199954. lajstromszámú szabadalom • Csúszógyűrűs tömszelence nyomás, vagy vákuum alatt üzemelő vegyipari berendezések forgó tengelyének szivárgásmentes tömítésére
1 HU 199954 B 2 A találmány tárgya csúszógyűrűs tömszelencc nyomás vagy vákuum alatt üzemeld vegyipari berendezés forgó tengelyének szivárgásmentes tömítésére, álló és forgó gyűrűkkel, valamint köztük elrendezett, a forgó tengelyre kúpos szorítóelcmmei rögzített rugalmas O-gyűrűkkel és ezeket befoglaló házzal. Ismeretes, hogy a vegyiparban, gyógyszeriparban, autóiparban, repülőiparban évtizedek óta törekednek megbízható, üzembiztos tömítések kialakítására. A tömítések egyik különleges fajtája a forgó tengelyek tömítése, melynek általában nyomás, illetve vákuum alatti gyakran korróziós, illetve mérgező hatású folyadékok gőzök és gázok szivárgását kell megakadályozni. A kitűzött cél az volt, hogy a hagyományos tömítőzsínóros tömszelencék helyett korszerűbb tömítést fejlesszenek ki. A tömítőzsínóros tömszelence, bár alkalmas volt forgó és axiális mozgást végző tengelyek tömítésére, rendszeres zsírzást, tömszelencés fedél utánhúzást és periódikus zsínórcserét igényelt. A műszaki probléma megoldására már a századfordulón történtek kísérletek az Egyesült Államokban. Ismeretes, hogy a John Crane amerikai vállalat szabadalmaztatott elsőként úgynevezett csúszógyűrűs tömítéseket. A korszerű technika követelményeit elégítették ki a két világháború között kifejlesztett csúszógyűrűs tömszelencék. Az olajipar, vegyipar, gyógyszeripar igényelte a technológiai üzemvitel szempontjából megbízható tömszelencék továbbfejlesztését. Szükség volt magasnyomású gázok, gőzök, korrozív folyadékok megbízható tömítésére. Nyomástartó edények, autóklávok, szivattyúk forgó keverőtengelye mentén keletkező legkisebb szivárgás is környezetszennyező hatású, veszélyt jelent, elsősorban az ott dolgozókra, de az üzemi és természeti környezetre is. Az elmúlt évtizedekben ismertté váltak a korszerű csúszógyűrűs tömszelencék. Anyagválaszték és konstrukciós kivitel szempontjából ezek több száz változata ismert. Közös azonban, hogy valamennyi kivitelnél megtalálható az úgynevezett forgó csúszógyűrű, az álló tömítőgyűrű, a rugózó elem és a statikus elem. A tömítés az álló és forgó gyűrűk finomra megmunkált (általában "leppelt"), egymáson csúszó felületei között valósul meg. A beépített rugózó elem axiális irányban hat és biztosítja a csúszó felületek állandó érintkezését. A statikus elem általában rugalmas műanyagból, például teflonból kialakított 0-gyűrű, mely a forgó gyűrű és a tengely, illetve az álló gyűrű és a tömszelence ház közötti tömítést biztosítja. A tömítést az egymáson elcsúszó gyűrűk között kialakított folyadékfilm valósítja meg. A folyadékfilm állandó biztosítása döntő feltétele a tömszelence megbízható működésének. A folyadékfilm nemcsak kedvező kenési, de hatékony hűtési tulajdonságokkal is kell, hogy rendelkezzék. Kenőfolyadékként sok esetben szilikonolajat alkalmaznak. A feldolgozott anyag többnyire korrózív kémhatású, esetleg abrazív anyagot is tartalmaz, ezért önmagában nem alkalmas folyadékfilm létrehozására. A tömszelence gyártók ezért elkülönített zárófolyadék rendszert kapcsolnak a tömszelencéhez, melyben a zárófolyadék úgynevezett termoszifon elv alapján vagy külső aggregát segítségével cirkulál, biztosítva ezzel a csúszófelületek közötti kenést és hűtést. A zárt folyadékrendszer kellően tisztán tartható. A zárófolyadék túlnyomása akadályozza meg a feldolgozandó anyag beszivárgását a tömszelence belső terébe. Ilyen megoldásokat ismertetnek például a DE PS 22 33 381 és a DE PS 22 28 296 sz. szabadalmi leírások. Ezek a csúszógyűrűs tömszelencék zárt egységet alkotnak és üzemelésük nem igényel állandó karbantartást. Bár az ismert csúszógyűrűs tömítési rendszerek nagyságrendi előrehaladást jelentettek a hagyományos tömítési rendszerekhez, az elmúlt években hibák is jelentkeztek, különösen a magasabb hőmérséklet és nyomástartományban üzemelő készülékeknél. Legfőbb hiányosság, hogy a zárt rendszer nem teszi lehetővé a belső csúszó felületek időszakos ellenőrzését. A leggondosabb szerelés és üzemelés mellett is kialakul ugyanis bizonyos kopás a csúszó felületeken. A bekövetkező kopás rendszerint egyenlőtlen, mely helyi túlmelegedéshez vezet. Ennek következtében a kenő folyadékfilm megszakad és úgynevezett száraz futás következik be. A szárazon futó felületrészek helyi túlmelegedést okoznak, így a csúszó vagy álló gyűrű megreped, illetve eltörik. Ilyenkor súlyos üzemzavar keletkezik, a szivattyút vagy keverőberendezést azonnal le kell állítani. A keverőrendszert és a tömszelencét bonyolult módon szét kell szerelni, mert a törött gyűrűt csak ily módon lehet cserélni. A váratlanul bekövetkezett meghibásodás nemcsak termeléskiesést okoz, de legtöbbször a feldolgozott vegyianyag is használhatatlanná válik, mivel a zárófolyadék bekerül a munkatérbe és megfordítva, a vegyianyag bekerül a tömszelence ház belső terébe, mely drága tömszelence más kényes alkatrészét is tönkreteszi. Az ismert tömszelencetípusok legfőbb hátránya tehát, hogy a meghibásodás váratlanul következik be, a természetes vagy egyenlőtlen kopás nem követhető figyelemmel, a hűtési rendszerek nem nyújtanak kellő biztosítékot a csúszó felületek hosszú időn át történő egyenletes hűtésére. A csúszó felületek ellenőrzése csak a bonyolult rendszer teljes szétszerelésével valósítható meg. A jelen találmánnyal az említett hiányosságok kiküszöbölése a célunk és olyan csúszógyűrűs tömszelence kialakítása, amely kényszerpályás zárófolyadék cirkuláltató rendszerrel van ellátva és lehetővé teszi a kényes csúszófelületek időszakos ellenőrzését anélkül, hogy a berendezést hosszabb időre szerelés miatt le kellene állítani. A kitűzött feladatot úgy oldottuk meg, hogy az álló és forgó gyűrűket, valamint közöttük elrendezett, a forgó tengelyre kúpos szorítóelemmel rögzített rugalmas O-gyűrűket és ezeket befoglaló házat tartalmazó tömszelencében a talál5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
