Уплотнительная система напорной стороны рабочего колеса центробежного насоса

 

Использование: в центробежных насосах, перекачивающих жидкости с большим содержанием абразивных частиц. Сущность изобретения: уплотнительная система содержит установочную втулку с внешней стенкой 1, имеющей кольцевую выемку 2, внутренней стенкой 3, установленной с зазором относительно ступицы рабочего колеса (РК), и фланцем 4. При помощи фланца 4 установочная втулка прикреплена болтами 5 к корпусу 6 насоса. Уплотнительное кольцо 7 из эластичного износостойкого материала армировано жесткими кольцами 8 и 9. Кольцо 7 размещено в полости между внутренней 3 и внешней 1 стенками, уплотнено в ней при помощи выступа 10 и установлено в контакте с буртом 11 РК. Трубопровод 12 отжимной жидкости сообщен через канал 13 в корпусе и отверстия 14 с уплотняемым зазором 15 между ведущим диском РК и корпусом. Отверстия 14 выполнены во внешней стенке 1 втулки в зоне контакта уплотнительного кольца с буртом 11 и сообщены коллектором 16. 1 ил.

Изобретение относится к насосостроению, а именно к центробежным насосам, перекачивающим жидкости с большим содержанием абразивных частиц.

Известна уплотнительная система напорной стороны центробежного насоса (Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. - М.: Энергия, с. 92, 1973), содержащая сальник, кольцо сальника, в котором выполнены отверстия подвода отжимной жидкости, крышку сальника, прикрепленную к корпусу насоса при помощи шпилек и прижимающую сальник к уплотняемым поверхностям.

Однако в этой уплотнительной системе осевая деформация сальника крышкой сальника, вызывающая его радиальную деформацию и уплотнение ступицы рабочего колеса, ограничена жесткостью сальника и при износе поверхности, прилегающей к ступице, нарушается работоспособность уплотнительной системы из-за невозможности обеспечения дальнейшего контакта уплотняемых поверхностей.

Известна также уплотнительная система вала насоса (авт. св. СССР N 1525333, кл. F 04 D 29/10, 1988 прототип), содержащая установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную при помощи фланца к корпусу насоса, эластичные уплотнительные элементы X-образного и прямоугольного сечения, размещенные между упорным, распределительным и регулировочным кольцами, трубопроводы промывочной жидкости с регулирующей арматурой.

Давлением промывочной жидкости на эластичный элемент прямоугольного сечения сообщается осевое перемещение распределительному кольцу, которое сжимает X-образные манжеты к упорному кольцу, вызывая их радиальное растяжение. При радиальном растяжении кромки X-образных манжет уплотняют поверхность вала. Промывочная жидкость препятствует проникновению абразивных частиц к манжетам, смачивает и охлаждает поверхности контакта.

Наличие запаса материала за счет косого размещения кромок обеспечивает постоянный контакт уплотняемых поверхностей.

Однако эта уплотнительная система имеет конструктивные элементы, которые непосредственно в уплотнении вала насоса не участвуют, а лишь передают осевое давление на X-образные манжеты. Наличие такой цепочки вспомогательных элементов усложняет конструкцию.

Внезапное увеличение давления промывочной жидкости на манжету прямоугольного сечения при сбоях в работе регулирующей арматуры может привести к чрезмерному сжатию X-образных манжет, их сминанию и преждевременному разрушению.

Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения конструкции.

Для достижения этой цели в известной уплотнительной системе, содержащей установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную к корпусу насоса при помощи фланца, в установочной втулке размещено уплотнительное кольцо из эластичного материала, уплотненное в ней при помощи выступа, трубопровод отжимной жидкости, сообщенный через канал в корпусе с уплотняемым зазором между ведущим диском колеса и корпусом, а через регулирующие устройства - с полостью установочной втулки, внутренняя стенка которой установлена с зазором относительно ступицы рабочего колеса, на ведущем диске колеса со стороны ступицы выполнен кольцевой бурт, уплотнительное кольцо выполнено армированным из износостойкого материала и соприкасается торцом с буртом рабочего колеса. В зоне контакта уплотнительного кольца с буртом во внешней стенке установочной втулки выполнен ряд отверстий, сообщенных коллектором, посредством которых канал в корпусе подключен к уплотняемому зазору.

На чертеже представлена уплотнительная система, продольный разрез.

Уплотнительная система содержит установочную втулку с внешней стенкой 1, имеющей кольцевую выемку 2, внутренней стенкой 3, установленной с зазором относительно ступицы рабочего колеса, и фланцем 4, при помощи которого установочная втулка прикреплена болтами 5 к корпусу 6 насоса, уплотнительное кольцо 7 из эластичного износостойкого материала, армированное жесткими кольцами 8 и 9, например, из металла, размещенное в полости между внутренней 3 и внешней 1 стенками установочной втулки, уплотненное в ней при помощи выступа 10 и контактирующее с буртом 11 рабочего колеса, выполненным на ведущем диске со стороны ступицы, трубопровод 12 отжимной жидкости, сообщенной через канал 13 в корпусе и отверстия 14 с уплотняемым зазором 15 между ведущим диском колеса и корпусом, причем отверстия выполнены во внешней стенке 1 установочной втулки в зоне контакта уплотнительного кольца с буртом колеса и сообщены коллектором. Трубопровод 12 отжимной жидкости сообщен также с коллектором 16 в полости установочной втулки через отверстие 17 и регулирующие устройства - вентиль 18, клапан 19 и манометр 20. Внутренняя стенка 3 установочной втулки может быть выполнена с разъемным фланцем и уплотнена прокладкой 21.

Уплотнительная система работает следующим образом.

Приводят уплотнительное кольцо 7 в контакт с буртом 11 ведущего диска рабочего колеса, подав отжимную жидкость в коллектор 16 из трубопровода 12 при открытом вентиле 18 и закрытом клапане 19. При этом выступ 10 уплотнительного кольца, размещаемый первоначально в кольцевой выемке 2, по мере его перемещения в осевом направлении сжимается внешней стенкой 1 установочной втулки, препятствуя перетеканию к коллектору 16 отжимной жидкости, подаваемой в уплотняемый зазор из трубопровода 12 через канал 13 и отверстия 14.

Включают насос в работу. При вращающемся рабочем колесе устанавливают оптимальный прижим уплотнительного кольца к бурту 11 рабочего колеса, регулируя вентилем 18 и клапаном 19 по показаниям манометра 20 давление отжимной воды в полости установочной втулки. Затем клапаном 19 автоматически поддерживают установленное давление в процессе работы насоса.

Постоянный контакт уплотнительного кольца 7 с буртом 11 рабочего колеса позволяет надежно уплотнить зазор 15, подав в него отжимную жидкость сплошной завесой через отверстия 14, препятствующей возникновению локальных зон перетекания перекачиваемой среды.

Кольца 8 и 9 обеспечивают жесткость уплотнительному кольцу 7. Кроме того, кольцо 8 снижает трение контактных поверхностей, улучшает их смачивание и охлаждение, "разгружает" эластичное уплотнительное кольцо от аварийных повышений давления в полости установочной втулки, а кольцо 9 препятствует перекрыванию коллектора 16 при размещении эластичного уплотнительного кольца вблизи него.

Внутренняя стенка 3 установочной втулки может быть выполнена разъемной для удобства замены уплотнительного кольца 7 и крепится к фланцу 4 при помощи резьбовых крепежных деталей (не показаны). Прокладка 21, уплотняющая полость установочной втулки в месте разъема, может выполняться с внутренним диаметром, меньшим или равным диаметру ступицы рабочего колеса, и обеспечивает дополнительную регулировку количества отжимной жидкости, вытекающей через зазор между стенкой 3 установочной втулки и ступицей рабочего колеса, большим или меньшим сжатием прокладки крепежными деталями. Перетекающая через зазор жидкость - ее количество, содержание частиц перекачиваемого материала - позволяет контролировать работу уплотнительной системы.

Уплотнительная система обеспечивает при простоте конструкции надежное уплотнение напорной стороны рабочего колеса устранением образуемого от контактного трения торцового зазора между уплотняемыми поверхностями постоянной осевой подвижкой армированного уплотнительного кольца, имеющего значительный запас материала на компенсацию износа.

Формула изобретения

УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НАПОРНОЙ СТОРОНЫ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, содержащая установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную при помощи фланца к корпусу насоса, уплотнительное кольцо из эластичного материала, размещенное в полости между внутренней и внешней стенками установочной втулки и уплотненное в ней при помощи выступа, и трубопровод отжимной жидкости, сообщенный через канал в корпусе с уплотняемым зазором между ведущим диском колеса и корпусом, а через регулирующие устройства - с полостью установочной втулки, причем внутренняя стенка последней установлена с зазором относительно ступицы рабочего колеса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения конструкции, на ведущем диске колеса со стороны ступицы выполнен кольцевой бурт, уплотнительное кольцо выполнено армированным из износостойкого материала и установлено в контакте с буртом колеса, причем во внешней стенке установочной втулки в зоне контакта уплотнительного кольца с буртом выполнен ряд отверстий, сообщенных коллектором, посредством которых канал в корпусе подключен к уплотняемому зазору.

РИСУНКИ

Рисунок 1