ИМПЕЛЛЕР Российский патент 1995 года по МПК F16J15/42 F04D29/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к бесконтактным уплотнительным устройствам импеллерного типа вращающихся валов гидромашин.

Известны гидродинамические импеллерные уплотнения [1]
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импеллер открытого типа в виде герметично закрепленного на валу диска с одинаковыми радиальными лопатками, симметрично расположенными на его базовой торцовой поверхности и размещенными с зазорами в кольцевой проточке корпуса, охватывающей вал, при этом все лопатки имеют скос на нерабочей стороне, т.е. выполнены с поперечным профилем в форме трапеции [2]
Недостатком указанного устройства является низкая герметизирующая способность при работе гидромашины с высоким перепадом давления и/или при низких оборотах вала.

Цель изобретения повысить эффективность герметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что у импеллера открытого типа, содержащего ступицу, диск и размещенные на его плоской базовой поверхности симметрично относительно оси одинаковые по высоте радиальные лопатки с поперечным профилем в форме трапеции, лопатки или группы смежных лопаток выполнены с чередующимися между собой большим и меньшим основаниями профиля, принадлежащими базовой поверхности диска.

На фиг.1 изображен предлагаемый импеллер, продольный разрез; на фиг.2 и 3 сечение А-А на фиг.1.

Импеллер состоит из ступицы 1, диска 2 и симметрично относительно оси размещенных на его плоской базовой поверхности 3 лопаток 4. Все лопатки 4 выполнены одинаковыми по высоте (h фиг.1) и имеют поперечный профиль в форме трапеции (abcd фиг.2) с основаниями ad и bc. Группы смежных лопаток 4 или отдельные лопатки 4 размещены на поверхности 3 таким образом, что лопатки 4 с большим 5 и меньшим 6 основаниями, принадлежащими поверхности 3, чередуются между собой.

Импеллер установлен на валу 7 с зазорами 8 относительно корпуса 9.

Устройство работает следующим образом.

При вращении импеллера жидкость в зазорах 8 и в полостях 10 между лопатками 4 находится в сложном движении как в осевом, так и в радиальном направлении, характеризующемся вихресбрасыванием, срывами потока и кавитационными явлениями, интенсивной турбулизацией жидкости (см.кн. Краев М.В. Овсянников Б. В. и Шапиро А.С. Гидродинамические радиальные уплотнения высокооборотных валов. М. Машиностроение, 19760, с.20-24, гл. 1.4). Известно, что увеличение турбулизации приводит к увеличению сопротивления движению жидкости в тракте. Наличие лопаток 4 или групп смежных лопаток 4, сопряженных с базовой поверхностью 3 так, что лопатки 4 с меньшим 6 и большим 5 основаниями на поверхности 3 чередуются между собой, приводит к тому, что лопатки 4 с меньшим 6 основанием на поверхности 3 в процессе вращения увлекают за собой жидкость, находящуюся в полостях 10, соответствующими (с учетом направления вращения) боковыми сторонами, а лопатки 4 с большим 5 основанием на поверхности 3 выталкивают жидкость из полостей 10. Это обстоятельство вызывает локальные столкновения потоков жидкости, дополнительно усложняет характер течения, турбулизируя поток. Дополнительная турбулизация позволяет повысить гидравлическое сопротивление и герметизирующую способность уплотнительного устройства.

Предлагаемое устройство может быть изготовлено известными технологическими приемами.

Использование: в бесконтактных уплотнительных устройствах. Сущность изобретения: на плоской базовой поверхности диска размещены симметрично относительно оси одинаковые по высоте радиальные лопатки с поперечным профилем в форме трапеции. Лопатки или группы смежных лопаток выполнены с чередующимися между собой большим и меньшим основаниями профиля, принадлежащими базовой поверхности диска. 3 ил.

ИМПЕЛЛЕР открытого типа, включающий ступицу, диск с размещенными на его плоской базовой поверхности симметрично относительно оси, одинаковыми по высоте радиальными лопатками с поперечным профилем в форме трапеции, отличающийся тем, что профиль в смежных лопатках или группах лопаток выполнен с чередованием большего и меньшего оснований трапеции, причем основание трапеции расположено на базовой поверхности диска.