RU2776611C1 - Slotted seal of the centrifugal pump stage - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to mechanical engineering, in particular, to dynamic pumps and can be used to create pumps for pumping liquids in various industries, including the oil refining, chemical industry. The slotted seal of the centrifugal pump stage, characterized by the fact that it is designed to work without liquid, is located on the impeller mounted in the stage housing, consisting of a guide device, a cover and a section housing, and the slotted seal consists of two bandage bushings fixed to the impeller with screws, two floating rings of non-metallic material fixed in the axial direction by at least two collets, which are secured by at least two spring rings.

EFFECT: expansion of the range of solutions for pumping equipment.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к динамическим насосам, и может быть использовано для создания насосов для перекачки жидкостей в различный отраслях, в том числе нефтеперерабатывающей, химической промышленности.The invention relates to mechanical engineering, in particular to dynamic pumps, and can be used to create pumps for pumping liquids in various industries, including oil refining and chemical industries.

В качестве узлов, препятствующих перетоку жидкости между полостями с различным давлением, в центробежных насосах широко используются щелевые уплотнения с плавающим кольцом (SU 241172 A1, SU 339707 A1, RU 2105216 C1 и т.д.). Однако в указанных конструкциях используется металлическое плавающее кольцо. Это требует при работе насоса постоянного наличия в уплотнении перекачиваемой среды, которая, к тому же, должна обладать достаточными смазывающими свойствами. Floating ring slotted seals (SU 241172 A1, SU 339707 A1, RU 2105216 C1, etc.) are widely used in centrifugal pumps as units that prevent the flow of fluid between cavities with different pressures. However, these designs use a metal floating ring. During pump operation, this requires the constant presence of a pumped medium in the seal, which, moreover, must have sufficient lubricating properties.

Известны конструкции щелевых уплотнений с неметаллическими материалами (например, RU 2255258 C1). Однако детали, изготовленные в таких конструкциях из неметаллических материалов, не являются плавающими кольцами, то есть они не имеют возможности перемещения в радиальном направлении.Known designs of slotted seals with non-metallic materials (for example, RU 2255258 C1). However, the parts made in such designs from non-metallic materials are not floating rings, that is, they do not have the ability to move in the radial direction.

Отличием заявляемой конструкции от указанных является то, что уплотняющее кольцо по сути конструкции является плавающим, но при этом изготовлено из неметаллического материала с минимально возможным коэффициентом трения. В частности, из материала, допускающего работу щелевого уплотнения без перекачиваемой жидкости, например, используют различные марки графитофторопластов.The difference between the claimed design and those indicated is that the sealing ring is essentially floating, but it is made of a non-metallic material with the lowest possible coefficient of friction. In particular, from a material that allows the operation of a gap seal without a pumped liquid, for example, various grades of graphite-fluoroplastics are used.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание насосов, имеющих возможность работы без жидкости (выдерживающих так называемый «сухой ход») в течение времени, достаточного для фиксации факта «сухого хода» службой, эксплуатирующей насос, и остановки насоса.The technical problem to be solved by the invention is the creation of pumps that can work without liquid (withstand the so-called "dry running") for a time sufficient to fix the fact of "dry running" by the service operating the pump and stop the pump.

Техническим результатом применения изобретения является:The technical result of the application of the invention is:

- повышение надежности и снижение эксплуатационных затрат в силу невосприимчивости насоса к отсутствию перекачиваемой среды;- increased reliability and reduced operating costs due to the immunity of the pump to the absence of the pumped medium;

- некоторое увеличение КПД насоса в силу снижения коэффициента трения плавающего кольца.- some increase in pump efficiency due to a decrease in the coefficient of friction of the floating ring.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан разрез ступени центробежного насоса. Щелевое уплотнение на рабочем колесе 1 состоит из бандажных втулок 2, 3 закрепленных на колесе винтами 4, и плавающих колец 5, 6, зафиксированных в осевом направлении за счет сухарей 7, в свою очередь зафиксированных за счет пружинных колец 8, 9. Рабочее колесо вращается на валу 10, крутящий момент передаётся шпонкой 11. Рабочее колесо помещено в корпус ступени, состоящий из направляющего аппарата 12, крышки 13 и корпуса секции 14. The essence of the invention is illustrated in the drawing, which shows a section of the stage of a centrifugal pump. The gap seal on the impeller 1 consists of shroud bushings 2, 3 fixed on the wheel with screws 4, and floating rings 5, 6, fixed in the axial direction due to crackers 7, in turn fixed due to spring rings 8, 9. The impeller rotates on the shaft 10, the torque is transmitted by the key 11. The impeller is placed in the stage housing, consisting of the guide vane 12, cover 13 and section housing 14.

Принцип работы ступени центробежного насоса общеизвестен и заключается в преобразовании механической энергии вращающегося вала 10 в кинетическую энергию потока жидкости за счет взаимодействия потока жидкости с лопастями рабочего колеса 1 и дальнейшем преобразовании кинетической энергии потока жидкости в давление жидкости за счет снижения скорости в диффузорных каналах направляющего аппарата 12.The principle of operation of the centrifugal pump stage is well known and consists in converting the mechanical energy of the rotating shaft 10 into the kinetic energy of the fluid flow due to the interaction of the fluid flow with the blades of the impeller 1 and further converting the kinetic energy of the fluid flow into fluid pressure by reducing the speed in the diffuser channels of the guide vane 12 .

Для разделения полостей с высоким («В») и низким («Н») давлением используются щелевые уплотнения с плавающими кольцами. Щелевое уплотнение является дросселем в виде цилиндрической щели, имеющим гидравлическое сопротивление. Цилиндрическая щель образована втулкой 2 (3), вращающейся вместе с колесом 1, и кольца 5 (6), вращению которых препятствуют сухари 7. Кольца 5 (6) самоцентрируются в зазоре в осевом направлении за счет гидродинамических сил, действующих на них.Floating ring throat seals are used to separate high ("H") and low ("H") pressure cavities. The slot seal is a choke in the form of a cylindrical slot having hydraulic resistance. Cylindrical gap is formed by bushing 2 (3), rotating together with wheel 1, and rings 5 (6), the rotation of which is prevented by crackers 7. Rings 5 (6) self-center in the gap in the axial direction due to hydrodynamic forces acting on them.

Пример осуществления изобретения - центробежный насосный агрегат для перекачивания светлых нефтепродуктов. Материалом плавающего кольца щелевого уплотнения является графит АГ-1500 (см. https://russkijmetall.ru/grafit-ag-1500/). An exemplary embodiment of the invention is a centrifugal pumping unit for pumping light oil products. The material of the floating ring of the wear seal is AG-1500 graphite (see https://russkijmetall.ru/grafit-ag-1500/).

Указанный агрегат был изготовлен и испытан ООО «Виллина» на воде. Далее агрегат был высушен и в течение 240 минут работал без жидкости (имитация «сухого хода»), не проявляя признаков неисправностей. После испытаний проведена ревизия агрегата, показавшая отсутствие износа деталей щелевого уплотнения. После ревизии агрегат был собран и повторно испытан на воде. Результаты испытаний не отличаются от таковых до имитации «сухого хода». Вышеописанные испытания показали возможность использования агрегата на режимах эксплуатации, при которых временно отсутствует перекачиваемая жидкость.The specified unit was manufactured and tested by Villina LLC on the water. Then the unit was dried and worked without liquid for 240 minutes (imitation of "dry running"), without showing signs of malfunctions. After the tests, the unit was revised, which showed the absence of wear on the parts of the gap seal. After the revision, the unit was assembled and re-tested on the water. The test results do not differ from those before the "dry run" simulation. The above tests have shown the possibility of using the unit in operating modes in which there is temporarily no pumped liquid.

Уплотнение вала на испытанном агрегате – двойное торцовое с обвязкой «схема 53А» по ГОСТ 32600, в результате чего отсутствие жидкости не приводит к выходу из строя уплотнения вала.The shaft seal on the tested unit is a double mechanical seal with a “Scheme 53A” piping according to GOST 32600, as a result of which the absence of liquid does not lead to failure of the shaft seal.

Claims (1)

Щелевое уплотнение ступени центробежного насоса, характеризующееся тем, что выполнено с возможностью работы без жидкости, расположено на рабочем колесе, установленном в корпусе ступени, состоящем из направляющего аппарата, крышки и корпуса секции, причем щелевое уплотнение состоит из двух бандажных втулок, закреплённых на колесе винтами, двух плавающих колец из неметаллического материала, зафиксированных в осевом направлении по крайней мере двумя сухарями, которые закреплены по крайней мере двумя пружинными кольцами.The slot seal of the centrifugal pump stage, characterized in that it is designed to work without liquid, is located on the impeller installed in the stage housing, consisting of a guide vane, a cover and a section housing, and the slot seal consists of two bandage bushings fixed to the wheel with screws , two floating rings of non-metallic material, fixed in the axial direction by at least two crackers, which are secured by at least two spring rings.

Images