EA045305B1 - PUMP - Google Patents

Description

Изобретение относится к уплотнению. Более конкретно, оно относится к уплотнительной конструкции для насоса, и насосу, содержащему такую уплотнительную конструкцию.The invention relates to a seal. More particularly, it relates to a sealing structure for a pump, and a pump including such a sealing structure.

В оборудовании, таком как насос, который включает в себя корпус, определяющий содержащую текучую среду камеру (мокрую часть насоса) и вращающийся вал, который пронизывает корпус и проходит от сухой части насоса до мокрой части насоса, используется уплотнение, чтобы препятствовать протеканию текучей среды между валом и корпусом.Equipment such as a pump that includes a housing defining a fluid-containing chamber (the wet end of the pump) and a rotating shaft that penetrates the housing and extends from the dry end of the pump to the wet end of the pump uses a seal to prevent fluid from flowing between shaft and housing.

Одним конкретным типом насоса, который требует уплотнения, является центробежный насос, в частности, центробежный насос для перекачивания шлама (двухфазной текучей среды, содержащей нерастворимые, абразивные, твердые частицы). Типичные шламы, используемые в прикладных задачах обогащения полезных ископаемых, имеют размеры частиц 1 мм или меньше, взвешенные в текучей среде, такой как вода.One particular type of pump that requires sealing is a centrifugal pump, particularly a centrifugal pump for pumping slurry (a two-phase fluid containing insoluble, abrasive, solid particles). Typical sludges used in mineral processing applications have particle sizes of 1 mm or less suspended in a fluid such as water.

Авторы знают о двух типах уплотнений, которые обычно используются в насосах, используемых для прикладных задач обогащения полезных ископаемых, а именно, сальниковом уплотнении и механическом уплотнении.The authors are aware of two types of seals that are commonly used in pumps used for mineral processing applications, namely, the gland seal and the mechanical seal.

Сальниковое уплотнение обычно содержит корпус сальниковой коробки, который определяет отверстие, через которое вращающийся вал проходит, так что кольцевая полость определяется между радиально внутренней поверхностью корпуса сальниковой коробки и поверхностью вала или защитной гильзой, которая устанавливается на валу для вращения с ним.A stuffing box seal typically includes a packing box body that defines an opening through which a rotating shaft passes such that an annular cavity is defined between a radially inner surface of the stuffing box body and a shaft surface or a protective sleeve that is mounted on the shaft to rotate with it.

В одном типе сальникового уплотнения уплотнение обеспечивается одним или более манжетными уплотнениями, которые прилегают к валу, чтобы предотвращать или уменьшать утечку текучей среды из насосной камеры. Один тип манжетного уплотнения известен как VR (торговая марка) уплотнение, которое обычно используется для уплотнения текучих сред при более высоких давлениях.In one type of stuffing box seal, sealing is provided by one or more lip seals that abut a shaft to prevent or reduce fluid leakage from the pump chamber. One type of lip seal is known as a VR (trade name) seal, which is typically used to seal fluids at higher pressures.

В другом типе сальникового уплотнения прокладка расположено в полости и сжимается в осевом направлении, чтобы формировать уплотнение между корпусом сальниковой коробки и валом. Прокладка обычно содержит прокладочный материал, такой как полиакриловое волокно, пропитанное графитом или PTFE, в которое может быть введена дополнительная смазка, такая как смазочное масло.In another type of stuffing box seal, a gasket is located in a cavity and is compressed axially to form a seal between the stuffing box body and the shaft. The gasket typically contains a spacer material such as graphite or PTFE impregnated polyacrylic fiber into which an additional lubricant such as lubricating oil may be incorporated.

Преимуществом сальникового уплотнения является то, что оно является относительно простым по конструкции. Однако, когда прокладочный материал изнашивается, он подвержен утечке текучей среды из насосной камеры. Когда используется в прикладных задача обогащения полезных ископаемых, это является нежелательным; в частности, поскольку вода может быть дорогостоящей, когда насос работает в засушливых условиях.The advantage of the gland seal is that it is relatively simple in design. However, when the liner material wears out, it is susceptible to fluid leakage from the pump chamber. When used in mineral processing applications, this is undesirable; particularly since water can be expensive when the pump is operating in dry conditions.

Первичные компоненты механического уплотнения включают в себя кольцеобразный неподвижный уплотнительный элемент и кольцеобразный вращающийся уплотнительный элемент, который прикрепляется к валу для вращения с ним. Уплотнительные элементы определяют противоположно расположенные уплотняющие поверхности, которые подгоняются по направлению друг к другу, чтобы формировать жидкостное уплотнение между собой.The primary components of a mechanical seal include an annular stationary sealing element and an annular rotating sealing element that is attached to the shaft to rotate with it. The sealing elements define opposing sealing surfaces that fit toward each other to form a fluid seal between them.

Преимуществом механического уплотнения является то, что во время обычной работы не существует утечки через уплотнение.The advantage of a mechanical seal is that there is no seal leakage during normal operation.

Недостатком механического уплотнения является то, что оно является относительно дорогостоящим. Кроме того, существует ограничение, относящееся к перепаду давления через уплотнение. Эта проблема устраняется посредством обеспечения конструкции, которая включает в себя два механических уплотнения рядом друг с другом, и предоставления текучей среды под давлением между ними, чтобы ограничивать перепад давления через каждое уплотнение в приемлемых пределах. Однако, будет понятно, что это значительно повышает затраты, ассоциированные с этим.The disadvantage of a mechanical seal is that it is relatively expensive. In addition, there is a limitation regarding the pressure drop across the seal. This problem is overcome by providing a design that includes two mechanical seals adjacent to each other and providing a pressurized fluid between them to limit the pressure drop across each seal to acceptable limits. However, it will be understood that this significantly increases the costs associated with it.

Для того, чтобы формировать уплотнение, уплотняющие поверхности уплотнительных элементов подвергаются механической обработке с высокой степенью стойкости и качеством обработки поверхности. В суровых окружающих условиях, таких как шламовые насосы, когда перекачиваемая текучая среда может быть очень абразивной, и компоненты насоса, включающие в себя уплотнительные компоненты, подвергаются высокой нагрузке, например, при запуске насоса, поломка механического уплотнения имеет тенденцию быть катастрофической, делающей необходимым приостановку работы насоса немедленно, пока уплотнение не сможет быть отремонтировано или заменено. В прикладных задачах обогащения полезных ископаемых это может потребовать остановки всей дробильной установки до тех пор, пока уплотнение не будет заменено, что является очень дорогостоящим.In order to form the seal, the sealing surfaces of the sealing elements are machined to a high degree of durability and surface finish. In harsh environments such as slurry pumps, where the fluid being pumped can be very abrasive and pump components, including sealing components, are subject to high stress, such as when starting the pump, mechanical seal failure tends to be catastrophic, necessitating shutdown. run the pump immediately until the seal can be repaired or replaced. In mineral processing applications, this may require shutting down the entire crushing plant until the seal can be replaced, which is very costly.

Целью этого изобретения является предоставление средства, которое, как полагают Изобретатели по меньшей мере улучшит одну или более из этих проблем или другие проблемы уплотнений предшествующего уровня техники или предоставит полезную альтернативу.It is the object of this invention to provide a means which the Inventors believe will at least improve one or more of these problems or other problems with prior art seals or provide a useful alternative.

Соответственно, предлагается уплотнительная конструкция для обеспечения уплотнения между вращаемым валом и корпусом, имеющим стенку, через которую проходит вал, уплотнительная конструкция включает в себя последовательно механическое уплотнение и сальниковое уплотнение.Accordingly, a sealing structure is provided for providing a seal between a rotating shaft and a housing having a wall through which the shaft passes, the sealing structure including a mechanical seal and a stuffing box seal in series.

Таким образом, предлагается насос, включающий в себя уплотнительную конструкцию для обеспечения уплотнения между вращаемым валом и корпусом, имеющим стенку, через которую проходит вал, при этом уплотнительная конструкция содержит: основную часть уплотнения, имеющую неподвижныйThus, a pump is provided including a seal structure for providing a seal between a rotating shaft and a housing having a wall through which the shaft extends, the seal structure comprising: a seal body having a stationary

- 1 045305 внешний элемент и вращаемый внутренний элемент, присоединенный к вращаемому валу, причем неподвижный внешний элемент включает в себя неподвижный кольцеобразный уплотнительный компонент, а вращаемый внутренний элемент включает в себя вращаемый кольцеобразный уплотнительный компонент, причем уплотнительные компоненты определяют противоположно размещенные уплотняющие поверхности в тесно связанном соотношении, чтобы формировать механическое уплотнение, при этом основная часть уплотнения определяет полость для барьерной жидкости, полость для сальникового уплотнения и канал для подачи жидкости под давлением, проходящий через основную часть уплотнения и имеющий внутренний конец в сообщении по текучей среде с полостью для барьерной жидкости, и внешний конец, открывающийся из внешнего элемента и соединяемый в проточном сообщении с источником подачи жидкости под давлением, чтобы впрыскивать барьерную жидкость высокого давления для уменьшения перепада давления через механическое уплотнение; пружинную конструкцию, установленную во внешнем элементе и поджимающую в осевом направлении неподвижный кольцеобразный уплотнительный компонент к вращаемому кольцеобразному уплотнительному компоненту; и сальниковое уплотнение, расположенное в полости для сальникового уплотнения; при этом механическое уплотнение расположено в осевом направлении внутрь от сальникового уплотнения, так что механическое уплотнение формирует первую ступень или первичное уплотнение, а сальниковое уплотнение формирует вторичное уплотнение.- 1 045305 an outer element and a rotatable inner element coupled to a rotatable shaft, wherein the stationary outer element includes a stationary annular sealing component and the rotatable inner element includes a rotatable annular sealing component, the sealing components defining opposingly spaced sealing surfaces in closely coupled relationship to form a mechanical seal, wherein the seal body defines a barrier fluid cavity, a packing cavity, and a pressurized fluid passage extending through the seal body and having an inner end in fluid communication with the barrier fluid cavity, and an outer end opening from the outer member and in fluid communication with a pressurized fluid supply to inject a high pressure barrier fluid to reduce the pressure drop across the mechanical seal; a spring structure installed in the outer element and axially pressing the stationary ring-shaped sealing component against the rotatable ring-shaped sealing component; and a stuffing box seal located in the stuffing box seal cavity; wherein the mechanical seal is positioned axially inward of the stuffing box seal such that the mechanical seal forms the first stage or primary seal and the stuffing box seal forms the secondary seal.

Канал для подачи жидкости под давлением может открываться в полость между полостью для барьерной жидкости и полостью для сальникового уплотнения.The pressurized fluid passage may open into a cavity between the barrier fluid cavity and the packing cavity.

Неподвижный уплотнительный компонент может быть расположен по меньшей мере частично в полости для барьерной жидкости, внутренний элемент корпуса уплотнения может включать в себя кольцеобразную гильзу, которая установлена вокруг и прикреплена к валу, и фланец, выступающий от внутреннего в осевом направлении конца гильзы, причем фланец имеет кольцеобразное углубление, которое открывается в осевом направлении к полости для барьерной жидкости, и в котором расположена по меньшей мере часть вращающегося уплотнительного элемента.The stationary sealing component may be located at least partially within the barrier fluid cavity, the internal seal housing member may include an annular sleeve that is mounted around and secured to the shaft, and a flange extending from an axially inner end of the sleeve, the flange having an annular recess that opens axially toward the barrier fluid cavity and in which at least a portion of the rotating sealing element is located.

Полость для сальникового уплотнения может открываться из основной части уплотнения в наружном по оси направлении, а прокладка может быть предусмотрена в полости для сальникового уплотнения.The stuffing box seal cavity may be opened from the seal body in an axially outward direction, and a gasket may be provided in the stuffing box seal cavity.

Прокладка может включать в себя по меньшей мере два разнесенных в осевом направлении кольцеобразных прокладочных кольца.The spacer may include at least two axially spaced annular spacer rings.

Фонарное кольцо может быть предусмотрено между смежными прокладочными кольцами.A lantern ring may be provided between adjacent spacer rings.

По меньшей мере одно манжетное уплотнение может быть расположено в полости для сальникового уплотнения.At least one lip seal may be located in the gland seal cavity.

Насос может включать в себя компрессионное кольцо, включающее в себя кольцеобразный, продолжающийся в осевом направлении выступ, который продолжается внутрь внешнего в осевом направлении конца полости для сальникового уплотнения, чтобы сжимать прокладку сальникового уплотнения, причем компрессионное кольцо прикреплено к кольцеобразному внешнему элементу основной части уплотнения крепежами, которые допускают регулировку осевого положения компрессионного кольца.The pump may include a compression ring including an annular, axially extending protrusion that extends into the axially outer end of the packing cavity to compress the packing gasket, the compression ring being secured to the annular outer member of the seal body by fasteners. , which allow adjustment of the axial position of the compression ring.

Насос может включать в себя линию подачи смазки, проходящую от внешней поверхности внешнего элемента основной части уплотнения до полости для сальникового уплотнения, чтобы позволить смазке подаваться внутрь сальникового уплотнения.The pump may include a lubricant supply line extending from an outer surface of the outer member of the seal body to a packing cavity to allow lubricant to be supplied to the interior of the packing seal.

Насос может быть шламовым насосом.The pump may be a slurry pump.

Любой признак из одного из вышеупомянутых аспектов может быть объединен с другим из вышеупомянутых аспектов, чтобы создавать дополнительные аспекты.Any feature from one of the above aspects may be combined with another of the above aspects to create additional aspects.

Эти и другие аспекты изобретения будут теперь описаны, в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие схематичные чертежи, на которых:These and other aspects of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying schematic drawings, in which:

фиг. 1 показывает упрощенный вид в разрезе части насоса в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения; и фиг. 2 показывает упрощенный вид в разрезе, аналогичный фиг. 1, насоса в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.fig. 1 shows a simplified sectional view of a portion of a pump in accordance with one embodiment of the invention; and fig. 2 shows a simplified sectional view similar to FIG. 1, a pump according to another embodiment of the invention.

Подробное описание примерных вариантов осуществления.Detailed description of exemplary embodiments.

Последующее описание приводится в качестве достаточного для осуществления изобретения. Специалистам в соответствующей области техники будет понятно, что многие изменения могут быть выполнены в описанных вариантах осуществления, в то же время все еще достигая полезных результатов настоящего изобретения. Также понятно, что некоторые из желательных преимуществ могут быть достигнуты посредством выбора некоторых из признаков последующих вариантов осуществления без использования других признаков. Соответственно, специалисты в области техники признают, что модификации и адаптации в описанных вариантах осуществления являются возможными и могут даже быть желательными в некоторых обстоятельствах и являются частью настоящего изобретения. Таким образом, последующее описание предоставляется как иллюстрирующее принципы настоящего изобретения, а не как его ограничение.The following description is given as sufficient to carry out the invention. Those skilled in the art will appreciate that many changes can be made to the described embodiments while still achieving the beneficial results of the present invention. It is also understood that some of the desired advantages can be achieved by selecting some of the features of subsequent embodiments without using other features. Accordingly, those skilled in the art will recognize that modifications and adaptations in the described embodiments are possible and may even be desirable in some circumstances and are part of the present invention. Accordingly, the following description is provided as illustrative of the principles of the present invention and not as a limitation thereof.

На фиг. 1 чертежей ссылочной позицией 10 обозначен, в общем, насос в соответствии с вариантомIn fig. 1 of the drawings, reference numeral 10 generally indicates a pump according to the variant

- 2 045305 осуществления изобретения. Насос 10 предназначен для перекачивания очень абразивного шлама, например, в окружении разработки месторождения или обогащения полезных ископаемых. В этом варианте осуществления насос 10 подходит для перекачивания жидкости, имеющей твердые частицы, взвешенные в ней, в диапазоне размеров приблизительно от 100 микрон до 1 мм (что является одним примером обычного горного шлама). Насос 10 включает в себя корпус или кожух 12, часть которого показана на фиг. 1 чертежей, определяющий насосную камеру 14, в которой лопастное колесо (не показано) устанавливается для вращения. Область внутри насосной камеры 14 может называться мокрой частью 15 насоса 10. Приводной вал 16 проходит через отверстие 18 в стенке корпуса 12 и имеет внутренний конец 16а, который соединен с возможностью привода с лопастным колесом, и внешний конец 16b, который расположен снаружи корпуса 12 и соединяется или имеет возможность соединения с источником питания, таким как электромотор. Внешний конец 16b располагается в сухой части 17 насоса 10. Насос 10 дополнительно включает в себя уплотнительную конструкцию в соответствии с изобретением, в общем, указанную ссылочным номером 20, чтобы предоставлять жидкостное уплотнение между корпусом 12 и приводным валом 16, как описано более подробно ниже в данном документе.- 2 045305 implementation of the invention. Pump 10 is designed to pump highly abrasive slurries, such as those found in mining or mineral processing environments. In this embodiment, the pump 10 is suitable for pumping a liquid having solids suspended therein in the size range of approximately 100 microns to 1 mm (which is one example of conventional mining slurry). The pump 10 includes a housing or casing 12, a portion of which is shown in FIG. 1 of the drawings, defining a pumping chamber 14 in which an impeller (not shown) is mounted for rotation. The area within the pump chamber 14 may be referred to as the wet end 15 of the pump 10. The drive shaft 16 extends through an opening 18 in the wall of the housing 12 and has an inner end 16a that is driveably coupled to the impeller and an outer end 16b that is located outside the housing 12 and connects or is capable of being connected to a power source such as an electric motor. The outer end 16b is located in the dry portion 17 of the pump 10. The pump 10 further includes a seal structure in accordance with the invention, generally indicated by reference numeral 20, to provide a liquid seal between the housing 12 and the drive shaft 16, as described in more detail below in this document.

Уплотнительная конструкция 20 включает в себя основную часть уплотнения, в общем, указанную ссылочным номером 22, которая содержит кольцеобразный внешний элемент 24 и кольцеобразный внутренний элемент 26. Кольцеобразный внутренний элемент 26 прикрепляется к валу 16 для вращения с ним.The seal structure 20 includes a seal body, generally indicated by reference numeral 22, which includes an annular outer member 24 and an annular inner member 26. The annular inner member 26 is attached to the shaft 16 for rotation therewith.

Внешний элемент 24 прикрепляется к корпусу 12 посредством разнесенных по окружности болтов, проходящих через разнесенные по окружности отверстия 28 в кольцеобразном фланце 30 внешнего элемента 24 и в винтовое резьбовое зацепление с сопрягающимися отверстиями 32, определенными корпусом 12.The outer member 24 is attached to the housing 12 by means of circumferentially spaced bolts extending through spaced holes 28 in the annular flange 30 of the outer member 24 and into screw threaded engagement with mating holes 32 defined by the housing 12.

Кольцевая канавка (канавка механического уплотнения) 34 предусмотрена в радиально внутренней поверхности внешнего элемента 24 и проходит продольно внутрь от функционально внутреннего конца, т.е., конца, обращенного внутрь насосной камеры 14, внешнего элемента 24 на часть длины внешнего элемента 24.An annular groove (mechanical seal groove) 34 is provided in the radially inner surface of the outer member 24 and extends longitudinally inward from the functionally inner end, i.e., the inwardly facing end of the pump chamber 14, of the outer member 24 for a portion of the length of the outer member 24.

Кольцевая канавка (канавка сальникового уплотнения) 36 предусмотрена в радиально внутренней поверхности внешнего элемента 24 и проходит продольно внутрь во внешний элемент 24 от его функционально внешнего конца, т.е., конца, обращенного от насосной камеры 14, на часть его длины, так что внутренние в осевом направлении торцы канавок 34, 36 разнесены посредством кольцеобразного, направленного радиально внутрь выступа 38.An annular groove (seal groove) 36 is provided in the radially inner surface of the outer member 24 and extends longitudinally inward into the outer member 24 from its functionally outer end, i.e., the end facing away from the pump chamber 14, for a portion of its length, so that The axially internal ends of the grooves 34, 36 are spaced apart by means of a ring-shaped protrusion 38 directed radially inward.

Внутренний элемент 26 включает в себя кольцеобразную гильзу (гильзу вала) 40, которая расположена вокруг приводного вала 16 и закрепляется на месте посредством запирающих винтов 42, проходящих через разнесенные по окружности отверстия в гильзе 40 вала и в примыкание с приводным валом 16.The internal member 26 includes an annular sleeve (shaft sleeve) 40 that is positioned around the drive shaft 16 and is secured in place by locking screws 42 extending through circumferentially spaced holes in the shaft sleeve 40 and abutting the drive shaft 16.

Внутренний элемент 26 определяет фланец 44, который выступает от внутреннего в осевом направлении конца (мокрой части 15) гильзы 40 вала, и определяет кольцеобразное углубление 46 в нем, которое открывается в осевом направлении наружу, т.е., по направлению к функционально внутреннему концу внешнего элемента 24.The inner member 26 defines a flange 44 that projects from the axially inner end (wet portion 15) of the shaft sleeve 40, and defines an annular recess 46 therein that opens axially outwardly, i.e., toward the functionally inner end external element 24.

Радиально внутренняя поверхность внешнего элемента 24, сформированная канавкой 34, и соседняя радиально внешняя поверхность гильзы 40 вала определяют между собой первую кольцеобразную полость (полость для барьерной жидкости) 48, которая открывается в осевом направлении внутрь, т.е., по направлению к углублению 46. Радиально внутренняя поверхность внешнего элемента 24, сформированная посредством канавки 36, и соседняя радиально внешняя поверхность гильзы 40 вала вместе формируют вторую кольцеобразную полость (полость для сальникового уплотнения) 50, которая открывается в осевом направлении наружу из функционально внешнего конца основной части 24 уплотнения.The radially inner surface of the outer member 24 formed by the groove 34 and the adjacent radially outer surface of the shaft sleeve 40 define between them a first annular cavity (barrier fluid cavity) 48 which opens axially inwardly, i.e., towards the recess 46 The radially inner surface of the outer member 24 formed by the groove 36 and the adjacent radially outer surface of the shaft sleeve 40 together form a second annular cavity (stuffing box cavity) 50 that opens axially outward from the functionally outer end of the seal body 24.

Уплотнительная конструкция 20 включает в себя неподвижное уплотнительное кольцо (или компонент) 56, которое прикрепляется к внешнему элементу 24 в полости 48 для барьерной жидкости, так что оно выступает в осевом направлении от него. Вращающееся (или способное вращаться) уплотнительное кольцо (или компонент) 58 закрепляется в углублении 46 фланца 44, так что оно вращается вместе с приводным валом 16. Вращающееся уплотнительное кольцо 58 выступает в осевом направлении наружу из углубления 46. Уплотнительные компоненты 56, 58 определяют противоположно размещенные уплотняющие поверхности, и неподвижный уплотнительный компонент 56 подгоняется в осевом направлении к вращающемуся уплотнительному компоненту 58 посредством пружинной конструкции 60, чтобы формировать механическое уплотнение, в общем, указанное ссылочным номером 52.The seal structure 20 includes a stationary seal ring (or component) 56 that is attached to the outer member 24 in the barrier fluid cavity 48 such that it projects axially therefrom. A rotating (or rotatable) O-ring (or component) 58 is secured in a recess 46 of the flange 44 such that it rotates with the drive shaft 16. The rotating O-ring 58 projects axially outward from the recess 46. The sealing components 56, 58 are defined in the opposite direction positioned sealing surfaces, and the stationary sealing component 56 is axially adjusted to the rotating sealing component 58 by means of a spring structure 60 to form a mechanical seal generally indicated by reference numeral 52.

Уплотнительная конструкция 20 дополнительно включает в себя два внутренних прокладочных кольца 62 (наиболее близко к мокрой части 15), внешнее прокладочное кольцо 64 (наиболее близко к сухой части 17) и промежуточное прокладочное кольцо 66. Фонарное кольцо 68 расположено между внешним прокладочным кольцом 64 и промежуточным прокладочным кольцом 66 и между промежуточным прокладочным кольцом 66 и внешним в осевом направлении (ближайшим к мокрой части 15) внутренним прокладочным кольцом 62.The seal structure 20 further includes two inner spacer rings 62 (closest to the wet portion 15), an outer spacer ring 64 (closest to the dry portion 17), and an intermediate spacer ring 66. A lantern ring 68 is located between the outer spacer ring 64 and the intermediate spacer ring 64. spacer ring 66 and between the intermediate spacer ring 66 and the axially outer (closest to the wet part 15) inner spacer ring 62.

Уплотнительная конструкция дополнительно включает в себя компрессионное кольцо, в общем,The sealing structure further includes a compression ring, in general,

- 3 045305 указанное ссылочным номером 70. Компрессионное кольцо 70 включает в себя кольцеобразный, продолжающийся в осевом направлении выступ 72, который продолжается в полость 50 для сальникового уплотнения через ее внешний в осевом направлении конец, чтобы сжимать прокладочные кольца 62, 64, 66, чтобы формировать сальниковое уплотнение, в общем, указанное ссылочным номером 54. Компрессионное кольцо 70 соединяется с внешним элементом 24 основной части 22 уплотнения болтами 74, продолжающимися через разнесенные по окружности отверстия 76 в компрессионном кольце 70 в винтовое резьбовое зацепление с ответными отверстиями 78 во внешнем элементе 24. Посредством затяжки болтов 74 компрессионное кольцо 70 подгоняет прокладочные кольца 62, 64, 66 вплотную к выступу 38, тем самым, сжимая прокладочные кольца 62, 64, 66.- 3 045305 indicated by reference numeral 70. The compression ring 70 includes an annular, axially extending projection 72 that extends into the packing cavity 50 through its axially outer end to compress the spacer rings 62, 64, 66 to form a packing seal generally indicated by reference number 54. The compression ring 70 is connected to the outer element 24 of the seal body 22 by bolts 74 extending through circumferentially spaced holes 76 in the compression ring 70 into helical threaded engagement with mating holes 78 in the outer element 24 By tightening the bolts 74, the compression ring 70 forces the spacer rings 62, 64, 66 close to the projection 38, thereby compressing the spacer rings 62, 64, 66.

Канал 80 для подачи жидкости высокого давления (вода используется в качестве жидкости высокого давления в этом варианте осуществления) проходит через внешний элемент 24 и имеет внутренний конец 80.1, который раскрывается в полость 48 для барьерной жидкости. Канал 80 для подачи воды высокого давления имеет внешний конец 80.2, который раскрывается из радиально внешней поверхности внешнего элемента 24 и соединяется или имеет возможность соединения в проточном сообщении с источником воды высокого давления. Источник воды высокого давления служит в качестве смазки для механического уплотнения 52, а также предоставляет хладагент для уплотнительной конструкции и балансирует давление между неподвижной частью (неподвижным уплотнительным кольцом 56) и вращающейся частью (вращающимся уплотнительным кольцом 58) механического уплотнения 52. Источник воды высокого давления гарантирует, что давление барьерной жидкости обычно находится между 3-10 бар (0,3-1 МПа). В одном насосе давление в мокрой части 15 насоса может быть в области 11 бар (1,1 МПа), давление барьерной жидкости может быть 6 бар (0,6 МПа), и сухая часть 17 насоса находится при 1 бар (0,1 МПа), атмосферном давлении. Это означает, что перепад давления через механическое уплотнение 52 равен 5 бар (0,5 МПа).The high pressure fluid supply passage 80 (water is used as the high pressure fluid in this embodiment) extends through the outer member 24 and has an inner end 80.1 that opens into a barrier fluid cavity 48. The high pressure water supply passage 80 has an outer end 80.2 that opens from a radially outer surface of the outer member 24 and is or is fluidly connected to a high pressure water source. The high pressure water source serves as a lubricant for the mechanical seal 52 and also provides coolant to the seal structure and balances the pressure between the stationary part (stationary O-ring 56) and the rotating part (rotating O-ring 58) of the mechanical seal 52. The high pressure water source ensures that the pressure of the barrier fluid is usually between 3-10 bar (0.3-1 MPa). In one pump, the pressure at the wet end 15 of the pump may be in the region of 11 bar (1.1 MPa), the pressure of the barrier fluid may be 6 bar (0.6 MPa), and the dry end 17 of the pump is at 1 bar (0.1 MPa). ), atmospheric pressure. This means that the pressure drop across the mechanical seal 52 is 5 bar (0.5 MPa).

Линия 82 подачи смазки проходит от внешней поверхности внешнего элемента 24 в полость 50 для сальникового уплотнения в позиции, выставленной относительно каждого фонарного кольца 68, чтобы предоставлять возможность смазке подаваться внутрь сальникового уплотнителя 54 при необходимости.A lubricant supply line 82 extends from the outer surface of the outer member 24 into the packing cavity 50 at a position relative to each lantern ring 68 to allow lubricant to be supplied to the interior of the packing seal 54 as needed.

Теперь выполняется ссылка на фиг. 2 чертежей, на которой ссылочный номер 100 ссылается, в общем, на насос в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, и, пока не указано иное, те же ссылочные номера, использованные выше, используются для обозначения аналогичных частей. Главное различие между насосом 10 и насосом 100 в конфигурации сальникового уплотнителя 54. В частности, в насосе 100, внутренние прокладочные кольца 62 заменяются парой манжетных уплотнений 102, которые разнесены в осевом направлении посредством разделителя 104 манжетного уплотнения.Reference is now made to FIG. 2 of the drawings, in which reference numeral 100 refers generally to a pump in accordance with another embodiment of the invention, and, unless otherwise indicated, the same reference numerals used above are used to designate like parts. The main difference between pump 10 and pump 100 is the configuration of the packing seal 54. Specifically, in pump 100, the inner spacer rings 62 are replaced by a pair of lip seals 102 that are axially spaced apart by a lip seal spacer 104.

В использовании механическое уплотнение 52 насоса 10, 100 формирует первичное уплотнение, чтобы препятствовать протеканию текучей среды из насосной камеры 14 через отверстие 18. Сальниковое уплотнение 54 предоставляет вторичное уплотнение, которое предоставляет возможность повышения давления барьерной жидкости, чтобы уменьшать перепад давления в сальниковой конструкции 20. Кроме того, если, однако, механическое уплотнение 52 откажет, сальниковое уплотнение 54 формирует резервное первичное уплотнение, которое позволяет насосу 10, 100 продолжать работать, пока не будет удобно отключить насос для того, чтобы отремонтировать или заменить механическое уплотнение 52.In use, the mechanical seal 52 of the pump 10, 100 forms a primary seal to prevent fluid from flowing from the pump chamber 14 through the opening 18. The packing seal 54 provides a secondary seal that allows the pressure of the barrier fluid to increase to reduce the pressure drop across the packing structure 20. Additionally, if, however, the mechanical seal 52 fails, the stuffing box 54 forms a backup primary seal that allows the pump 10, 100 to continue operating until it is convenient to shut down the pump in order to repair or replace the mechanical seal 52.

Авторы полагают, что изобретение обеспечивает преимущества, связанные с механическим уплотнением, т.е., нулевую утечку, и в то же самое время устранит главный недостаток механического уплотнения, а именно, что если оно откажет, отказ является катастрофическим, делающим необходимым немедленное отключение насоса 10, 100.The inventors believe that the invention provides the benefits associated with a mechanical seal, i.e., zero leakage, and at the same time will eliminate the main disadvantage of a mechanical seal, namely that if it fails, the failure is catastrophic, necessitating immediate shutdown of the pump 10, 100.

--

Claims (10)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Насос, включающий в себя уплотнительную конструкцию для обеспечения уплотнения между вращаемым валом и корпусом, имеющим стенку, через которую проходит вал, при этом уплотнительная конструкция содержит:1. A pump including a sealing structure for providing a seal between a rotating shaft and a housing having a wall through which the shaft extends, the sealing structure comprising: основную часть уплотнения, имеющую неподвижный внешний элемент и вращаемый внутренний элемент, присоединенный к вращаемому валу, причем неподвижный внешний элемент включает в себя неподвижный кольцеобразный уплотнительный компонент, а вращаемый внутренний элемент включает в себя вращаемый кольцеобразный уплотнительный компонент, причем уплотнительные компоненты определяют противоположно размещенные уплотняющие поверхности в тесно связанном соотношении, чтобы формировать механическое уплотнение, при этом основная часть уплотнения определяет полость для барьерной жидкости, полость для сальникового уплотнения и канал для подачи жидкости под давлением, проходящий через основную часть уплотнения и имеющий внутренний конец в сообщении по текучей среде с полостью для барьерной жидкости, и внешний конец, открывающийся из внешнего элемента и соединяемый в проточном сообщении с источником подачи жидкости под давлением, чтобы впрыскивать барьерную жидкость высокого давления для уменьшения перепада давления через механическое уплотнение;a seal body having a stationary outer member and a rotatable inner member coupled to a rotatable shaft, the stationary outer member including a stationary annular sealing component and the rotatable inner member including a rotatable annular sealing component, the sealing components defining opposing sealing surfaces in a closely related relationship to form a mechanical seal, wherein the seal body defines a barrier fluid cavity, a packing cavity, and a pressurized fluid path extending through the seal body and having an inner end in fluid communication with the seal cavity. a barrier fluid, and an outer end opening from the outer member and being in fluid communication with a pressurized fluid supply source to inject a high pressure barrier fluid to reduce a pressure drop across the mechanical seal; пружинную конструкцию, установленную во внешнем элементе и поджимающую в осевом направлении неподвижный кольцеобразный уплотнительный компонент к вращаемому кольцеобразному уплотнительному компоненту; и сальниковое уплотнение, расположенное в полости для сальникового уплотнения;a spring structure installed in the outer element and axially pressing the stationary ring-shaped sealing component against the rotatable ring-shaped sealing component; and a stuffing box seal located in the stuffing box seal cavity; при этом механическое уплотнение расположено в осевом направлении внутрь от сальникового уплотнения, так что механическое уплотнение формирует первую ступень или первичное уплотнение, а сальниковое уплотнение формирует вторичное уплотнение.wherein the mechanical seal is positioned axially inward of the stuffing box seal such that the mechanical seal forms the first stage or primary seal and the stuffing box seal forms the secondary seal. 2. Насос по п.1, в котором канал для подачи жидкости под давлением открывается в полость между полостью для барьерной жидкости и полостью для сальникового уплотнения.2. The pump according to claim 1, in which the channel for supplying liquid under pressure opens into the cavity between the cavity for the barrier liquid and the cavity for the gland seal. 3. Насос по п.1 или 2, в котором неподвижный уплотнительный компонент расположен, по меньшей мере частично, в полости для барьерной жидкости, внутренний элемент корпуса уплотнения включает в себя кольцеобразную гильзу, которая установлена вокруг и прикреплена к валу, и фланец, выступающий от внутреннего в осевом направлении конца гильзы, причем фланец имеет кольцеобразное углубление, которое открывается в осевом направлении к полости для барьерной жидкости, и в котором расположена, по меньшей мере часть, вращающегося уплотнительного элемента.3. The pump of claim 1 or 2, wherein the stationary sealing component is located at least partially in the barrier fluid cavity, the internal seal housing member includes an annular sleeve that is mounted around and secured to the shaft, and a flange extending from the axially inner end of the sleeve, the flange having an annular recess that opens axially toward the barrier fluid cavity and in which at least a portion of the rotating sealing element is located. 4. Насос по любому предшествующему пункту, в котором полость для сальникового уплотнения открывается из основной части уплотнения в наружном по оси направлении, а прокладка предусмотрена в полости для сальникового уплотнения.4. The pump as claimed in any one of the preceding claims, wherein the gland seal cavity is opened from the seal body in an axially outer direction and a gasket is provided in the gland seal cavity. 5. Насос по п.4, в котором прокладка включает в себя по меньшей мере два разнесенных в осевом направлении кольцеобразных прокладочных кольца.5. The pump of claim 4, wherein the gasket includes at least two axially spaced annular spacer rings. 6. Насос по п.5, в котором фонарное кольцо предусмотрено между смежными прокладочными кольцами.6. The pump according to claim 5, wherein the lantern ring is provided between adjacent spacer rings. 7. Насос по любому предшествующему пункту, в котором по меньшей мере одно манжетное уплотнение расположено в полости для сальникового уплотнения.7. The pump according to any preceding claim, wherein at least one lip seal is located in the gland seal cavity. 8. Насос по любому из пп. 4-6, который включает в себя компрессионное кольцо, включающее в себя кольцеобразный, продолжающийся в осевом направлении выступ, который продолжается внутрь внешнего в осевом направлении конца полости для сальникового уплотнения, чтобы сжимать прокладку сальникового уплотнения, причем компрессионное кольцо прикреплено к кольцеобразному внешнему элементу основной части уплотнения крепежами, которые допускают регулировку осевого положения компрессионного кольца.8. Pump according to any one of paragraphs. 4-6, which includes a compression ring including an annular, axially extending protrusion that extends into the axially outer end of the packing cavity to compress the packing gasket, the compression ring being secured to the annular outer member of the packing body. parts of the seal with fasteners that allow adjustment of the axial position of the compression ring. 9. Насос по любому предшествующему пункту, который включает в себя линию подачи смазки, проходящую от внешней поверхности внешнего элемента основной части уплотнения до полости для сальникового уплотнения, чтобы позволить смазке подаваться внутрь сальникового уплотнения.9. The pump of any one of the preceding claims, which includes a lubricant supply line extending from an outer surface of the outer member of the seal body to a packing cavity to allow lubricant to be supplied to the inside of the packing seal. 10. Насос по любому предшествующему пункту, который является шламовым насосом.10. The pump according to any of the preceding paragraphs, which is a slurry pump. --