Узел уплотнения Советский патент 1988 года по МПК F04D29/08 

6

Изобретение относится к гидромашиностроению, а именно к конструкции импеллерных уплотнений валов насосов

Цель изобретения - повышение гер метичности путем разрушения пристеночной пленки жидкости в уплотняющем зазоре.

На чертеже представлен узел, продольный разрез.

Узел уплотнения содержит корпус 1 и размещенный в нем импеллер 2 с тылной 3 и рабочей 4 поверхностями, последняя из которых образует с корпусом 1 уплотняющий зазор 5.В корпусе 1 напротив рабочей поверхности 4 импеллера установлено пьезокерамичес- кое кольцо 6 с электродами 7 и 8 для подсоединения к источнику электрической энергии (не показан). На рабочей поверхности 4 могут быть выполнены радиальные каналы 9.

Узел работает следующим образом.

При вращении импеллера 2 жидкость находящаяся в радиальных каналах 9, также в зазоре 5 вовлекается в.о вращательное движение, давление жидкост в радиальном направлении возрастает, что препятствует перетеканию жидкости.

Вследствие обтекания потоком жидкости рабочей поверхности 4 возникаю отрывные течения, характеризующиеся появлением возвратных потоков и вихрей. Взаимодействуя с движущейся жид костью в зазоре, эти потоки приводят к созданию циркуляционного течения в рабочем зазоре 5. Вихревые движения жидкости, в свою очередь, способствуют возникновению газового вихря. Б области раздела между жидкостью и газом образуется зона двухфазного подслоя, в который попадают капли жидкости, вылетевшие из каналов 9 в результате отрыва от поверхности, D дальнейшем эти капли жидкости могут быть увлечены либо газовым потоком к центру, либо по инерции в окружном направлении обратно к поверхности Ж1ЩКОСТИ. Некоторые капли достигают поверхности пьезокерамическо- го кольца 6, в результате соударения с которым одна часть капель,дробясь, отражается от его поверхности, а другая часть капель прилипает к

торцовой поверхности кольца 6, что вызывает появление пленки жидкости, текущей по стенке под действием радиального газ ового вихря, от границь раздела фаз к центру вращения. Траектория полета части капель может пересечься с поверхностью жидкости на границе раздела фаз и капли либо сольются с ней, либо отразятся вместе с каплями, потерявшими окружную скорость, за счет торможения попадут в зону увлечения газовым вихрем в зазор 5 или на стенку.

При этом утечки через импеллер слагаются как из пристеночной пленки жидкости, так из капель, обладающих достаточной энергией, чтобы вырваться из газового вихря. Одновременно с началом вращения импеллера 2 от источника электрической энергии подается напряжение на электроды 7 и 8 nbe3OKepaMn4eckoro кольца 6, которое под действием обратного пьезоэффекта начинает совершать механические колебания высркой частоты как в радиальном, так и в осевом направления ;.

Совершая высокочастотные колебания, пьезокерамическое кольцо 6 уменьшает утечки через импеллер 2 за счет разрушения пристеночной пленки жидкости и дробления капель жидкости в двухфазном пограничном подслое. Разрушенный слой жидкости в виде мелких капель захватывается газовьм вихрем и выносится к двухфазному пограничному слою.

Формула изобретения

Узел уплотнения, содержащий корпус и размещенный в нем импеллер с тыльной и рабочей поверхностями, последняя из которых образует с корпусом уплотняющий зазор, отличающий- с я тем, что, с целью повышения . герметичности путем разрушения пристеночной пленки жидкости в уплотняющем зазоре, в корпусе напротив рабочей поверхности импеллера установлено пьезокерамическое кольцо с электродами для подсоединения к источнику электрической энергии.

Изобретение позволяет повысить герметичность уплотнения вала насоса. Импеллер 2 с тыльной и рабочей поверхностями 3 и 4 размещен в корпусе 1. Поверхность 4 образует с корпусом 1 уплотнякяций зазор 5. Напротив поверхности 4 в корпусе 1 установлено пьезокерамическое кольцо 6 с элек- т родами 7 и 8 для подсоединения к источнику энергии. Вследствие обтекания потоком жидкости поверхности 4 возникают отрьшные течения, характеризующиеся появлением обратных потоков и вихрей, что способствует возникновению газового вихря. Высокочастотные колебания кольца 6 уменьшают утечки через имйеллер 2 за счет разрушения пристеночной пленки жидкости и дробления капель жидкости в двухфазном пограничном подслое. Разрушенный слой жидкости в виде мелких капель захватывается газовьм вихрем и вьшосится к двухфазному слою. 1 ил. о (Л