RU2656098C1 - Groove seal of a pump impeller - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building and can be used in the designs of seal assemblies of pumps, compressors and other machines. A groove seal of impeller (1) of the pump comprises slit ring (3) installed in pump body (2), and a rabbeted fit of impeller (1) forming double groove seal (5, 6) of the C-shaped shape along the outer and inner diameters of the fit. Slit ring (3) is removable and is C-shaped. Rabbeted fit of impeller (1) is installed in ring (3) with the formation of balancing chamber (6) between seals (5, 6) in the outer and inner diameters of the fit.

EFFECT: invention is aimed at increasing the sealing efficiency, increasing the pressure, improvement of cavitation characteristics and simplification of the design, providing better maintainability and manufacturability.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в конструкциях уплотнительных узлов насосов, компрессоров и других гидравлических машин.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of the sealing units of pumps, compressors and other hydraulic machines.

Щелевые уплотнения выполняются в виде узких и достаточно протяженных щелей или в виде лабиринтов. Уплотнение достигается за счет малой величины зазора, которая ограничивается радиальным биением вала и деформациями корпусных деталей. Принцип действия такого уплотнения основан на создании большого гидравлического сопротивления в длинных и узких щелях, благодаря чему утечка сводится к приемлемой величине.Slotted seals are made in the form of narrow and quite extended cracks or in the form of labyrinths. The seal is achieved due to the small gap, which is limited by the radial runout of the shaft and the deformation of the body parts. The principle of operation of such a seal is based on the creation of high hydraulic resistance in long and narrow slots, so that the leakage is reduced to an acceptable value.

Известно рабочее колесо центробежного насоса, содержащее покрывной диск, снабженный дополнительным уплотнением в виде кольцевого выступа, концентричного внутреннему выступу основного уплотнения и образующего вместе с основным уплотнением разгрузочную камеру (патент RU 2362912 С1, 27.07.2009, F04D 29/22).It is known the impeller of a centrifugal pump containing a cover disk equipped with an additional seal in the form of an annular protrusion concentric with the inner protrusion of the main seal and forming an unloading chamber together with the main seal (patent RU 2362912 C1, 07.27.2009, F04D 29/22).

Недостатками известного устройства являются недостаточная эффективность, сложность конструкции уплотнительного узла и снижение характеристик насоса из-за утечки из уплотнения. Вредное влияние утечки, помимо снижения КПД насоса за счет объемных потерь, проявляется в том, что поток, выходя в область всасывания с большой скоростью, ухудшает условия работы насоса. Эта скорость имеет две составляющие: меридианную и тангенциальную. Меридианная составляющая скорости входит в поток на всасывании рабочего колеса поперек основного потока и отжимает его. При этом сужение потока приводит к увеличению скорости на входе в рабочее колесо, увеличивая потери и ухудшая всасывающую способность. Тангенциальная (окружная) составляющая скорости вносит вращение в основной поток на всасывании, что приводит к снижению напора и мощности.The disadvantages of the known device are the lack of efficiency, the complexity of the design of the sealing unit and a decrease in the characteristics of the pump due to leakage from the seal. The harmful effect of leakage, in addition to reducing the pump efficiency due to volumetric losses, manifests itself in the fact that the flow, entering the suction region at a high speed, worsens the operating conditions of the pump. This speed has two components: meridian and tangential. The meridian component of the velocity enters the flow at the suction of the impeller across the main flow and squeezes it. In this case, the narrowing of the flow leads to an increase in the velocity at the entrance to the impeller, increasing losses and worsening the suction capacity. The tangential (circumferential) component of the velocity introduces rotation into the main flow at the suction, which leads to a decrease in pressure and power.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является щелевое уплотнение рабочего колеса насоса, содержащее щелевое кольцо, установленное в корпусе насоса, и уплотнительный поясок рабочего колеса насоса, образующие двойное щелевое уплотнение С-образной формы по наружному и внутреннему диаметрам пояска (патент US 4269564 А, 26.05.1981).The closest analogue (prototype) is a slotted seal of the pump impeller, containing a slotted ring installed in the pump casing, and a sealing gland of the pump impeller, forming a double C-shaped gap seal on the outer and inner diameters of the girdle (patent US 4269564 A, 26.05 .1981).

Недостатком указанного патента является тот факт, что рециркуляционный поток жидкости вызывает износ не только сменных деталей (щелевое кольцо и поясок крыльчатки), но и дорогостоящего корпуса.The disadvantage of this patent is the fact that the recirculating fluid flow causes wear not only of interchangeable parts (slotted ring and impeller belt), but also of an expensive housing.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является увеличение напорности насоса, обеспечение повышенной износостойкости щелевого уплотнения за счет увеличения длины щелевого уплотнения, уменьшение осевых габаритов насосов при сравнимых объемных утечках, обеспечение лучшей ремонтопригодности и технологичности.The technical result to which this invention is directed is to increase the pump head, provide increased wear resistance of the gap seal by increasing the length of the gap seal, reduce the axial dimensions of the pumps with comparable volumetric leaks, ensure better maintainability and manufacturability.

Данный технический результат достигается с помощью конструкции щелевого уплотнения рабочего колеса насоса, содержащего щелевое кольцо, установленное в корпусе насоса, и уплотнительный поясок рабочего колеса насоса, образующие двойное щелевое уплотнение С-образной формы по наружному и внутреннему диаметрам пояска, а согласно изобретению щелевое кольцо выполнено съемным С-образной формы, а уплотнительный поясок колеса установлен в кольце с образованием разгрузочной камеры между уплотнениями по наружному и внутреннему диаметрам пояска.This technical result is achieved using the design of the slit seal of the impeller of the pump, containing a slit ring installed in the pump casing, and the sealing belt of the impeller of the pump, forming a double slit seal with a C-shape on the outer and inner diameters of the girdle, and according to the invention, the slit ring is made removable C-shaped, and the sealing girdle of the wheel is installed in the ring with the formation of the discharge chamber between the seals on the outer and inner diameters of the girdle but.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображено щелевое уплотнение рабочего колеса насоса.The invention is illustrated in the drawing. The drawing shows a gap seal of the impeller of the pump.

Щелевое уплотнение рабочего колеса насоса содержит: рабочее колесо с покрывным диском 1, корпус насоса 2 со съемным щелевым кольцом 3, двойное щелевое уплотнение с разгрузочной камерой 4. Щелевое уплотнение создается как по наружному диаметру пояска рабочего колеса 5, так и по внутреннему 6.The slit seal of the pump impeller contains: the impeller with a cover disk 1, the pump casing 2 with a removable slit ring 3, a double slit seal with a discharge chamber 4. A slit seal is created both by the outer diameter of the belt of the impeller 5 and by the inner 6.

Щелевое уплотнение рабочего колеса насоса работает следующим образом.Slotted seal of the impeller of the pump operates as follows.

В процессе работы через зазор, образованный сменным щелевым кольцом 3, установленным с натягом в корпусе насоса 2 и рабочим колесом 1, возникает утечка среды. Съемное щелевое кольцо 3 обеспечивает лучшую технологичность и ремонтопригодность. Щелевое уплотнение имеет «С-образную» форму, что обеспечивает увеличение длины щелевого уплотнения за счет «двойной щели» и увеличивает сопротивление перетечкам, значительно уменьшая их. Между щелевыми уплотнениями образуется разгрузочная камера 4, которая гасит скоростной напор после первого щелевого уплотнения, таким образом, увеличивая сопротивление перетечкам.In the process, through the gap formed by a removable slotted ring 3, installed with an interference fit in the pump housing 2 and the impeller 1, a medium leak occurs. Removable slotted ring 3 provides better manufacturability and maintainability. The gap seal has a “C-shaped” shape, which provides an increase in the length of the gap seal due to the “double gap” and increases the resistance to overflow, significantly reducing them. Between the gap seals, a discharge chamber 4 is formed, which dampens the pressure head after the first gap seals, thereby increasing the resistance to overflow.

Щелевое уплотнение «С-образной» формы обеспечивает разворот потока жидкости, протекающего через него, в направлении вектора течения основного потока (направление течения указано стрелкой), минимизируя турбулентность при вливании потока жидкости из уплотнения в основное течение. Утечка практически не имеет меридианной составляющей скорости, которая приводит к сужению потока на всасывании рабочего колеса. При этом появляется эффект эжектирования потока на входе в рабочее колесо, что обеспечивает рост напорности насоса.The “C-shaped” slotted seal provides a reversal of the flow of fluid flowing through it in the direction of the main stream flow vector (the direction of flow is indicated by an arrow), minimizing turbulence when the fluid flow is injected from the seal into the main flow. Leakage has virtually no meridian component of speed, which leads to a narrowing of the flow at the suction of the impeller. In this case, the effect of flow ejection at the inlet to the impeller appears, which ensures an increase in the pump head.

Двойная щель уплотнения уменьшает перепад давления на пояске рабочего колеса, что снижает его деформацию, позволяет уменьшить его толщину, обеспечить сужение щелевых зазоров и сократить площади щелей за счет уменьшения наружного диаметра пояска рабочего колеса.The double seal gap reduces the pressure drop across the impeller belt, which reduces its deformation, reduces its thickness, provides narrowing of slotted gaps and reduces the area of the cracks by reducing the outer diameter of the impeller belt.

Таким образом, предлагаемая конструкция щелевого уплотнения рабочего колеса «С»-образной формы повышает эффективность уплотнения, улучшает кавитационные характеристики и упрощает конструкцию.Thus, the proposed design of a slotted seal of the "C" -shaped impeller increases the efficiency of the seal, improves cavitation characteristics and simplifies the design.

Claims (1)

Щелевое уплотнение рабочего колеса насоса, содержащее щелевое кольцо, установленное в корпусе насоса, и уплотнительный поясок рабочего колеса насоса, образующие двойное щелевое уплотнение С-образной формы по наружному и внутреннему диаметрам пояска, отличающееся тем, что щелевое кольцо выполнено съемным С-образной формы, а уплотнительный поясок колеса установлен в кольце с образованием разгрузочной камеры между уплотнениями по наружному и внутреннему диаметрам пояска.A slotted seal of the pump impeller, comprising a slotted ring installed in the pump casing, and a sealing gland of the pump impeller, forming a double C-shaped gap seal on the outer and inner diameters of the girdle, characterized in that the slotted ring is removable with a C-shape, and the sealing girdle of the wheel is installed in the ring with the formation of the discharge chamber between the seals along the outer and inner diameters of the girdle.

Images