ИМПЕЛЛЕР Российский патент 1995 года по МПК F16J15/42 

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

Из анализа уровня техники известны гидродинамические импеллерные уплотнения [1]
Наиболее близким техническим решением к изобретению является уплотнение с открытым импеллером в виде герметично закрепленного на валу диска с одинаковыми радиальными лопатками, расположенными симметрично относительно центра на его базовой торцевой поверхности, размещенного с зазорами в кольцевой проточке корпуса, охватывающей вал [2]
Описанное устройство обладает невысокой герметизирующей способностью на режимах работы гидромашины с высоким перепадом давления на уплотнении и/или при низких оборотах вала.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, позволяющего устранить указанный недостаток.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности герметизации.

Достигается это тем, что в известном устройстве, включающем диск, ступицу и размещенные симметрично относительно центра на базовой поверхности диска радиальные лопатки прямоугольного профиля, геометрические размеры профиля смежных лопаток или их групп различны на разных радиусах от основания до периферийной части лопатки, изменяются по радиусу по линейному закону, а смежные лопатки или их группы с увеличивающимися по радиусу размерами профиля чередуются со смежными лопатками или их группами с уменьшающимися размерами профиля.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вид импеллера со стороны лопатки; на фиг. 4 разрез В-В на фиг. 3.

Импеллер состоит из диска 1, ступицы 2 и радиальных лопаток 3, симметрично выполненных относительно центра на базовой поверхности 4 диска 1. Профиль всех лопаток 3 имеет прямоугольную форму и образован высотой h лопаток 3 и толщиной b, причем лопатки 3 выполнены таким образом, что геометpические размеры профиля лопаток 3 различны на разных радиусах от основания до периферийной части. Лопатки 3 предлагается выполнять с профилем, размеры которого изменяются по радиусу по линейному закону. Это означает, что все стороны лопаток 3 ограничены плоскими поверхностями.

Для указанного случая возможны два варианта решения. На фиг. 1 представлен импеллер с лопатками 3 одинаковой толщины b, но с изменяющейся высотой h вдоль радиуса (на фиг. 2, например, h₁, h₂). При этом возможно выполнение лопаток 3 на перпендикулярной к оси базовой поверхности 4 диска 1 или с торцевыми кромками 5, лежащими в одной плоскости, перпендикулярной к оси (на чертежах не показано). В другом варианте исполнения все лопатки 3 выполнены (фиг. 3) с одинаковой высотой h, но с изменяющейся вдоль радиуса толщиной b (на фиг. 4, например, b₁, b₂).

Особенностью технического решения является то, что смежные лопатки 3 или их группы с увеличивающимися размерами профиля чередуются со смежными лопатками или их группами с уменьшающимися по радиусу размерами профиля.

Устройство работает следующим образом.

При вращении импеллера рабочая жидкость в зазорах между импеллером и проточкой корпуса находится в сложном движении как в осевом, так и в радиальном направлении, характеризующемся вихреобразованием, срывами потока, интенсивной турбулизацией жидкости. Известно также, что увеличение турбулизации приводит к увеличению гидравлического сопротивления движению жидкости в тракте. Наличие лопаток 3 с переменным по радиусу профилем лопаток 3 и чередование вдоль окружности импеллера лопаток 3 (или групп таких лопаток) с увеличивающимися и уменьшающимися по радиусу размерами прямоугольного профиля лопаток 3 обеспечивает дополнительное переменное вдоль окружности импеллера и переменное по радиусу воздействие на рабочую жидкость, что приводит к дополнительному вихреобразованию и усложнению характера течения жидкости. Дополнительная же турбулизация позволяет повысить гидравлическое сопротивление и герметизирующую способность уплотнения.

Использование: в бесконтактных уплотнительных устройствах импеллерного типа вращающихся валов гидромашин. Сущность изобретения: на базовой поверхности диска размещены относительно центра радиальные лопатки прямоугольного профиля. Геометрические размеры профиля смежных лопаток или их групп различны на разных радиусах от основания до периферийной части и изменяются по радиусу по линейному закону. Смежные лопатки или их группы с увеличивающимися по радиусу размерами профиля чередуются со смежными лопатками или их группами с уменьшающимися размерами. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. ИМПЕЛЛЕР, содержащий диск, ступицу и размещенные симметрично относительно центра на базовой поверхности диска радиальные лопатки прямоугольного профиля, отличающийся тем, что геометрические размеры профиля смежных лопаток или их групп различны на разных радиусах от основания до периферийной части. 2. Импеллер по п.1, отличающийся тем, что геометрические размеры профиля смежных лопаток или их групп изменяются по радиусу по линейному закону. 3. Импеллер по п.2, отличающийся тем, что смежные лопатки или их группы с увеличивающимися по радиусу размерами профиля чередуются со смежными лопатками или их группами с уменьшающимися размерами профиля.