RU2018719C1 - Sealing system of pressure end of centrifugal pump impeller - Google Patents

Abstract

FIELD: centrifugal pumps. SUBSTANCE: sealing system has adjusting bush whose outer wall is provided with circular recess 2 and its inner wall 3 is mounted in spaced relation to impeller hub and flange 4 with whose help the adjusting bush is secured to pump housing 6 by means of bolts 5. Sealing ring 7 made of flexible wear-resistant material is reinforced with rigid rings 8 and 9. Ring 7 is located between inner and outer walls and is sealed by means of projection 10. Ring is engageable with shoulder 11 of impeller. Pipe line 12 is brought in communication with clearance 15 between impeller drive disk and housing which is to be sealed through passage 13 in the housing and holes 14. Holes 14 are mad in bush outer wall 1 in area where sealing ring is engageable with shoulder 11; holes 14 are brought in communication by means of manifold 16. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению, а именно к центробежным насосам, перекачивающим жидкости с большим содержанием абразивных частиц. The invention relates to a pump engineering industry, namely to centrifugal pumps pumping liquids with a high content of abrasive particles.

Известна уплотнительная система напорной стороны центробежного насоса (Шкундин Б.М. Землесосные снаряды. - М.: Энергия, с. 92, 1973), содержащая сальник, кольцо сальника, в котором выполнены отверстия подвода отжимной жидкости, крышку сальника, прикрепленную к корпусу насоса при помощи шпилек и прижимающую сальник к уплотняемым поверхностям. Known sealing system on the pressure side of a centrifugal pump (Shkundin BM Dredge shells. - M .: Energy, p. 92, 1973), containing a stuffing box, stuffing box ring, in which openings for supplying squeezing fluid, packing gland attached to the pump housing using studs and pressing the gland to the sealing surfaces.

Однако в этой уплотнительной системе осевая деформация сальника крышкой сальника, вызывающая его радиальную деформацию и уплотнение ступицы рабочего колеса, ограничена жесткостью сальника и при износе поверхности, прилегающей к ступице, нарушается работоспособность уплотнительной системы из-за невозможности обеспечения дальнейшего контакта уплотняемых поверхностей. However, in this sealing system, the axial deformation of the gland by the gland cover, causing its radial deformation and the sealing of the impeller hub, is limited by the stiffness of the gland and when the surface adjacent to the hub is worn, the performance of the sealing system is impaired due to the impossibility of further contact of the sealing surfaces.

Известна также уплотнительная система вала насоса (авт. св. СССР N 1525333, кл. F 04 D 29/10, 1988 прототип), содержащая установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную при помощи фланца к корпусу насоса, эластичные уплотнительные элементы X-образного и прямоугольного сечения, размещенные между упорным, распределительным и регулировочным кольцами, трубопроводы промывочной жидкости с регулирующей арматурой. Also known is a pump shaft sealing system (ed. St. USSR N 1525333, class F 04 D 29/10, 1988 prototype), comprising an installation sleeve with external and internal walls, attached with a flange to the pump housing, elastic sealing elements X- figurative and rectangular cross-section, placed between the thrust, distribution and adjusting rings, flushing fluid pipelines with control valves.

Давлением промывочной жидкости на эластичный элемент прямоугольного сечения сообщается осевое перемещение распределительному кольцу, которое сжимает X-образные манжеты к упорному кольцу, вызывая их радиальное растяжение. При радиальном растяжении кромки X-образных манжет уплотняют поверхность вала. Промывочная жидкость препятствует проникновению абразивных частиц к манжетам, смачивает и охлаждает поверхности контакта. The pressure of the flushing fluid on the elastic element of rectangular cross section informs the axial movement of the distribution ring, which compresses the X-shaped cuffs to the thrust ring, causing them to radially stretch. With radial tension, the edges of the X-shaped seals seal the shaft surface. The washing liquid prevents the penetration of abrasive particles to the cuffs, moistens and cools the contact surface.

Наличие запаса материала за счет косого размещения кромок обеспечивает постоянный контакт уплотняемых поверхностей. The presence of a stock of material due to the oblique placement of the edges provides constant contact of the sealing surfaces.

Однако эта уплотнительная система имеет конструктивные элементы, которые непосредственно в уплотнении вала насоса не участвуют, а лишь передают осевое давление на X-образные манжеты. Наличие такой цепочки вспомогательных элементов усложняет конструкцию. However, this sealing system has structural elements that do not directly participate in the pump shaft seal, but only transmit axial pressure to the X-shaped cuffs. The presence of such a chain of auxiliary elements complicates the design.

Внезапное увеличение давления промывочной жидкости на манжету прямоугольного сечения при сбоях в работе регулирующей арматуры может привести к чрезмерному сжатию X-образных манжет, их сминанию и преждевременному разрушению. A sudden increase in the pressure of the flushing fluid on the cuff of rectangular cross section during malfunctions of the control fittings can lead to excessive compression of the X-shaped cuffs, their creasing and premature destruction.

Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения конструкции. The purpose of the invention is to increase reliability by simplifying the design.

Для достижения этой цели в известной уплотнительной системе, содержащей установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную к корпусу насоса при помощи фланца, в установочной втулке размещено уплотнительное кольцо из эластичного материала, уплотненное в ней при помощи выступа, трубопровод отжимной жидкости, сообщенный через канал в корпусе с уплотняемым зазором между ведущим диском колеса и корпусом, а через регулирующие устройства - с полостью установочной втулки, внутренняя стенка которой установлена с зазором относительно ступицы рабочего колеса, на ведущем диске колеса со стороны ступицы выполнен кольцевой бурт, уплотнительное кольцо выполнено армированным из износостойкого материала и соприкасается торцом с буртом рабочего колеса. В зоне контакта уплотнительного кольца с буртом во внешней стенке установочной втулки выполнен ряд отверстий, сообщенных коллектором, посредством которых канал в корпусе подключен к уплотняемому зазору. To achieve this, in a known sealing system containing an installation sleeve with external and internal walls, attached to the pump housing by means of a flange, an installation ring of elastic material is sealed in the installation sleeve, sealed therein by a protrusion, a squeezing liquid pipe communicated through a channel in the case with a sealed gap between the drive wheel and the case, and through regulating devices, with the cavity of the installation sleeve, the inner wall of which is installed with a clearance of tionary hub of the impeller wheel on the drive disk from the hub has an annular shoulder, the sealing ring is made of reinforced wear-resistant material and is in contact with the end collar of the impeller. In the zone of contact of the sealing ring with the shoulder in the outer wall of the installation sleeve, a series of holes are made, communicated by the collector, through which the channel in the housing is connected to the sealing gap.

На чертеже представлена уплотнительная система, продольный разрез. The drawing shows a sealing system, a longitudinal section.

Уплотнительная система содержит установочную втулку с внешней стенкой 1, имеющей кольцевую выемку 2, внутренней стенкой 3, установленной с зазором относительно ступицы рабочего колеса, и фланцем 4, при помощи которого установочная втулка прикреплена болтами 5 к корпусу 6 насоса, уплотнительное кольцо 7 из эластичного износостойкого материала, армированное жесткими кольцами 8 и 9, например, из металла, размещенное в полости между внутренней 3 и внешней 1 стенками установочной втулки, уплотненное в ней при помощи выступа 10 и контактирующее с буртом 11 рабочего колеса, выполненным на ведущем диске со стороны ступицы, трубопровод 12 отжимной жидкости, сообщенной через канал 13 в корпусе и отверстия 14 с уплотняемым зазором 15 между ведущим диском колеса и корпусом, причем отверстия выполнены во внешней стенке 1 установочной втулки в зоне контакта уплотнительного кольца с буртом колеса и сообщены коллектором. Трубопровод 12 отжимной жидкости сообщен также с коллектором 16 в полости установочной втулки через отверстие 17 и регулирующие устройства - вентиль 18, клапан 19 и манометр 20. Внутренняя стенка 3 установочной втулки может быть выполнена с разъемным фланцем и уплотнена прокладкой 21. The sealing system comprises an installation sleeve with an external wall 1 having an annular recess 2, an internal wall 3 mounted with a clearance relative to the impeller hub, and a flange 4, with which the installation sleeve is bolted 5 to the pump housing 6, the sealing ring 7 is made of elastic wear-resistant material reinforced with rigid rings 8 and 9, for example, made of metal, placed in the cavity between the inner 3 and outer 1 walls of the installation sleeve, sealed in it with the help of the protrusion 10 and in contact with the drill volume 11 of the impeller, made on the drive disk from the hub side, the squeeze liquid pipe 12 communicated through the channel 13 in the housing and the holes 14 with a sealed gap 15 between the drive wheel and the housing, the holes being made in the outer wall 1 of the installation sleeve in the contact zone o-ring with wheel shoulder and communicated by the manifold. The pipeline 12 of the squeezing liquid is also in communication with the manifold 16 in the cavity of the installation sleeve through the hole 17 and the control devices — valve 18, valve 19 and pressure gauge 20. The inner wall 3 of the installation sleeve can be made with a detachable flange and sealed with a gasket 21.

Уплотнительная система работает следующим образом. The sealing system operates as follows.

Приводят уплотнительное кольцо 7 в контакт с буртом 11 ведущего диска рабочего колеса, подав отжимную жидкость в коллектор 16 из трубопровода 12 при открытом вентиле 18 и закрытом клапане 19. При этом выступ 10 уплотнительного кольца, размещаемый первоначально в кольцевой выемке 2, по мере его перемещения в осевом направлении сжимается внешней стенкой 1 установочной втулки, препятствуя перетеканию к коллектору 16 отжимной жидкости, подаваемой в уплотняемый зазор из трубопровода 12 через канал 13 и отверстия 14. The sealing ring 7 is brought into contact with the shoulder 11 of the driving wheel of the impeller, feeding the squeezing liquid into the manifold 16 from the pipeline 12 with the valve 18 open and the valve 19 closed. The protrusion 10 of the sealing ring, which is initially placed in the annular recess 2, as it moves in the axial direction it is compressed by the outer wall 1 of the installation sleeve, preventing the flow of squeezing liquid to the collector 16, which is supplied to the sealing gap from the pipeline 12 through the channel 13 and the holes 14.

Включают насос в работу. При вращающемся рабочем колесе устанавливают оптимальный прижим уплотнительного кольца к бурту 11 рабочего колеса, регулируя вентилем 18 и клапаном 19 по показаниям манометра 20 давление отжимной воды в полости установочной втулки. Затем клапаном 19 автоматически поддерживают установленное давление в процессе работы насоса. Turn the pump on. With a rotating impeller, the optimal clamping of the sealing ring to the shoulder 11 of the impeller is established, by adjusting valve 18 and valve 19 according to the pressure gauge 20, the pressure of the squeezing water in the cavity of the installation sleeve. Then, the valve 19 automatically maintains the set pressure during operation of the pump.

Постоянный контакт уплотнительного кольца 7 с буртом 11 рабочего колеса позволяет надежно уплотнить зазор 15, подав в него отжимную жидкость сплошной завесой через отверстия 14, препятствующей возникновению локальных зон перетекания перекачиваемой среды. The constant contact of the sealing ring 7 with the shoulder 11 of the impeller allows you to reliably seal the gap 15 by feeding the squeezing liquid into it with a continuous curtain through the holes 14, which prevents the occurrence of local zones of flow of the pumped medium.

Кольца 8 и 9 обеспечивают жесткость уплотнительному кольцу 7. Кроме того, кольцо 8 снижает трение контактных поверхностей, улучшает их смачивание и охлаждение, "разгружает" эластичное уплотнительное кольцо от аварийных повышений давления в полости установочной втулки, а кольцо 9 препятствует перекрыванию коллектора 16 при размещении эластичного уплотнительного кольца вблизи него. Rings 8 and 9 provide rigidity to the sealing ring 7. In addition, ring 8 reduces friction of the contact surfaces, improves their wetting and cooling, “unloads” the elastic sealing ring from emergency pressure increases in the cavity of the installation sleeve, and ring 9 prevents the collector 16 from overlapping when placed elastic o-ring near it.

Внутренняя стенка 3 установочной втулки может быть выполнена разъемной для удобства замены уплотнительного кольца 7 и крепится к фланцу 4 при помощи резьбовых крепежных деталей (не показаны). Прокладка 21, уплотняющая полость установочной втулки в месте разъема, может выполняться с внутренним диаметром, меньшим или равным диаметру ступицы рабочего колеса, и обеспечивает дополнительную регулировку количества отжимной жидкости, вытекающей через зазор между стенкой 3 установочной втулки и ступицей рабочего колеса, большим или меньшим сжатием прокладки крепежными деталями. Перетекающая через зазор жидкость - ее количество, содержание частиц перекачиваемого материала - позволяет контролировать работу уплотнительной системы. The inner wall 3 of the installation sleeve can be made detachable for easy replacement of the sealing ring 7 and is attached to the flange 4 using threaded fasteners (not shown). The gasket 21, which seals the cavity of the installation sleeve in the place of the connector, can be performed with an inner diameter less than or equal to the diameter of the hub of the impeller, and provides additional adjustment of the amount of squeezing fluid flowing through the gap between the wall 3 of the installation sleeve and the hub of the impeller, with greater or lesser compression gaskets with fasteners. The liquid flowing through the gap - its amount, the content of particles of the pumped material - allows you to control the operation of the sealing system.

Уплотнительная система обеспечивает при простоте конструкции надежное уплотнение напорной стороны рабочего колеса устранением образуемого от контактного трения торцового зазора между уплотняемыми поверхностями постоянной осевой подвижкой армированного уплотнительного кольца, имеющего значительный запас материала на компенсацию износа. The sealing system provides, with simplicity of design, reliable sealing of the pressure side of the impeller by eliminating the end gap formed by contact friction between the sealing surfaces by constant axial movement of the reinforced sealing ring, which has a significant supply of material for wear compensation.

Claims (1)

УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА НАПОРНОЙ СТОРОНЫ РАБОЧЕГО КОЛЕСА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, содержащая установочную втулку с внешней и внутренней стенками, прикрепленную при помощи фланца к корпусу насоса, уплотнительное кольцо из эластичного материала, размещенное в полости между внутренней и внешней стенками установочной втулки и уплотненное в ней при помощи выступа, и трубопровод отжимной жидкости, сообщенный через канал в корпусе с уплотняемым зазором между ведущим диском колеса и корпусом, а через регулирующие устройства - с полостью установочной втулки, причем внутренняя стенка последней установлена с зазором относительно ступицы рабочего колеса, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности за счет упрощения конструкции, на ведущем диске колеса со стороны ступицы выполнен кольцевой бурт, уплотнительное кольцо выполнено армированным из износостойкого материала и установлено в контакте с буртом колеса, причем во внешней стенке установочной втулки в зоне контакта уплотнительного кольца с буртом выполнен ряд отверстий, сообщенных коллектором, посредством которых канал в корпусе подключен к уплотняемому зазору. CENTRIFUGAL PUMP WORKWHEEL SEALING SYSTEM, comprising an installation sleeve with external and internal walls, attached by means of a flange to the pump casing, an o-ring made of elastic material placed in the cavity between the internal and external walls of the installation sleeve and sealed in it by means of a protrusion, and a squeezing liquid pipeline communicated through a channel in the housing with a sealed gap between the drive disk of the wheel and the housing, and through adjusting devices with a cavity set of the sleeve, the inner wall of the latter being installed with a gap relative to the impeller hub, characterized in that, in order to increase reliability by simplifying the design, an annular collar is made on the drive disk of the wheel from the hub side, the sealing ring is made of wear-resistant material reinforced and installed in contact with the wheel shoulder, and in the outer wall of the installation sleeve in the contact zone of the sealing ring with the shoulder made a number of holes communicated by the collector, through which l in the housing connected to the sealing gap.