уплотнение вала центробежного насоса

Формула изобретения

Уплотнение вала центробежного насоса, содержащее стояночное уплотнение с подвижным и неподвижным элементами, нагружающее средство, включающее в себя пружину и размещенное в корпусе, и установленный с возможностью осевого перемещения вал, на котором закреплены рабочее колесо, подвижный элемент стояночного уплотнения и импеллер, отличающееся тем, что рабочее колесо выполнено закрытым с динамическим уплотнением на основном диске, а подвижный элемент стояночного уплотнения расположен между импеллером и нагружающим средством.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах для перекачивания коррозионно- активных и агрессивных жидкостей.

Известно уплотнение вала центробежного насоса, включающее вращающееся и невращающееся контактные кольца, первое из которых установлено на валу насоса, а второе - в корпусе насоса, при этом одно из колец установлено с возможностью осевого перемещения и поджато к другому кольцу нагружающим средством, и гидродинамическое уплотнение, включающее вспомогательные лопасти, установленные на валу насоса между рабочим колесом насоса и стояночным уплотнением, причем вспомогательные лопасти и вращающееся кольцо соединены между собой и установлены на валу с возможностью осевого перемещения (патент СССР N1378791, кл. F 04 D 29/10, опубл. 1988).

Недостатком такого устройства является низкая надежность подвижного узла гидродинамическое уплотнение - контактное кольцо при эксплуатации в коррозионно-активных и агрессивных жидкостях, так как использование сильфона в качестве дополнительного уплотнения вала ограничено по применяемости, а использование эластичного элемента в качестве дополнительного уплотнения вала ограничено по ресурсу из-за износа эластичного элемента при цикле открытие - закрытие. Другим недостатком уплотнения является невысокая работоспособность в коррозионно-активных средах из-за расположения нагружающего средства вблизи контактных колец.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип) является уплотнение вала центробежного насоса, содержащее стояночное уплотнение с подвижным и неподвижным элементами, нагружающее средство, установленное в корпусе, вал с возможностью осевого перемещения и с закрепленным на нем рабочим колесом, подвижным элементом стояночного уплотнения и импеллером (авт. свид. СССР N1295037, кл. F 04 D 29/14, 07.03.87).

Недостатками этого устройства является расположение подшипника и пружины в проточной части насоса, что неприемлемо при перекачивании агрессивных и коррозионно-активных жидкостей (в том числе загрязненных жидкостей), а установленный перед импеллером подвижный элемент стояночного уплотнения способствует тому, что в момент остановки насоса определенное количество перекачиваемой жидкости вытекает в дренаж или в полость корпуса подшипников.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и работоспособности уплотнения вала центробежного насоса при работе в коррозионно-активных и агрессивных средах.

Для достижения этого технического результата предлагаемое уплотнение вала центробежного насоса содержит стояночное уплотнение с подвижным и неподвижным элементами, нагружающее средство, включающее в себя пружину и размещенное в корпусе, и установленный с возможностью осевого перемещения вал, на котором закреплены рабочее колесо, подвижный элемент стояночного уплотнения и импеллер, причем рабочее колесо выполнено закрытым с динамическим уплотнением на основном диске, а подвижный элемент стояночного уплотнения расположен между импеллером и нагружающим средством.

Предложенная совокупность признаков имеет новые свойства, заключающиеся в том, что нагружающее средство вынесено из проточной части насоса в корпус для исключения контакта с перекачиваемой жидкостью. Так как рабочее колесо выполнено закрытым с динамическим уплотнением на основном диске, а импеллер расположен перед подвижным элементом стояночного уплотнения, то при запуске насоса появляется осевая сила, действующая как на рабочее колесо, так и на импеллер и направленная в сторону размыкания подвижного и неподвижного элементов стояночного уплотнения.

В момент останова насоса утечки в дренаж при такой схеме будут отсутствовать. Дополнительное динамическое уплотнение на основном диске рабочего колеса позволяет предотвратить утечки во время работы в широком диапазоне входного и выходного давлений.

Описанное уплотнение вала центробежного насоса позволяет повысить надежность и работоспособность при эксплуатации в коррозионо-активных и агрессивных жидкостях.

На фиг. 1 изображено уплотнение вала центробежного насоса, содержащее стояночное уплотнение с подвижным 1 и неподвижным 2 элементами, нагружающее средство, включающее в себя пружину 3 и размещенную в корпусе 4, и установленный с возможностью осевого перемещения вал 5. На валу последовательно установлены рабочее колесо 6, импеллер 7 и подвижный элемент стояночного уплотнения 1.

Через дистанционную втулку 8 и подшипники 9 пружина 3 поджимает подвижный элемент 1 стояночного уплотнения к неподвижному 2 во время остановки насоса. Для предотвращения утечек по валу между деталями ротора установлены вторичные уплотнительные кольца 10.

Уплотнение вала центробежного насоса работает следующим образом. На стоянке насоса подвижный 1 и неподвижный 2 элементы сомкнуты нагружающим средством 3, передающим осевую нагрузку на вал 5 через дистанционную втулку 8 и подшипники 9. При запуске насоса появляется осевая гидравлическая сила, воздействующая как на рабочее колесо 6, так и на импеллер 7. При превышении осевой гидравлической силой величины усилия сжатой пружины 3 вал 5 перемещается на величину зазора b₁ и элементы 1 и 2 размыкаются. Работа стояночного уплотнения прекращается. С этого момента уплотнение вала 5 насоса осуществляется гидродинамическим уплотнением основного диска рабочего колеса 6 и импеллером 7.

Закрытие стояночного уплотнения происходит при уменьшении осевой силы ниже усилия сжатой пружины. Зазор b₂ необходим для сохранения постоянного давления в паре трения при износе.

Такое устройство уплотнения вала работоспособно в широком диапазоне подач и напоров центробежного насоса и позволяет повысить надежность и работоспособность при эксплуатации в коррозионно-активных и агрессивных средах.