuje prstenasti propust. Pritisak fluida, koji se treba zaptivanjem zaustaviti, izaziva kod ove konstrukcije širenje srednjeg omotača, što dovodi od povišenog curenja.

Na slici 2 je predstavljen električni rotacioni pogon za hidraulični alat, sa kućištem 1, statorom 2 koji je u njemu postavljen fiksiran da se ne može okretati, kao i rotorom 3 u kome se spoljašnji omotač 7 drži tako da se ne može rotirati, a kroz koji se može sprovesti fluid koji se nalazi pod visokim pritiskom (˃2000 bara), a koji se može dopremiti priključkom 4 za fluid.

Spoljašnji omotač 7 je sastavni deo uređaja 5 za zaptivanje prema ovom pronalasku, i on se može jasnije videti u uvećanom prikazu na slikama 3-6.

Simetrično spoljašnjem omotaču 7, kao naredni sastavni deo uređaja 5 za zaptivanje postavljeno je unutrašnje telo 6, smešteno u spoljašnjem omotaču 7 koje se može kretati u odnosu na spoljašnji omotač 7. Tj. na ovom primeru unutrašnje telo 6, realizovano kao aksijalno prohodni, otvoreni omotač, spojeno je, fiksirano u pogledu rotacije, sa priključkom 4 za fluid, a samim tim i sa kućištem 1, dok se spoljašnji omotač 7 može okretati.

Između spoljašnjeg omotača 7 i unutrašnjeg tela 6, postavljena je čaura 8, zaptivajući propust, pri čemu je poželjno da se čaura 8 sastoji od nekog nerđajućeg čelika ili nekog drugog pogodnog materijala npr. keramike ili tome slično.

Prema predmetnom pronalasku, između čaure 8 i spoljašnjeg omotača realizovane su komore 9 koje su bočno ograđene zaptivkama 11, pri čemu se zaptivka 11 sastoji od prstena 13 za zaptivanje, na primer nekog prstena u obliku slova O, koji drži držač 12.

Dalje, čaura 8 obuhvata radijalno ili koso usmerene prolazne otvore 10 koji se, polazeći od prstenastog propusta 15, obrazovanog između unutrašnjeg tela 6 i čaure 8, ulivaju u neku od komora 9. Ovo se naročito jasno može videti na slikama 4 i 5.

Za realizaciju komora, predviđeni su prsteni 14, kod primera prikazanog na slikama 3-5, koji naležu na zid spoljašnjeg omotača 7 i koji su dimenzionirani tako da je njihov čist prečnik veći od spoljašnjeg prečnika čaure 8, tako da se komore 9 obrazuju između prstena 14 i čaure 8. Same zaptivke 11 pritom naležu kako na zid spoljašnjeg omotača 7 tako i na čauru 8.

Naredna varijanta realizacije komora 9 predstavljena je na slici 6. Umesto prstena 14, čaura 8 je realizovana sa useklinama u vidu žlebova pomoću kojih se obrazuju komore 9 u interakciji sa zidom spoljašnjeg omotača 7. Pritom su držači 12 zaptivki 11 predstavljeni kao jedna celina sa čaurom 8 koja naleže uz unutrašnji zid spoljašnjeg omotača 7.

Na ovom primeru, komore se ređaju duž obima tj. obrazuju prstenasti prostor. Međutim, takođe je zamislivo da se duž obima predvidi po više komora 9, pri čemu se u svakom slučaju barem jedan prolazni otvor uliva u odgovarajuću komoru 9.

Umesto rotacionog kretanja spoljašnjeg omotača 7 u odnosu na unutrašnje telo 6, kakvo je prisutno kod rotacionog pogona, prikazanog na ovom primeru, moguće je da se ovo kretanje odvija i aksijalno, pri čemu je onda i unutrašnje telo 6 izrađeno od nekog punog materijala na primer od vratila ili šipke.

Podrazumeva se da se predmetni pronalazak može realizovati kako sa akslijalno ili rotaciono pokretljivim spoljašnjim omotačem 7 i fiksnim unutrašnjim telom 6, tako i sa aksijalno ili rotaciono pokretljivim unutrašnjim telom 6 i fiksnim spoljašnjim omotačem 7.

Lista pozivnih oznaka

1 kućište

2 stator

3 rotor

4 priključak za fluid

5 uređaj za zaptivanje

6 unutrašnje telo

7 spoljašnji omotač

8 čaura

9 komora

10 prolazni otvor

zaptivka

držač

prsten za zaptivanje prstenasti segment prstenasti propust

Claims (9)

Patentni zahtevi

1. Uređaj za zaptivanje, sa čaurom (8) koja je, zaptivajući propust, postavljena između spoljašnjeg omotača (7) i unutrašnjeg tela (6), naznačen time, što su između čaure (8) i graničnog spoljašnjeg omotača (7) predviđene komore (9), bočno ograđene zaptivkama (11) koje se mogu ispuniti fluidom koji je pod pritiskom, pri čemu se svaka zaptivka sastoji od prstena (13) za zaptivanje, koji drži držač (12), a koji se podupire s jedne strane unutrašnjim zidom spoljašnjeg omotača (7), a s druge strane čaurom (8).

2. Uređaj za zaptivanje prema zahtevu 1, naznačen time, što čaure (8) obuhvataju poželjno radijalno usmerene prolazne otvore (10) koji se ulivaju u komore (9).

3. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je na svakoj komori (9) predviđen barem jedan prolazni otvor (10).

4. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je svaka komora (9) realizovana kao prstenasti prostor duž obima.

5. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što je predviđeno više komora (9), raspoređenih duž obima.

6. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što se spoljašnji omotač (7) može okretati ili aksijalno pomerati prema unutrašnjem telu (6).

7. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što su za realizaciju komora (9) predviđeni prsteni (14) koji naležu uz unutrašnji zid spoljašnjeg omotača (7).

8. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što za realizaciju komora (9) čaura (8) obuhvata usekline u vidu žlebova koji su u aksijalnom pravcu čaure (8) ograđeni priljubljenim držačem (12).

9. Uređaj za zaptivanje prema nekom od prethodnih zahteva, naznačen time, što su komore (9) povezane sa pumpom preko koje se može dopremiti fluid pod pritiskom.

1