Уплотнение для гидромашины

 

Использование: в затворах гидротехнических сооружений. Сущность изобретения: уплотнительный элемент выполнен из эластомера и прикреплен к одной из уплотняемых деталей. Элемент выполнен составным из пластин, торцевые поверхности которых скреплены между собой и снабжены не менее чем одним стержнем с закрепленными на нем концевыми упорами. Опорные поверхности упоров контактируют с торцевыми поверхностями крайних пластин. Пластины выполнены из эластомера, армированного кордом, их торцевые поверхности соединены клеевым соединением. Контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин. Один из упоров закреплен на стержне резьбовым соединением. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в уплотнениях дисковых затворов и направляющих аппаратах гидротурбин, а также в затворах гидротехнических сооружений.

Известно уплотнение дискового затвора, состоящее из профилированного резинового шланга (или шнура), установленного в пазу корпуса затвора (Справочник по гидротурбинам. / Под ред. чл.-корр. АН СССР Н.Н.Ковалева. Л. : Машиностроение, 1984, с. 297, рис. VIII.4-VIII.5).

При крайнем "закрытом" положении диска во внутрь шланга подается под давлением воздух, вследствие чего свободная поверхность шланга (уплотнительная кромка) прижимается к соответствующей поверхности диска и тем самым устраняет технологические зазоры между корпусом затвора и диском, предотвращая протечки воды из напорного трубопровода в проточную часть гидротурбины при техническом обслуживании или при производстве ремонтных работ.

Из опыта эксплуатации дисковых затворов известно, что в процессе длительного нахождения гидротурбины в ремонте нижняя часть затвора заиляется взвешенными частицами, которые проникают в неуплотненную часть зазора между периферийной поверхностью диска и корпусом затвора. При открытии эти отложения препятствуют перемещению диска, вызывая на резиновой поверхности уплотнения механические усилия, которые приводят к частичному разрушению уплотнительной кромки шланга.

Кроме того, при длительном контакте резиновой поверхности шланга с поверхностью диска, шланг под воздействием коррозии как бы "прикипает" к поверхности диска, и при открытии дискового затвора на контактирующую поверхность шланга воздействуют дополнительные механические усилия, которые при многократном использовании затвора разрушают уплотнительную поверхность резинового шланга, и уплотнение выходит из строя.

При отсутствии на гидростанции запасных резиновых шлангов произвести ремонт уплотнения дискового затвора практически невозможно, так как такие шланги изготавливаются только специализированными заводами резино-технических изделий. Поэтому в случае выхода из строя уплотнения дискового затвора приходится опорожнять весь напорный трубопровод и останавливать все подключенные к данному трубопроводу гидротурбины, что приводит к значительным простоям гидроагрегатов и, следовательно, к недовыработке электроэнергии.

Таким образом, недостаточная износостойкость и полное отсутствие ремонтопригодности резиновых шлангов в условиях эксплуатации гидроэлектростанций являются основным недостатком известных уплотнений для дисковых затворов.

Из упомянутого выше "Справочника по гидротурбинам" (с. 99-101, рис. IV. 4) известно уплотнение направляющего аппарата гидротурбины, состоящее из профилированного резинового шнура, установленного в пазу лопатки направляющего аппарата.

Однако при высоких напорах (свыше 60 м вод. столба) имеют место случаи выдавливания резинового шнура из пазов лопаток направляющего аппарата. Кроме того, при эксплуатации гидротурбины на резиновый шнур воздействуют случайные предметы и взвешенные абразивные частицы, проходящие через направляющий аппарат вместе с потоком воды, что приводит к износу резинового шнура, выходу из строя уплотнения и к непроизводительным потерям воды при закрытом направляющем аппарате гидротурбины.

При отсутствии на гидроэлектростанции запасного резинового шнура произвести ремонт уплотнения направляющего аппарата практически невозможно, поскольку, как и в случае с уплотнением дискового затвора, профилированные резиновые шнуры изготавливаются специализированными заводами резино-технических изделий.

Следовательно, описанное выше уплотнение направляющего аппарата ненадежно в работе и не обладает ремонтопригодностью в условиях эксплуатации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является уплотнение лопатки направляющего аппарата гидромашины, содержащее уплотняющий элемент, размещенный в пазах одной из контактирующих деталей и выполненный составным из колец, контактирующих торцевыми поверхностями (авт.св. СССР N 894213, кл. F 03 B 3/18, 1979).

Указанное уплотнение для гидромашины обладает высокой ремонтопригодностью, так как кольца уплотняющего элемента могут быть легко изготовлены в условиях эксплуатации.

Однако уплотнение по авт.св. N 894213 не обеспечивает надежной герметизации при закрытом направляющем аппарате, так как торцевые поверхности колец не зафиксированы одно относительно другой и не уплотнены между собой, вследствие чего при закрытом направляющем аппарате между торцевыми поверхностями колец возникают значительные протечки воды в виде свищей, что наряду с непроизводительными потерями воды вызывает интенсивный износ торцевых поверхностей колец уплотняющего элемента.

Кроме того, сборка уплотняющего элемента осуществляется вследствие конструктивных особенностей уплотнения, непосредственно в пазах лопаток направляющего аппарата, как правило, в тесных и неудобных условиях проточной части гидротурбины, что существенно осложняет технологию монтажа уплотнения и увеличивает трудоемкость ремонтных работ.

Таким образом, низкая надежность работы и сложная технология сборки уплотняющего элемента являются основными недостатками уплотнения по авт.св. N 894213.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Это достигается тем, что в уплотнении для гидромашины, содержащем уплотнительный элемент, выполненный составным из контактирующих торцевыми поверхностями пластин и прикрепленный к одной из уплотняемых деталей гидромашины, уплотнительный элемент снабжен одним стержнем или более, имеющим концевые упоры, контактирующие опорными поверхностями с соответствующими торцевыми поверхностями пластин, выполненных из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты, и закрепленных между собой посредством клеевого соединения, при этом контуры концевых упоров в поперечном сечении идентичны контуру пластин и по крайней мере один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать ввод, что заявляемое уплотнение для гидромашины отличается тем, что уплотнительный элемент снабжен одним стержнем или более, стержень имеет концевые упоры, опорные поверхности упоров контактируют с соответствующими торцевыми поверхностями пластин, пластины выполнены из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты, торцевые поверхности пластин закреплены между собой посредством клеевого соединения, контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин, один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом уплотнении и признать заявляемое устройство соответствующим критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображено предлагаемое уплотнение, в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А (развертка) на фиг. 1; на фиг. 3 - вид по стрелке Б на фиг. 2 на торец уплотнения; на фиг. 4 - в разрезе вариант конструктивного выполнения упомянутого уплотнения с увеличенным количеством стержней.

Уплотнение для гидромашины, изображенное на фиг.1-3, состоит из пластин 1, стержня 2 и концевых упоров 3, имеющих в поперечном сечении форму, идентичную с формой пластин.

Пластины 1, выполненные из армированного кордом эластомера, например из транспортерной ленты, установлены на стержне 2 так, что торцевые поверхности пластин 1 плотно прижаты одна к другой за счет воздействия одного из концевых упоров, закрепленного на стержне 2 посредством резьбового соединения. Кроме того, торцевые поверхности пластин 1 закреплены между собой посредством клеевого соединения.

Крепление уплотнения к корпусу 4 гидромашины, например дискового затвора, осуществляется с помощью прижимных планок 5 и винтов 6.

При закрытом дисковом затворе пластины 1 контактируют с наружной поверхностью диска 7.

Предлагаемое уплотнение работает следующим образом.

При перекрытии проточной части гидромашины, например при закрытии дискового затвора, периферийная поверхность диска 7 воздействует на соответствующие открытые поверхности пластин 1, которые, деформируясь, плотно прижимаются к наружной поверхности диска 7, перекрывая тем самым технологические зазоры между корпусом 4 и диском 7, при этом наличие в уплотнении стержня 2 исключает возможность вырыва уплотнительного элемента из корпуса затвора под действием давления воды.

Так как пластины 1 установлены на стержне 2, и их торцевые поверхности плотно прижаты одна к другой концевыми упорами 3 и склеены между собой, то при деформации пластин 1 диском 7 практически исключается появление щелей между торцевыми поверхностями пластин, и, следовательно, предотвращаются протечки воды между пластинами, благодаря чему существенно повышается надежность работы уплотнения.

Выполнение пластин 1 из эластомера, армированного кордом, например из транспортной ленты, обеспечивает повышение износостойкости уплотнения.

Поскольку стержень 2 и концевые упоры 3 обеспечивают возможность сборки уплотнительного элемента в условиях ремонтных мастерских, то существенно упрощается установка уплотнительного элемента в корпусе 4 дискового затвора, и, следовательно, достигается повышение технологичности монтажа уплотнения.

Таким образом, использование предлагаемого уплотнения позволяет повысить надежность работы уплотнения за счет исключения протечек между торцевыми поверхностями пластин и повышения износостойкости, а также обеспечить повышение технологичности монтажа за счет возможности изготовления и сборки уплотнительного элемента в условиях ремонтных мастерских.

Формула изобретения

1. УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ГИДРОМАШИНЫ, содержащее уплотнительный элемент, выполненный из эластомера и прикрепленный к одной из уплотняемых деталей гидромашины, отличающееся тем, что уплотнительный элемент выполнен составным из пластин, торцевые поверхности которых скреплены между собой и снабжены не менее чем одним стержнем с закрепленными на нем концевыми упорами, опорные поверхности которых контактируют с торцевыми поверхностями крайних пластин.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что пластины выполнены из эластомера, армированного кордом, например из транспортерной ленты.

3. Уплотнение по пп.1 и 2, отличающееся тем, что торцевые поверхности пластин скреплены между собой посредством клеевого соединения.

4. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что контур концевых упоров в поперечном сечении идентичен контуру пластин.

5. Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что по крайней мере один из концевых упоров закреплен на стержне посредством резьбового соединения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4