Гидродинамическое уплотнение вала насоса Советский патент 1984 года по МПК F04D29/10 F04D29/04 

2./

2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что устройство для сжатия выполнено в виде подвижной в осевом направлении втулки и связанных с ней радиальных ребер, контактирующих с элементами из пористого материала.

3.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что внутри вала выполнена полость, в которой размещен поршень, а устройство для сжатия выполнено в. виде подвижной в осевом направлении втулки, имеющей конический участок, контактирующий с элементами из пористого материала, и связанной с поршнем, при этом подпорщневая полость сообщена с областью высокого давления импеллера.

4.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что устройство для растяжения элементов из пористого материала выполнено в виде подвижных в радиальном направлении грузиков, связанных с элементами по их перицерии.

5.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что устройство для сжатия элементов из пористого материала выполнено в виде подвижных в радиальном направлении стержней, контактирующих одним концом с элементами из пористого материала, а другим - с валом, при этом вал в зоне контакта со стержнями снабжен участком переменного диаметра.

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА НАСОСА, содержащее корпус и установленный в нем на валу импеллер, .выполненный в виде диска с радиальными каналами, в которых установлены элементы из пористого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения путем регулирования его характеристик в зависимости от режима работы насоса, элементы из пористого материала снабжены устройством для их сжатия и растяжения.

Изобретение относится к насосостроению и может найти применение в уплотнительных устройствах вращающихся валов насосов.

Известно гидравлическое уплотнение вала насоса, содержащее корпус и установленный в нем на валу импеллер с подвижными лопатками, способными в зависимости от частоты вращения вала менять высоту лопаток 1.

Однако вследствие сложности конструкции применение этого уплотнения ограничено.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гидродинамическое уплотнение вала насоса, содержащее корпус и установленный в нем на валу импеллер, выполненный в виде диска с радиальными каналами, в которых установлены элементы из пористого материала 2.

Недостатком известного гидродинамического уплотнения является невозможность регулирования его характеристик, что снижает КПД или надежность многорежимных насосов.

Снижение КПД объясняется тем, что независимо от режима работы насоса гидродинамическое уплотнение потребляет значительную мощность, а так как импеллер в известном уплотнении не регулируется, то его приходится проектировать на режим с максимальными значениями энергетических параметров насоса.

Целью изобретения является повыщение надежности уплотнения путем регулирования его характеристик в зависимости от режима работы насоса.

Указанная цель достигается тем, что в гидродинамическом уплотнении вала насоса, содержащем корпус и установленный в нем на валу импеллер, выполненный в виде диска с радиальными каналами, в которых установлены элементы из пористого материала, последние снабжены устройством для их сжатия и растяжения.

Кроме того, устройство для сжатия выполнено в виде подвижной в осевом направлении втулки и связанных с ней радиальных ребер, контактирующих с элементами из пористого материала.

Внутри вала выполнена полость, в которой размещен порщень, а устройство для сжатия выполнено в виде подвижной в осевом направлении втулки, имеющей конический участок, контактирующий с элементами из пористого материала, и связанной с поршнем, при этом подпорцгневая полость сообщена с областью высокого давления им0 пеллера.

Устройство для растяжения элементов из пористого материала выполнено в виде подвижных в радиальном направлении грузиков, связанных с элементами по их периферии.

Устройство для сжатия элементов из пористого материала выполнено в виде подвижных в радиальном направлении стержней, контактирующих одним концом с элементами из пористого материала, а другим - Q с валом, при этом вал в зоне контакта со стержнями снабжен участком переменного диаметра.

На фиг. 1 изображено уплотнение с ручной регулировкой сжатия элементов; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - уплотнение с автоматическим регулированием сжатия элементов при помощи поршня, связанного с подвижной втулкой; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3 ;на фиг. 5 - уплотнение с устройством для растяжения элементов; на фиг. 6 - вид В на фиг. 5; на фиг. 7 - сечение Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8 - уплотнение со стержнями, поджимающими элементы; на фиг. 9 - сечение Д-Д на фиг. 8.

Гидродинамическое уплотнение вала насоса содержит корпус 1 и установленный в нем на валу 2 импеллер 3 в виде диска 4 с радиальными каналами 5, в которых установлены элементы 6, выполненные из пористого деформируемого материла, причем уплотнение снабженоустройством сжатия и растяжения элементов 6. Пористые деформируемые элементы 6 могут быть выполнены упругими, что позволяет одну из функций (сжатия или растяжения) передать силам упругости самих элементов 6.

Устройство для сжатия (фиг. 1 и 2) выполнено в виде подвижной в осевом направлении втулки 7 и связанных с ней ребер 8, контактирующих с элементами 6. Втулка 7 поджимается гайкой 9.

Управление внутри вала 2 (фиг. 3 и 4) имеет полость 10, в которой размещен поршень 11, а устройство для сжатия выполнено в виде подвижной в осевом направлении втулки 12, имеющей конический участок 13, контактирующий с элементами 6 и связанной с поршнем 11, при этом подпори невая полость 14 сообщена с областью 15 высокого давления импеллера 3.

Устройство для растяжения элементов 6 (фиг. 5-7) выполнено в виде подвижных в радиальном направлении грузиков 16, связанных с элементами 6 по их периферии 17.

Устройство для сжатия (фиг. 8 и 9) выполнено в виде подвижных в радиальном направлении стержней 18, контактирующих одним концом с элементами 6, а другим - с валом 2, при этом вал 2 в зоне контакта со стержнями 18 снабжен участком 19 переменного диаметра. Такое устройство может устанавливаться на рабочем колесе 20 насоса.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 2 в связи с тем, что материал элементов 6 гидравлически проницаем, импеллер 3 создает определенный перепад давления, величина которого зависит от угловой скорости вращения вала, размеров импеллера 3, пористости материала элементов 6.

При изменении режима работы насоса, например его подачи, должны быть соответственно отрегулированы характеристики гидродинамического уплотнения, изменение

которых достигается за счет изменения пористости элементов 6. Регулирование в конструкции (фиг. 1 и 2) осуществляется вручную в режиме стоянки насоса. Вал 2 затормаживается, втулка 7 перемещается по валу 2 в осевом направлении, сжимая или растягивая пористый материал элемента 4, изменяя его осевой размер и пористость. Затем втулка 7 фиксируется в осевом направлении гайкой 8. Изменение плотности элемента 6 при вращении вала 2 приводит к изменению характеристик уплотнения.

Регулирование конструкции (фиг. 3 и 4) осуществляется автоматически от давления в области 15 перед уплотнением. Если давле5 ние в области 15 перед уплотнением увеличится, то импеллер 3 должен увеличить создаваемый им перепад давлении и наоборот. Такое регулирование осуществляется следующим образом. Под действием повышающегося давления в области 15 поршень 11 перемещается влево, перемещая в том же направлении втулку 12, элементы 6 под действием сил упругости разжимаются, увеличивая пористость, что приведет к превышению перепада давления, создаваемого им5 пеллером 3. При уменьшении давления в области 15 поршень 11 и втулка 12 перемещаются вправо, сжимая элементы 6 и уменьшая перепад давлений, создаваемый импеллером.

0 Регулирование в конструкции (фиг. 5-7) осуществляется автоматически при изменении угловой скорости вращения вала 2. Грузы 16 под действием повышающихся центробежных сил растягивают и увеличивают диаметр элементов 6, а при уменьщении

центробежных сил пористые элементы 4 сжимаются под действием сил упругости.

Регулирование в конструкции (фиг. 8 и 9) осуществляется автоматически, когда импеллерное уплотнение выполняет одновременно

0 роль разгрузочного устройства от осевых сил, действующих на рабочее колесо 20 насоса.

Если при изменении режима работы насоса на рабочем колесе 20 возникнет не уравновещенная осевая сила, перемещающая его по валу 2, например, вправо, стержни 18 под воздействием участка 19 сжимают элементы 6, перепад давлений, удерживаемый импеллером, уменьшится, а давление

Q между диском .4 и корпусом I увеличится. Такое изменение давления между диском 4 и корпусом 1 противодействует перемещению рабочего колеса 20 вправо и стремиться возвратить рабочее колесо в нейтральное положение. Г1ри перемещении колеса 20 вле5 во под действием сил упругости элементы 6 растягиваются, давление между диском 4 и корпусом 1 уменьшится, а колесо 20 возвратиться вправо.

Пористые элементы 6 с необходимыми свойствами деформирования могут быть выполнены из синтетических материалов, характерных для фильтроэлементов, или, например, из металлорезины.

Вид

Предлагаемое выполнение гидродинамических уплотнений позволит повысить КПД и надежность за счет установления оптимальных характеристик импеллера в широком диапазоне режимов работы насосов.

.2

5Фиг.

Фиг. 5