КОМБИНИРОВАННОЕ УПЛОТНЕНИЕ Российский патент 1997 года по МПК F16J15/54 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и к различным отраслям промышленности (атомной, строительной, химической и др.), использующим в технологическом оборудовании насосы, способные надежно работать на воде или другой маловязкой жидкости, создавая высокое (P_раб <или 100 МПа) и сверхвысокое давление (P_раб > 100 МПа) с необходимыми для практики расходами.

Известно комбинированное уплотнение, включающее в себя бесконтактное щелевое и контактное уплотнения [1] Бесконтактное уплотнение применяется в тех случаях, когда к соединениям не предьявляются требования обеспечения полной герметичности, обеспечиваемой контактным уплотнением, сальниковым или манжетным, например.

Также известно комбинированное уплотнение плунжеров насоса, принятое в качестве прототипа, которое включает в себя бесконтактное, контактное уплотнения и емкости, выполненные в литом корпусе станины насоса, в которых установлены гидроблоки с бесконтактным и контактным уплотнением плунжеров трехплунжерного насоса, закрепленные в них общей для них крышкой, снабженной блоком, включающим всасывающие и нагнетательные клапаны, при этом для дренажа жидкости из указанных емкостей, которая поступает в них от гидроблоков высокого и сверхвысокого давления, корпус станины насоса снабжен общим для них штуцером, соединенным через дроссель с баком насоса [2]
В известном устройстве контактное уплотнение предназначено для герметичного уплотнения плунжеров насоса, которое бесконтактным уплотнением снижено до относительно низкого давления. Оно воспринимается контактным уплотнением, а емкости преобразовали указанное относительно низкое давление в статическое, воспринимаемое контактными уплотнениями. Причем бесконтактное уплотнение воспринимает на себя высокое или сверхвысокое давление с их большими пульсациями.

Это говорит о том, что утечки из бесконтактного уплотнения высокого или сверхвысокого давления поступают в емкости, а через общий для них штуцер и дроссель в бак насоса.

К недостатку известного устройства относится конструктивное выполнение комбинированного уплотнения за счет размещения емкостей внутри корпуса, приводящее к усложнению конструкции корпуса и его утяжелению. По указанной причине насосы высокого и сверхвысокого давления выполнены с вертикальным расположением емкостей и плунжеров насоса.

Технической задачей изобретения является увеличение гарантированной наработки контактного уплотнения плунжера насоса и за счет этого увеличение гарантированной наработки бесконтактного уплотнения плунжерной пары, а также обеспечение возможности использования комбинированного уплотнения плунжеров в трехплунжерных насосах, выполненных по традиционной для них схеме исполнения.

Технический результат достигается тем, что в комбинированном уплотнении плунжера насоса, выполненном в виде отдельного гидроблока, число которых в насосе равно числу в нем плунжеров, содержащем контактное и бесконтактное уплотнения плунжера, последнее в котором образовано плунжерной парой, имеющей определенный кольцевой зазор с определенной длиной, а гидроблоки закреплены в посадочных местах полости корпуса насоса крышкой, включающей в себя нагнетательный и всасывающий клапаны, последние из которых своими каналами связаны с всасывающим трубопроводом и с помощью его с баком насоса, гидроблока в помадочных местах корпуса насоса установлены с их наружными уплотнениями, они снабжены емкостью, перед контактным уплотнением плунжера выполнена или выполнены расточка или расточки и дренажное отверстие гидроблока, каждое из которых связано с полостью емкости, последняя снабжена отводным трубопроводом, к нему подсоединен дроссель, выходной канал дросселя соединен с баком насоса, например, через его всасывающий трубопровод.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид комбинированного уплотнения плунжеров насоса высокого и сверхвысокого давления, в разрезе.

Комбинированное уплотнение высокого и сверхвысокого давления содержит емкость 1, смонтированную около корпуса станины насоса, в нем или на нем, гидроблоки, смонтированные в выступающих над корпусом станины насоса посадочных местах 3, 4 и закрепленные с их наружными уплотнительными кольцами 5, 6 крышкой 7.

Каждый из гидроблоков 2 включает в себя корпус 8. Втулка 9 из антифрикционного материала с размещенным в ней плунжером 10 образует бесконтактную плунжерную пару с необходимым кольцевым зазором, имеющим необходимую длину. Конец 11 плунжера 10 связан с приводом насоса, торцовые выточки 12 выполнены на обоих торцах собранных втулки и корпуса по месту сочленения, установленные в них уплотнительные кольца 5, 6, кольцевую расточку 13 с установленным в ней контактным уплотнением 14, дренажные расточки 15, 16, выполненные ориентированными между собой и соединенные отверстием 17, дренажное сквозное отверстие 18, совмещенное с расточками втулки, трубопроводы 19, 20, 21, соединенные с дренажным отверстием 18 каждого корпуса соответствующего им гидроблока 2, дроссель 22, соединенный одной стороной с выходным трубопроводом емкости 1, а другой с баком насоса (не показан), блок 23 крышки 7 с всасывающими и нагнетательными клапанами. Остальное на чертеже обозначено для удобства дальнейшего объяснения.

Работа комбинированного уплотнения плунжеров насосов высокого или сверхвысокого давления осуществляется следующим образом.

При перемещении плунжера 10 посредством его конца 11 приводом насоса из положения а-а, изображенного на чертеже, при котором закончилось всасывание жидкости в полость втулки 9, в ней увеличивается давление до P_раб при закрытом всасывающем клапане и открытом нагнетательном клапане блока 23, нагнетательный канал которого связан с рабочим органом потребителя. В кольцевом зазоре S за сечением а-а создается сопротивление прохождению в нем жидкости, вытесняемой рабочим давлением P_раб в дренажные расточки 15, 16 и через их дренажные отверстия 17 и 18 в емкость 1, а из последней (при полном предварительном заполнении ее жидкостью) через дроссель 22 в бак насоса (на чертеже не показан). Плунжерная пара бесконтактного уплотнения плунжера своим кольцевым зазором с определенной длиной воспринимает на себя пульсирующее давление, имеющее место при создании плунжерной парой рабочего давления. Ее кольцевым зазором, при протекании в нем расхода Q в дренаж, создается такая потеря давления, что (до определенного износа плунжерной пары) контактное уплотнение плунжера воспринимает на себя нулевое давление, обеспеченное соответствующей настройкой дросселя 22. По мере износа плунжерной пары давление перед контактным уплотнением плунжера возрастает, а совместной работой бесконтактной плунжерной пары с емкостью 1 и с дросселем 22 оно перед контактным уплотнением 13 преобразуется в пониженное давление, причем статическое. Величина его (по мере износа плунжерной бесконтактной пары) регулируется дросселем 22 за счет увеличения расхода Q (до допустимого) в дренаж, т. е. в бак насоса. Этим увеличивается гарантированная наработка контактного уплотнения плунжера(ов) и бесконтактной плунжерной пары (пар) комбинированного уплотнения плунжера(ов) насоса. Кроме того, указанным обеспечивается работа оговоренной системы на необходимом рабочем давлении, которое может превышать в десятки и сотни раз давление, допустимое для контактного уплотнения плунжера насоса.

Использование: в области машиностроительной гидравлики. Сущность изобретения: устройство снабжено емкостью с дросселем на ее выходе. Гидроблок включает установленную на корпусе втулку. Плунжер во втулке установлен с зазором. На совмещенных торцах корпуса и втулки выполнена кольцевая расточка для торцового уплотнения. В расточке втулки установлено контактное уплотнение плунжера. В отверстии втулки и на ее поверхности выполнены дренажные расточки с дренажными отверстиями. Дренажное отверстие гидроблока соединено трубопроводом с емкостью, соединенной с баком насоса. 1 ил.

Комбинированное уплотнение плунжера насоса, выполненное в виде отдельного гидроблока, число которых в насосе равно числу в нем плунжеров, содержащий контактное и бесконтактное уплотнение плунжера, последнее в котором образовано плунжерной парой, имеющей определенный кольцевой зазор с определенной длиной, а гидроблоки закреплены в посадочных местах полости корпуса насоса крышкой, включающей в себя нагнетательные и всасывающие клапаны, последние из которых своими каналами связаны с всасывающим трубопроводом и с помощью его с баком насоса, и емкость, отличающееся тем, что, с целью увеличения гарантированной наработки контактного уплотнения плунжера насоса и за счет этого увеличения гарантированной наработки бесконтактной плунжерной пары, а также обеспечения возможности использования комбинированного уплотнения плунжеров в трехплунжерных насосах, выполненных по традиционной для них схеме исполнения, гидроблоки в посадочных местах корпуса насоса установлены с их наружными уплотнениями, они снабжены емкостью, перед контактным уплотнением плунжера выполнена или выполнены расточка или расточки и дренажное отверстие гидроблока, каждое из которых связано с полостью емкости, последняя снабжена отводным трубопроводом, к нему подсоединен дроссель, выходной канал дросселя соединен с баком насоса, например, через его всасывающий трубопровод.