Центробежный насос с двойным торцевым уплотнением Российский патент 2022 года по МПК F04D29/08 

Изобретение относится к насосной технике и может быть использовано при создании установок для перекачивания жидкостей, утечки которых в атмосферу не допустимы.

При перекачивании жидкостей, утечки которых в атмосферу не допустимы, используются центробежные насосы с двойным торцевым уплотнением с охлаждением и смазкой пар трения затворной жидкостью поступающей из внешнего резервуара или внешнего источника под давлением большем, чем давление в камере двойного торцевого уплотнения. Примером такой организации работы картриджного двойного торцевого уплотнения в насосах являются планы (способы) обвязки уплотнений Plan 53А, 53В, 53С по американскому стандарту API STANDARD 682 Pumps- Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps, ANNEX G, G18 - G20;

Аналогичное техническое решение приведено в российском государственном стандарте: Схемы 53А, 53В, 53С промывки стандартного уплотнения Приложение Ж стр. 157-159, ГОСТ 32600 (https://pdf.standartgost.ru/catalog/Data2/1/4293771/4293771087.pdf), прототип.

Недостатком известных решений является необходимость иметь внешний источник подачи затворной жидкости, например, резервуар высокого давления оснащенного датчиками контроля барьерной жидкости, систему поддержания давления в резервуаре, внутренне циркуляционное устройство для циркуляции затворной жидкости между торцевым уплотнением и внешним резервуаром, трубопроводную обвязку. Все это существенно удорожает насос и увеличивает стоимость эксплуатации, снижает его надежность, повышает себестоимость ремонтных и регламентных работ.

Задачей изобретения и его техническим результатом является упрощение конструкции, снижение стоимости и эксплуатационных расходов центробежного насоса, снижение вероятности отказов работы насоса, повышение надежности и ресурса работы.

Технический результат достигается тем, что в известном центробежном насосе, состоящем из корпуса насоса, вала, рабочего колеса закрепленного на валу, двойного торцевого уплотнения состоящего из двух одинарных торцевых уплотнений с разделительной полостью заполненной затворной жидкостью, согласно изобретения, объем разделительной полости выполнен таким, что объем затворной жидкости в нем достаточен как для смазки, так и для охлаждения одинарных торцевых уплотнений, причем, перед двойным торцевым уплотнением установлено гидродинамическое уплотнение, например, в виде лопаток на тыльной стороне рабочего колеса и\или установлен импеллер, в разделительной полости сформирована камера, в которой находится торцевое уплотнение ближнее к рабочему колесу, а на валу установлено устройство, которое при вращении вала создает избыточное давление в камере.

Указанная совокупность признаков проявляет новые свойства, заключающиеся в том, что в случае их использования упрощается конструкция, снижаются стоимость и эксплуатационные расходы центробежного насоса, осуществляется повышение надежности работы центробежного насоса и снижение вероятности непредсказуемых отказов его работы.

Критерий «промышленная применимость» подтверждается примером конкретного выполнения устройства, принципиальная схема которого представлена на Рис. 1. (На Рис. 2 представлено то же устройство, но с импеллером, а на Рис. 3 представлено то же устройство, но в нем, в разделительной полости сформирована камера, в которой находится торцевое уплотнение, ближнее к рабочему колесу, а на валу установлено устройство, которое при вращении вала создает избыточное давление в камере), где:

1. корпус,

2. рабочее колесо,

3. вал,

4. затворная жидкость,

5. устройство нагнетания избыточного давления в камере,

6. двойное торцевое уплотнение, состоящее из 2-х одинарных,

7. импеллер,

8. лопатки на тыльной стороне рабочего колеса,

9. разделительная полость,

10. камера.

Центробежный насос, состоит из корпуса 1 насоса, рабочего колеса 2, вала 3, закрепленного на валу 3, двойного торцевого уплотнения, состоящего из двух одинарных торцевых уплотнений 6, разделительной полости 9 заполненной затворной жидкостью 4, причем, объем разделительной полости 9 выполнен таким, что обеспечивает объем затворной жидкости 4 в ней, достаточный, как для смазки, так и для охлаждения торцевых уплотнений 6. Перед двойным торцевым уплотнением 6 установлено гидродинамическое уплотнение в виде лопаток 8 (на рис. 2, на тыльной стороне рабочего колеса 2 перед двойным торцевым уплотнением 6 установлен импеллер 7), в разделительной полости 9 (рис. 3) сформирована камера 10, в которой находится торцевое уплотнение 6 (ближнее к рабочему колесу 2), на валу 3 установлено устройство 5, которое при вращении вала 3, создает избыточное давление в камере 10.

В предлагаемом техническом решении используется двойное торцевое уплотнение 6, состоящее из двух одинарных с разделительной полостью 9, заполненной затворной жидкостью 4, объем которой, достаточен для смазки и охлаждения торцевых уплотнений без подачи затворной жидкости из внешнего источника.

Работа устройства осуществляется следующим образом. Во время стоянки и во время работы насоса герметичность вала 3 обеспечивается торцевыми уплотнениями 6. При вращении вала 3 гидродинамические уплотнения в виде лопаток 9 на тыльной стороне рабочего колеса 2 (Рис. 1) или импеллера 7 (Рис. 2), обеспечивают дополнительную герметизацию вала 3, так как под действием центробежной силы перекачиваемая жидкость перемещается вдоль радиальных лопаток от центра гидродинамического уплотнения к периферии, образуя перед двойным торцевым уплотнением зону разряжения. Давление жидкости в разделительной полости 9 становится больше чем давление в корпусе 1 насоса перед двойным торцевым уплотнением 6, т.е. возникает противодавление, которое препятствует перетеканию жидкости из корпуса 1 насоса в разделительную полость 9, кроме того, в этом случае смазка трущихся пар торцевого уплотнения осуществляется затворной жидкостью, а не перекачиваемой жидкостью, что особенно важно при перекачивании некоторых химически активных жидкостей, так как исключается их локальный нагрев в трущихся парах торцевого уплотнения, (что может привести к увеличению химической активности жидкости и, как следствие, к разрушению торцевого уплотнения).

Для увеличения противодавления сформирована камера 10 (Рис. 3), в которой находится торцевое уплотнение 6 ближайшее к рабочему колесу 2, а на валу установлено устройство 5, которое при вращении вала создает избыточное давление в камере 10. (Работа осуществляется без внутреннего циркуляционного устройства, необходимого в прототипе для циркуляции барьерной жидкости между торцевым уплотнением и внешним резервуаром).

Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает упрощение и снижение стоимости конструкции насоса, снижение эксплуатационных расходов, повышение надежности центробежного насоса и ресурса его работы.

Изобретение относится к насосной технике и может быть использовано при создании установок для перекачивания жидкостей, утечки которых в атмосферу не допустимы. Задачей изобретения и его техническим результатом является упрощение конструкции, снижение стоимости и эксплуатационных расходов центробежного насоса, снижение вероятности отказов работы насоса, повышение надежности и ресурса работы. Технический результат достигается тем, что в известном центробежном насосе, состоящем из корпуса насоса, вала, рабочего колеса, закрепленного на валу, двойного торцевого уплотнения, состоящего из двух одинарных торцевых уплотнений с разделительной полостью, заполненной затворной жидкостью, согласно изобретению, объем разделительной полости выполнен таким, что объем затворной жидкости в нем достаточен как для смазки, так и для охлаждения одинарных торцевых уплотнений, причем, перед двойным торцевым уплотнением установлено гидродинамическое уплотнение, например, в виде лопаток на тыльной стороне рабочего колеса и/или установлен импеллер, в разделительной полости сформирована камера, в которой находится торцевое уплотнение, ближнее к рабочему колесу, а на валу установлено устройство, которое при вращении вала создает избыточное давление в камере. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Центробежный насос, состоящий из корпуса насоса, вала, рабочего колеса, закрепленного на валу, двойного торцевого уплотнения, состоящего из двух одинарных торцевых уплотнений с разделительной полостью, заполненной барьерной жидкостью, отличающейся тем, что объем разделительной полости выполнен таким, что объем затворной жидкости в нем достаточен как для смазки, так и для охлаждения одинарных торцевых уплотнений, причем перед двойным торцевым уплотнением установлено гидродинамическое уплотнение, например, в виде лопаток на тыльной стороне рабочего колеса.

2. Центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что перед двойным торцевым уплотнением установлен импеллер.

3. Центробежный насос по п. 1, отличающийся тем, что в разделительной полости сформирована камера, в которой находится торцевое уплотнение, ближайшее к рабочему колесу, а на валу установлено устройство, которое при вращении вала создает избыточное давление в камере.