Лабиринтный импеллер

 

Изобретение относится : области утшотнительной техники и позволяет создать надежное уплотнение вала в механизмах, работающих на химически активной высокотемпературной среде. Дополнительный отбойник выполнен из двух участков 6 и 7, имеющих встречное направление нарезок на винтах и гильзах этих участков и разделенных кольцевой полостью 8, в которую подводят затворнзто жидкость по каналу 9. Основной импеллер 1 и каждый из участков дополнительного отбойника снабжены щелевыми уплотнениями 11, 12, 13. Гидравлические сопротивления щелевых уплотнений связаны между собой и каналами подвода 9 затворной жидкости и каналами 10 смеси затворной и .активной уплотняемой сред системой неравенств ; , от Щелевые уплотнения основного импеллера и ближнего к -нему участка дополнительного отбойника могут быть размещены в кольцевой канавке 4, соединенной с каналом 10, и их роторные части совмещены с буртиком 2. Уплотняемая рабочая среда под из - быточным давлением, преодолевая сопротивление основного лабиринтного импеллера 1 и щелевого уплотнения 11, попадает в кольцевую канавку 4. Сюда же попадает .затворная жидкость, под (Л ff 11 12 17 /5 f8 20 гг 00 со ел о: 2t 19

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) А1 1) 4 F 16 J 15/447

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

15 // Ф

Я Z0 фиг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4080570/25-08 (22) 28.04.86 (46) 07.09.87. Бюл. ¹ 33 (72) Ф.B.Славутин, Е.Г.Мясковский, О.А.Кашников и Г.А.Шаров (53) 62.762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР №- 173553, кл. F 16 J 15/447, 1965. (54) ЛАБИРИНТНЫИ ИМПЕЛЛЕР (57) Изобретение относится -.< области уплотнительной техники и позволяет создать надежное уплотнение вала в механизмах, работающих на химически активной высокотемпературной среде.

Дополнительный отбойник выполнен из двух участков 6 и 7, имеющих встречное направление нарезок на винтах и гильзах этих участков и разделенных кольцевой полостью 8, в которую подводят затворную жидкость по каналу

9. Основной импеллер 1 и каждый иэ участков дополнительного отбойника снабжены щелевыми уплотнениями 11, 12, 13. Гидравлические сопротивления щелевых уплотнений связаны между собой и каналами подвода 9 затворной жидкости и каналами 10 смеси затворной и .активной уплотняемой сред системой неравенств „, ;, > (>,„> „, . Щелевые уплотнения основного импеллера и ближнего к нему участка дополнительного отбойника могут быть размещены в кольцевой канавке 4, соединенной с каналом 10 и их роторные части совмещены с буртиком

2. Уплотняемая рабочая среда под избыточным давлением, преодолевая сопротивление основного лабиринтного импеллера 1 и щелевого уплотнения 11, попадает в кольцевую канавку 4. Сюда же попадает затворная жидкость, под"

1335767 веденная с избыточным давлением по дополнительного импеллера и щелевого каналу 9 в кольцевую полость 8 и уплотнения 13, отводится иэ кольцепреодолевающая сопротивление участка вой камеры 20 по каналу 2!. Благода6 дополнительного импеллера и щелево- ря заданному соотношению сопротивлего уплотнения 12 ° Смесь затворной и ний щелевых уплотнений такое течение уплотняемой сред отводится по каналу в уплотняемой и затворной средах

10. Другая часть затворной жидкости, обеспечивается во всем диапазоне врапреодолевая сопротивление участка 7 щений вала. 3. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к уплотнениям лабиринтно-винтового типа, предназначенным для герметизации вра5 щающихся валов.

Целью изобретения является расширение диапазона применения и повышение герметичности и надежности лабиринтного импеллера эа счет одновре- 1О менного исключения протечек рабочей среды наружу и подсоса наружного воздуха в уплотняемую полость.

На фиг.l изображен один иэ вариантов исполнения предлагаемого лабиринт-15 ного импеллера; на фиг ° 2 — вариант исполнения со щелевыми уплотнениями, размещенными в кольцевой полости отвода утечек.

Лабиринтный импеллер (фиг.l) сос- 20 тоит из основного импеллера 1, отделенного буртиком 2 на валу 3 и кольцевой канавкой 4 в корпусе (или гильзе) 5 от дополнительного отбойника, состоящего из двух участков 6 и 7, имеющих встречное направление резьбовых нарезок в их винтах и гильзах.

Участки 6 и 7 разделены кольцевой полостью 8, в которую по каналу 9 подводится затворная среда. Из полости З0 канавки 4 по каналу 10 осуществляется в случае необходимости отвод утечек уплотняемой и затворной сред.

Основной импеллер 1 и каждый из участков 6 и 7 дополнительного отбойника в своих концевых по ходу среды частях снабжены щелевыми уплотнениями

ll-13 соответственно,.каждое иэ которых состоит из пары колец 14 и 15, 16-и 17, 18 и 19. Кроме того, в кон- 40 струкции предусмотрено наличие кольцевой полости 20 для отвода утечки затворной жидкости по каналу 21 и концевого уплотнения 22.

В другом варианте исполнения (фиг.2) щелевые уплотнения основного импеллера и ближнего к нему участка дополнительного отбойника образованы обращенными друг к другу участками поверхностей буртика 2 .и канала 10 отвода утечек. Для этого щелевые уплотнения 11 (основного импеллера 1) и 12 (участка 6) размещены в кольцевой канавке 4 отвода утечек, а их связанные с валом 3 кольца 15 и 17 совмещены с буртиком 2.

Лабиринтный импеллер работает следующим образом.

Уплотняемая среда иэ уплотняемой полости под давлением P попадает в рабочий зазор основного импеллера и, проходя через щелевое уплотнение

ll частично проникает в кольцевую канавку 4, откуда через канал 10 отвода утечек уходит в дренаж. В эту же канавку 4 попадает частично затворная среда, подаваемая в кольцевую полость 8 по каналу 9 подвода затворной среды, проходящая через рабочий зазор участка 6 отбойника и отводи1 мая затем из канавки 4 через канал

10 в дренаж. Остальная часть затворной среды, проникая через рабочий зазор участка 7 отбойника в кольцевую полость 20, закрытую с другой стороны концевым уплотнением 22, отводится оттуда по каналу 21 также в дренаж (или обратно в систему питания затворной среды).

Для того, чтобы обеспечить одновременно исключение протечек рабочей среды из уплотняемой полости наружу и подсоса наружного воздуха в уплот133 б|

10

25

35

45

55 няемую полость, предусмотрено соблюдение следующей системы неравенств:

, «...;»,,-!... 1... где (, — гидравлическое сопротивление щелевого уплотнения первого дополнительного отбойника; (,.,— — гидравлическое сопротивление канала подвода затворной среды;

E — гидравлическое сопротивление щелевого уплотнения второго дополнительного отбойника;

1...— — гидравлическое сопротивление щелевого уплотнения основного импеллера;

1.,—

„- гидравлическое сопротивление канала отвода утечек.

При невращающемся вале 3 в связи с укаэанным соотношением гидравлических сопротивлений каналов 9 и 10 и щелевых уплотнений 11-13 основное количество утекающей затворной среды проходит через канавку 4 и канал 10, предотвращая тем самым утечку уплотняемой среды дальше канавки 4 и попадание ее в кольцевую полость 8. С другой стороны, благодаря некоторой протечке затворной среды через рабочий зазор участка 7 отбойника и попаданию ее в кольцевую полость 20 исключается попадание наружного воздуха через участок 7 отбойника в канавку 4 и далее в уплотняемую полость.

Наличие дренажного канала 21 и концевого уплотнения 22 полностью предотвращает выход уплотняемой среды наружу (даже разбавленной).

При вращении вала 3 включаются в работу основной импеллер и оба участка дополнительного отбойника, в реультате чего повышается сопротивление их рабочих зазоров протеканию через них уплотняемой и затворной сред. При этом щелевые уплотнения 1113 ограничивают подсос наружного и растворенного в средах воздуха по винтовым канавкам импеллера и отбойников, чем предотвращается попадание воздуха в уплотняемую полость. В результате в расчетном режиме утечка рабочей и затворной сред сводится к минимуму, необходимому для нормального теплоотвода и предотвращения вскипания жидкости в рабочем зазоре лабиринтного импеллера, при этом в любом случае предотвращается выход

О уплотняемой среды наружу и подсос в уплотняемую полость наружного воздуха.

Во втором варианте (фиг.2) увеличен щелевой эффект уплотнений 11 и

12 (благодаря торцевым зазорам между буртиком 2 и боковыми поверхностями канавки 4), повышается надежность предотвращения прямого вылета частиц при повышенной вибрации вала, упрощается конструкция и в связи с этим снижается стоимость изготовления узла.

Предлагаемое техническое решение позволяет расширить область применения лабиринтного импеллера на агрегаты, перекачивающие агрессивные и высокотемпературные среды, а также работающие в широком диапазоне изменения скоростей вращения вала.

Формула изобретения

1. Лабиринтный импеллер, состоящий из связанного с валом винта и неподвижной гильзы с нереэкой на внутренней поверхности, образующих основной импеллер, и дополнительного отбойника, состоящего из взаимодействующих дополнительных участков винта и гильзы с противоположными нарезками, отделенных от основного импелле; ра буртиком на винте и кольцевой канавкой в гильзе, сообщенной с каналом для отвода утечек, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона применения и повышения герметичности и надежности за счет одновременного исключения протечек рабочей среды наружу и подсоса наружного воздуха в уплотняемую полость, в нем между буртиком и дополнительным отбойником установлен второй дополнительный отбойник обратного первому направления, между дополнительными отбойниками выполнены кольцевая полость и входящий в нее канал подвода затворной среды, при этом основной импеллер и оба дополнительных отбойника снабжены щелевыми уплотнениями> гидравлические сопротивления которых и сопротивления каналов подвода затворной среды и отвода утечек удовлетворяют следующей системе неравенств:

1335767 (, — гидравлическое сопротивление щелевого уплотнения первого дополнительного отбойника;

5 („ — гидравлическое сопротивление канала подвода затворной среды; („,„- гидравлическое сопротивление щелевого уплотнения основного импеллера; (.,—

„ — гидравлическое сопротивление канала отвода утечек.

2. Импеллер по п.l о т л и ч а юшийся тем, что щелевые уплотнения основного импеллера и ближнего к нему дополнительного отбойника образованы обращенными друг к другу участками поверхностей буртика и канала отвода утечек. где — гидравлическое сопротивле- Io ние щелевого уплотнения второго дополнительного отбойника;

Составитель Г.Щуренко

Техред Л.Олийнык

Корректор А.Зимокосов

Редактор О.Юрковецкая

Тираж 81I

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

lI3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 4035/32

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4