ЭКРАНИРОВАНИЕ ПОДШИПНИКА И УЗЛА УПЛОТНЕНИЯ ОТ НЕЖЕЛАТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2007 года по МПК F04D29/14 F16J15/32 F16C33/78 

Настоящее изобретение в общем имеет отношение к созданию способа экранирования подшипника от нежелательного материала. Более конкретно, оно имеет отношение к созданию способа экранирования подшипника и к созданию роторного экранирующего узла для экранирования подшипника роторного насоса от нежелательного материала.

Можно ожидать, что настоящее изобретение найдет особое применение для насосов, работающих в тяжелых условиях, таких как роторный шламовый насос, а особенно центробежный шламовый насос.

В центробежном шламовом насосе центробежное рабочее колесо поддерживается при помощи кронштейна с возможностью вращения в кожухе насоса. Вал, несущий рабочее колесо, на своем свободном конце поддерживается с возможностью вращения в подшипниках, один из которых установлен в кожухе подшипника в непосредственной близости от рабочего колеса. Различные механизмы уплотнения используют для уплотнения конца подшипника в непосредственной близости от рабочего колеса, чтобы избежать поступления просочившейся суспензии и другого нежелательного материала. Эти механизмы уплотнения являются динамическими, то есть они вращаются в рабочем состоянии. Когда насос неподвижен, такие динамические механизмы уплотнения не работают.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается способ экранирования подшипника, который установлен в кожухе подшипника и который поддерживает вал с возможностью вращения, от нежелательного материала, причем способ предусматривает:

закрывание сбоку боковой стороны подшипника и кожуха подшипника при помощи кругового экрана, закрепленного с возможностью вращения на валу и имеющего периферийный обод, по меньшей мере частично перекрывающий (охватывающий) кожух подшипника;

причем, когда вал вращается, предусмотрено отжимание указанного периферийного обода для создания рабочего зазора и центробежное отталкивание наружу от кожуха подшипника такого касающегося экрана нежелательного материала;

когда вал неподвижен, предусмотрено сжимание указанного периферийного обода, чтобы он касался кожуха подшипника для обеспечения уплотнения.

Обод может быть упругим и может быть выполнен с возможностью упругого смещения для того, чтобы касаться кожуха подшипника. Во время вращения центробежная сила превышает силу упругого смещения.

Способ может предусматривать экранирование периферийного обода при помощи колпака, перекрывающего периферийный обод. Указанное перекрытие периферийного обода может быть осуществлено в кольцевом зазоре.

Касание кожуха подшипника, когда вал неподвижен, может быть осуществлено при помощи периферийного загиба, выступающего внутрь из периферийного обода.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается роторный экранирующий узел, который содержит вал, поддерживаемый с возможностью вращения в подшипнике, установленном в неподвижном кожухе подшипника, и экран, который содержит

роторный диск вокруг вала в непосредственной близости от боковой поверхности подшипника;

периферийный обод вдоль внешнего периметра диска, по меньшей мере частично перекрывающий кожух подшипника;

механизм смещения, смещающий обод в направлении кожуха подшипника, причем устройство выполнено с возможностью создания во время вращения за счет массы обода центробежной силы, которая отжимает обод и отводит его от кожуха для образования рабочего зазора.

Обод или диск, или тот и другой, могут быть изготовлены из упругого материала, причем упругость материала создает указанный механизм смещения. Вместо этого может быть предусмотрено средство упругого смещения для сжимания обода.

Диск и обод преимущественно выполнены в виде единого целого, причем диск и обод могут иметь форму отливки. Материал отливки может быть упругим для создания механизма смещения.

Диск может быть упрочнен или может иметь элемент жесткости. Диск может содержать встроенный внутри упрочняющий диск, введенный в процессе литья синтетического полимерного диска.

В соответствии с предпочтительным вариантом обод может быть составным, содержащим внешний периферийный колпак и внутреннюю периферийную губку, которая упруго смещена для того, чтобы касаться кожуха подшипника, когда она является неподвижной. Колпак может охватывать по окружности губку с кольцевым зазором.

Диск преимущественно может быть закреплен с возможностью приведения во вращение на валу, например, при помощи фланца, установленного на валу.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предлагается роторный насос, имеющий описанный выше роторный экранирующий узел, в котором вал роторного экранирующего узла представляет собой вал роторного насоса, причем экран роторного экранирующего узла установлен между рабочим колесом насоса и кожухом подшипника, при этом вал поддерживается с возможностью вращения.

Установка экрана на валу может быть осуществлена при помощи кругового фланца, установленного на валу, при этом экран крепят к фланцу.

Далее изобретение будет описано со ссылкой на сопроводительные схематичные чертежи.

На фиг.1 показано фрагментарно сечение по оси роторного насоса в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.2 показано фрагментарно, с увеличением, сечение по оси роторного экранирующего узла в соответствии с настоящим изобретением, который является частью роторного насоса фиг.1.

На фиг.1 показан роторный насос в соответствии с настоящим изобретением, обозначенный в общем виде позицией 10. Насос 10 содержит вал 12, несущий центробежное рабочее колесо 14, расположенное внутри стационарного кожуха 16 насоса. При эксплуатации предназначенный для нагнетания материал, например суспензия, поступает через осевой впуск 18 в кожух 16 насоса и направляется на соответствующий впуск центробежного рабочего колеса и центробежно нагнетается через выпуск 20 рабочего колеса 14 в улитку 22 кожуха 16 насоса и затем через выпуск 24, который при эксплуатации соединен с системой трубопроводов.

Как показано на фиг.2, вал 12 поддерживается с возможностью вращения в подшипниках. На чертежах показан только один подшипник, который находится в непосредственной близости от кожуха 16 насоса. Этот подшипник встроен в кожух подшипника и в узел кожуха подшипника, обозначенный в общем виде позицией 26 и содержащий подшипник 28 в виде роликового подшипника и составной кожух 30, который содержит втулку 32, в которой установлено внешнее кольцо подшипника 28, и боковую крышку 34. В этом варианте боковая крышка 34 содержит каналы для смазки и узел уплотнения, например, в виде набивочной камеры сальника и сальникового уплотнения.

Компоновка уплотнения в соответствии с настоящим изобретением позволяет производить смазку насоса жидким смазочным материалом.

Между боковой крышкой 34 и кожухом 16 насоса в непосредственной близости от боковой поверхности крышки 34 предусмотрен кольцевой выступ 36, закрепленный на валу 12, а между кольцевым выступом 36 и боковой крышкой 34 - фланец 38, прикрепленный к кольцевому выступу 36.

В соответствии с настоящим изобретением предлагается экранирующий узел, обозначенный в общем виде позицией 40 и содержащий вал 12, узел 26 подшипника и кожуха и экран 41, прикрепленный к фланцу 38 в непосредственной близости от боковой крышки 34. Экран 41 содержит диск 42 и участок 44 составного обода. Экран 41 главным образом имеет форму отливки из синтетического полимерного материала, природного каучука и т.п. По желанию, диск 42 может быть усилен внутри при помощи внутреннего элемента жесткости 45, например, в форме диска, который введен в диск 42 в процессе литья. Радиально внутренний участок элемента жесткости 45 имеет форму периферийной ступицы 46, имеющей отверстия, через которые крепят экран 41 к фланцу 38 при помощи винтов с головкой, обозначенных в общем виде позицией 47.

Участок 44 составного обода содержит внешний колпак 48, который частично перекрывает (охватывает) боковую крышку 34. Концентрически внутри колпака 48 и главным образом параллельно ему предусмотрена периферийная губка 50, имеющая на своем свободном конце загиб 52. Губка 50 преимущественно представляет собой неглубокий усеченный конус с уменьшением диаметра к его свободному концу, где предусмотрен загиб 52. Загиб 52 выполнен таким образом и имеет такие размеры, что он касается периферийной стороны уплотнения 34.1 боковой крышки 34.

Следует иметь в виду, что губка 50 изготовлена из упругого материала. Таким образом, когда вал 12 вращается и экран 41 вращается вместе с ним, то возникает центробежная сила за счет вращения и массы губки 50, которая заставляет губку 50 отжиматься главным образом на ее свободном конце и, следовательно, главным образом у загиба 52, в результате чего загиб поднимается от поверхности уплотнения 34 и создается рабочий зазор.

Вновь со ссылкой на фиг.1 показано, что когда просочившаяся суспензия и другой нежелательный материал имеются в непосредственной близости от боковой крышки 34, то боковая крышка 34 экранирована от такого материала при помощи экрана 41. Кроме того, когда такой материал касается экрана 41 во время вращения, то этот материал центробежно отталкивается в направлении наружу от внутренних элементов уплотнения боковой крышки 34.

Следует также иметь в виду, что колпак 48 экранирует боковую крышку 34, а более конкретно, смежные внешние зоны боковой крышки 34 от нежелательного материала.

Когда вал 12 неподвижен, тогда загиб 52 прижат к поверхности уплотнения 34.1 боковой крышки и поэтому не позволяет нежелательному материалу проникать в область, непосредственно смежную с боковой крышкой 34.

Особенно важными для настоящего изобретения являются следующие два аспекта.

Во-первых, роторный экранирующий узел находится в рабочем состоянии, когда ротор неподвижен, при этом губка касается периферии неподвижной боковой крышки кожуха подшипника и обеспечивает ее уплотнение, причем роторный экранирующий узел позволяет обеспечить рабочий зазор во время вращения ротора. Во-вторых, диаметр экрана выбран таким образом, чтобы эффективно экранировать всю боковую крышку (или по меньшей мере ее участки, позволяющие проникать нежелательному материалу). Очень важно, чтобы экран перекрывал (охватывал) боковую крышку или надевался на нее в виде колпака.

Изобретение может быть использовано, в частности, в центробежных шламовых насосах. Роторный насос содержит рабочее колесо, установленное на валу 12 и поддерживаемое с возможностью вращения в подшипниках. Узел 26 подшипника и кожуха подшипника в непосредственной близости от рабочего колеса может пропускать нежелательный материал. Экранирующий узел 40 содержит вал 12 и экран 41, вращающийся при помощи вала 12 и расположенный между рабочим колесом и узлом 26 подшипника. Экран 41 содержит неразъемный литой диск 42 и составной обод 44. Обод 44 имеет губку 50 с обращенным внутрь загибом 52, который нормально касается внешнего периметра крышки 34 узла 26 подшипника. Колпак 48 охватывает губку 50 с зазором, когда вал 12 вращается. Загиб 52 отжимается под действием центробежной силы от крышки 34 для обеспечения рабочего зазора при вращении вала 12. Изобретение обеспечивает предотвращение попадания в узел 26 подшипника нежелательного материала как при вращении, так и при остановке вала 12. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ экранирования подшипника, который установлен в кожухе подшипника и который поддерживает вал с возможностью вращения, от нежелательного материала, причем способ включает в себя следующие операции: закрывание сбоку боковой стороны подшипника и кожуха подшипника при помощи кругового экрана, закрепленного с возможностью вращения на валу и имеющего периферийный обод, по меньшей мере, частично перекрывающий кожух подшипника, причем, когда вал вращается, происходит отжимание указанного периферийного обода для создания рабочего зазора, экранирование кожуха подшипника от проникновения нежелательного материала и центробежное отталкивание наружу от кожуха подшипника такого касающегося экрана нежелательного материала, когда вал неподвижен, сжимание указанного периферийного обода, чтобы он касался кожуха подшипника для обеспечения уплотнения.2. Способ по п.1, который предусматривает экранирование периферийного обода при помощи колпака, перекрывающего периферийный обод.3. Способ по п.2, в котором указанное перекрытие периферийного обода производят в кольцевом зазоре.4. Способ по одному из пп.1-3, в котором касание кожуха подшипника, когда вал неподвижен, происходит при помощи периферийного загиба, выходящего изнутри периферийного обода.5. Роторный экранирующий узел, который содержит вал, поддерживаемый с возможностью вращения в подшипнике, установленном в неподвижном кожухе подшипника, и экран, содержащий роторный диск вокруг вала в непосредственной близости от боковой поверхности подшипника, экранирующий эту поверхность; периферийный обод вдоль внешнего периметра диска, по меньшей мере, частично перекрывающий кожух подшипника; механизм смещения, смещающий обод в направлении кожуха подшипника, причем устройство выполнено с возможностью создания во время вращения за счет массы обода центробежной силы, которая отжимает обод и отводит его от кожуха для образования рабочего зазора.6. Роторный экранирующий узел по п.5, в котором обод, или диск, или тот и другой выполнены из упругого материала, причем упругость материала создает указанный механизм смещения.7. Роторный экранирующий узел по п.5 или 6, в котором диск и обод выполнены в виде единого целого.8. Роторный экранирующий узел по п.7, в котором диск и обод имеют форму отливки.9. Роторный экранирующий узел по п.8, в котором материал отливки является упругим для создания механизма смещения.10. Роторный экранирующий узел по п.8 или 9, в котором диск имеет упрочнение или элемент жесткости.11. Роторный экранирующий узел по п.10, в котором диск содержит встроенный внутри упрочняющий диск, введенный в процессе литья синтетического полимерного диска.12. Роторный экранирующий узел по п.5, в котором обод выполнен составным, содержащим внешний периферийный колпак и внутреннюю периферийную губку, которая упруго смещена для касания кожуха подшипника, когда она неподвижна.13. Роторный экранирующий узел по п.12, в котором колпак охватывает по окружности губку с круговым зазором.14. Роторный экранирующий узел по п.5, в котором диск закреплен на валу с приводом в движение от него.15. Роторный насос, имеющий роторный экранирующий узел по одному из пп.5-14, причем вал роторного экранирующего узла представляет собой вал роторного насоса, при этом экран роторного экранирующего узла установлен между рабочим колесом насоса и кожухом подшипника, причем вал поддерживается с возможностью вращения.16. Роторный насос по п.15, в котором монтаж экрана на валу выполнен при помощи кругового фланца, установленного на валу, причем экран прикреплен к фланцу.