Торцовое уплотнение ротора насоса Советский патент 1986 года по МПК F04D29/16 F16J15/34 

Изобретение относится к насосо- строению, касается конструкции торцового уплотнения ротора насоса и может быть использовано в центробежных насосах, в частности в грунтовых, перекачивающих абразивные гидросмеси.

Цель изобретения - повьшение КПД и увеличение межремонтного ресурса путем сокращения утечек и снижения износа уплотнительных колец.

На фиг.1 изображено торцовое уплотнение ротора насоса, продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг..1 (развернуто); на фиг.З - схема установки торцового уплотнения в грунтовом насосе.

Торцовое уплотнение ротора насоса содержит установленные в корпусе 1. вращающееся 2 и невращающееся 3 уп- лотнительные кольца, последнее из которых поджато к первому пружинами 4 и снабжено на торце кольцевой канавкой 5, сообщенной равномерно расположенными по окружности каналами 6 с наружной поверхностью невращающегося кольца 3, сообщенной с. уплотняемой полостью 7. Невращающееся кольцо 3 соединено с корпусом 1. щар- нирными наклонными связями 8, причем точка 9 крепления каждой связи с корпусом 1 расположена перед точкой 10 ее крепления к кольцу 3 по направлению вращения вращающегося кольца 2 (показано стрелкой). Торцовое уплотнение может быть размещено во всасывающем патрубке грунтового насоса со стороны ведомого диска 11 рабочего колеса 12, при этом патрубок служит корпусом 1 уплотнения, горловина колеса 12 - вращающимся кольцом 2, а. полость за ведомым диском 11 - уплотняемой полостью 7, в которую под давлением подается промывочная жидкость (фиг.З). Зазор между уллотнительным кольцом 3 и корпусом 1 уплотнения герметизирован кольцами 13 из эластичного материала.

Торцовое -уплотнение ротора в составе грунтового насоса работает следующим образом.

Йри остановленном насосе уплотни- тельное кольцо 3 под действием упругости пружин 4 поджимается к торцу кольца 2, расположенного на диске 11 рабочего колеса 12, полностью перекрывая зазор между кольцами 2 и 3.

При запуске насоса в уплотняемую полость 7 подается промывочная жид1219839

кость, затем включается главный дви- .гатель (не показан). При начале вращения рабочего колеса 12 возникают силы трения между торцами уплотни- 5 тельных колец 2 и 3, стремящиеся повернуть уплотнительное кольцо 3 в направлении вращения кольца 2.

Уплотнительное кольцо 3 удерживается от поворота щарнирными связями 10 8, которые разгружают от горизонталь- ных сил пружины 4. Благодаря наклону связей 8 на уплотнительное кольцо 3 передается сила, стремящаяся сжать пружины 4 и отвести кольцо 3 от вра- 15 щающегося кольца 2 ведомого диска 11.

В этих условиях сила, сжимающая трущиеся поверхности определяется по формуле

20

N

I

Р

25

30

35

где N - нормальная сила в контакте трущихся поверхностей;

Р - суммарное усилие сжатия пружин;

f - коэффициент трения скольжения трзгщейся пары; о( - угол наклона связей к плоскости контакта.

Когда f 0,5, а оС 45°, нормальная сила N мёньще сжимающих сил Р пружир 4 в 1,5 раза, т.е. при начале вращения рабочего колеса 12 контакт трущихся поверхностей разгружается.

При работе грунтового насоса с подачей в полость 7 промывочной жидкости происходит переток ее на всасывающую сторону насоса по зазору между торцами уплотнительных колец 2 и 3. В связи с тем, что давление жидкости на наружную поверхность уплотнитель- ного кольца 3 в сторону кольца 2 рабочего колеса 12 и усилие сжатия пружин 4 неизменны, а давление со стороны зазора между кольцами 2 и 3 изменяется в зависимости от величины зазора и шунтирующего расхода по каналам 6 (максимальное давление при отсутствии зазора и уменьщение давления при увеличении зазора), уплотнительное кольцо 3 отходит от торца ведомого диска до тех пор, пока не наступает равновесие действующих на него сил. Это позволяет получить мини- 55 мальный зазор между торцами уплотнительных колец 2 и 3, обеспечиваю1ций их минимальный износ и незначительную величину протечек из полости 7

40

45

50

N

I

Р

где N - нормальная сила в контакте трущихся поверхностей;

Р - суммарное усилие сжатия пружин;

f - коэффициент трения скольжения трзгщейся пары; о( - угол наклона связей к плоскости контакта.

Когда f 0,5, а оС 45°, нормальная сила N мёньще сжимающих сил Р пружир 4 в 1,5 раза, т.е. при начале вращения рабочего колеса 12 контакт трущихся поверхностей разгружается.

При работе грунтового насоса с подачей в полость 7 промывочной жидкости происходит переток ее на всасывающую сторону насоса по зазору между торцами уплотнительных колец 2 и 3. В связи с тем, что давление жидкости на наружную поверхность уплотнитель- ного кольца 3 в сторону кольца 2 рабочего колеса 12 и усилие сжатия пружин 4 неизменны, а давление со стороны зазора между кольцами 2 и 3 изменяется в зависимости от величины зазора и шунтирующего расхода по каналам 6 (максимальное давление при отсутствии зазора и уменьщение давления при увеличении зазора), уплотнительное кольцо 3 отходит от торца ведомого диска до тех пор, пока не наступает равновесие действующих на него сил. Это позволяет получить мини- мальный зазор между торцами уплотнительных колец 2 и 3, обеспечиваю1ций их минимальный износ и незначительную величину протечек из полости 7

во всасьтающий патрубок, что дает значительное снижение подачи чистой промывочной жидкости в зону уплотнения. Дополнительно к этому крепление уплотнительного кольца 3 к корпусу 1 наклонными шарнирными связями 8 обеспечивает в начале вращения ротора на1219839

coca автоматическое снижение трения . в зоне контакта уплотнительных колец 2 и 3, имеющего место до набора ротором номинального числа оборотов я вы- 5 ходе насоса на рабочий режим, ем са- снижая износ при запусках и оста- новках насоса.Фа.2

ВНИИПИ Заказ 1309/46 Тираж 586 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4