бесконтактное уплотнительное устройство

Формула изобретения

1. БЕСКОНТАКТНОЕ УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее вал, корпус и импеллер открытого типа, герметично закрепленный на валу и размещенный в проточке корпуса, в диске которого выполнены сквозные цилиндрические оттверстия для сообщения рабочей полости машины с лопаточной стороной импеллера, отличающееся тем, что диаметры отверстий или их групп и/или их расположение на диске импеллера циклически переменны в окружном направлении.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что центральные углы между смежными отверстиями или группами отверстий различны.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что центры смежных отверстий или групп отверстий расположены на различном расстоянии от оси импеллера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесконтактным уплотнительным устройствам импеллерного типа вращающихся валов гидромашин.

Из анализа уровня техники известны гидродинамические импеллерные уплотнения [1]

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство с импеллером открытого типа в виде закрепленного на валу диска с радиальными лопатками, расположенного в кольцевой проточке корпуса, охватывающей вал, а в диске импеллера выполнены сквозные отверстия, сообщающие рабочую полость машины с лопаточной стороной импеллера. Устройство обеспечивает циркуляцию жидкости из рабочей полости к периферии импеллера и вновь в рабочую полость, что позволяет улучшить отвод тепла от зоны повышенного давления, выделяющегося при трении импеллера о жидкость, а также жидкости о поверхности проточки корпуса [2]

Недостатком уплотнения является невысокая герметизирующая способность на режимах работы машины с высоким перепадом давления на уплотнении и/или при невысокой окружной скорости импеллера.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, позволяющего устранить указанный недостаток.

Технический результат от использования предлагаемого устройства состоит в повышении эффективности герметизации.

Указанный технический результат достигается тем, что в бесконтактном уплотнительном устройстве, включающем вал, корпус и импеллер открытого типа, герметично закрепленный на валу и размещенный в проточке корпуса, в диске которого выполнены сквозные цилиндрические отверстия для сообщения рабочей полости машины с лопаточной стороной импеллера, диаметры отверстий или их групп и/или их расположение на диске импеллера циклически переменны в окружном направлении. При этом центральные углы между смежными отверстиями или группами отверстий различны, а центры смежных отверстий или групп отверстий расположены на различном расстоянии от оси импеллера.

Существо заявленного технического решения поясняется фиг.1 (продольный разрез устройства) и фиг.2,3,4 (поперечный разрез по А-А на фиг.1) и заключается в увеличении турбулизации потока жидкости и гидравлического сопротивления тракта между импеллером и поверхностями проточки корпуса.

Устройство состоит из вала 1, корпуса 2 с кольцевой проточкой 3, охватывающей вал 1. В проточке 3 с зазорами (осевыми и радиальными) размещен герметично закрепленный (известными в технике приемами) импеллер 4 открытого типа, на диске 5 которого выполнены радиальные лопатки 6. В диске 5 выполнены сквозные цилиндрические отверстия 7. Особенностью конструкции является то, что диаметры отверстий или их групп и/или их расположение на диске 5 циклически переменны в окружном направлении, т.е. геометрические параметры отверстий 7 на диске 5 различны и чередуются таким образом, что обеспечивается их центральная симметрия и отсутствие дисбаланса импеллера 4.

На фиг. 2 показано устройство с отверстиями 7 различного диаметра d₁ и d₂; на фиг. 3 устройство, выполненное с отверстиями 7, расположенными с различными центральными углами между ними -₁ и ₂; на фиг.4 отверстия 7 выполнены на различных радиусах R₁ и R₂. Возможно также сочетание указанных вариантов конструкции.

Устройство работает следующим образом.

При вращении вала 1 рабочая жидкость между импеллером 4 и проточкой 3 корпуса 2 находится в сложном турбулентном движении с наличием вихрей, отрывных течений, зон возможной кавитации и наличием участков газожидкостной фазы. Известно, что увеличение турбулизации потока жидкости в зазорах приводит к увеличению гидравлического сопротивления тракта. Наличие в диске 5 отверстий 7 или их групп, отличающихся диаметрами и/или расположением на диске 5 (различные углы между отверстиями или группами отверстий, расстояния их от оси) и чередующихся вдоль окружности, обеспечивает различные расход и скорость истечения жидкости из рабочей полости к лопаткам 6. В свою очередь это приводит к соударению струй при вращении импеллера 4, к дополнительному вихреобразованию, турбулизации и повышает гидравлическое сопротивление тракта, а следовательно, повышает эффективность герметизации устройства.