Уплотнительное устройство насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей

Полезная модель относится к уплотнительной технике, в частности к насосам и агрегатам для герметизации подвижных и неподвижных соединений, работающих при повышенных давлениях и химически агрессивных средах.
Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее манжеты с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины, а также опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, при этом отличающееся тем, что манжета снабжена оппозитно расположенными дополнительными пружинными язычками с уплотняющей и опорной поверхностями и центральным выступом, при этом опорные поверхности каждой стороны сопрягаются между собой криволинейной плоскостью в виде кольцевого желобка, внутренние диаметры которых равны соответственно наибольшему и наименьшему диаметрам центральных выступов у их основания, а устройство снабжено клиновидными в сечении верхним и нижним кольцевыми упорами, помещенными в зазоры между опорными поверхностями язычков, при этом наклонные стороны упоров сопряжены между собой радиусами, взаимодействующими с упомянутыми криволинейными плоскостями манжеты, а углы наклона указанных сторон меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты. (Патент РФ №2194898, опубл. 20.12.2002)
Известно уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимное кольцо, взаимодействующее с тыльной частью крайней манжеты, и опорное кольцо, имеющее паз, взаимодействующий с вершиной центрального выступа, отличающееся тем, что пакет манжет сформирован из двух частей таким образом, что центральные выступы каждой части направлены в противоположные стороны, между частями помещено нажимное кольцо, выполненное в виде двух оппозитно расположенных центральных выступов, сопряженных с клиновидными, расширяющимися по мере удаления от оси центральных выступов, опорами, внешние стороны которых образуют цилиндрические поверхности, контактирующие с цилиндрической парой, углы наклона сторон клиновидных опор меньше соответствующих углов опорных поверхностей язычков в свободном состоянии манжеты, при этом опорные кольца размещены по краям пакета манжет (Патент РФ №2195593, опубл. 27.12.2002)
За прототип выбрано уплотнительное устройство для цилиндрических пар гидропневмомашин, содержащее пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, а также нажимную опору из того же материала и опорное кольцо, отличающееся тем, что устройство снабжено распорной втулкой, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, устройство снабжено также дополнительными нажимной опорой и опорным кольцом, взаимодействующими своими тыльными плоскостями с распорной втулкой, при этом все элементы пакета выполнены из эластичного материала. Модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец равен или больше соответствующего показателя материала рабочих манжет. Имеет средства для подачи смазки, сообщающиеся с кольцевыми канавками распорной втулки. (Патент РФ №169276, опубл. 13.03.2017)
Техническая проблема - наличие зазоров, перекосов и замятия отдельно взятой манжеты при монтаже в сальниковой камере насоса.
Технический результат - улучшение эксплуатационных характеристик уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей при температуре, превышающей допустимый температурный режим эксплуатации материала манжет.
Технический результат достигается уплотнительным устройством насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей, содержащим пакет рабочих манжет с имеющими уплотняющую и опорную поверхности пружинными язычками, с центральным выступом переменной толщины и соответствующую ему канавку на противоположном торце, нажимную опору, опорное кольцо, распорную втулку, на наружной и внутренней поверхностях которой выполнены кольцевые проточки, сообщающиеся между собой радиальными отверстиями, модуль упругости материала нажимных опор и опорных колец больше соответствующего показателя материала рабочих манжет, при этом пакет рабочих манжет выполнен из последовательно проклеенных между собой по диаметру центрального выступа и соответствующей ему канавки на противоположном торце манжет, одна из крайних манжет пакета склеена по диаметру центрального выступа с канавкой опорного кольца, другая крайняя манжета пакета склеена по диаметру канавки с выступом нажимного кольца, распорная втулка выполнена цельнокроеной, при этом одна сторона повторяет конфигурацию нажимной опоры, выступ которой имеет клеевое соединение по диаметру с канавкой манжеты, другая сторона повторяет конфигурацию опорного кольца, канавка которого по диаметру имеет клеевое соединение с выступом манжеты, распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнены из полимерного материала.
Распорная втулка, нажимная опора и опорное кольцо выполнялись, например, из фторопласта, модуль упругости которого выше модуля упругости манжет.
Уплотнительное устройство устанавливали в сальниковой камере насоса, например типа 350Д90. При вращательном движении вала насоса, и, как следствие, перекачке под давлением рабочей среды, пакет манжет и распорная втулка совершают микроперемещения за счет циклического сжатия от рабочей среды. В процессе работы нагрузка от рабочей среды воспринимается центральными выступами манжет. При этом герметизирующая способность пакета манжет обеспечивается не за счет их предварительного «раздавливания», а исключительно за счет саморегулирования формы манжет под действием давления рабочей среды, что способствует снижению силы трения и уменьшению контактных давлений.
При работе насоса между трущимися поверхностями уплотнительного устройства и вала, и от температуры рабочей среды возникают критические температуры для материала манжет, в связи с чем, появляется необходимость в снижении температуры до допустимой.
Для охлаждения уплотнительного устройства и смазывания трущихся поверхностей от насоса в сальниковую камеру подается под давлением смазочно-охлаждающая жидкость через отверстие корпуса сальниковой камеры, взаимодействующее с наружной проточкой распорной втулки. Смазочно-охлаждающая жидкость поступает от наружной проточки распорной втулки во внутреннюю проточку через радиальные отверстия и далее проникает в микрозазоры, образованные между вращающимися валом насоса и уплотняющимися поверхностями пружинных язычков манжет в процессе работы. Распорная втулка выполняет функцию центратора уплотнительного устройства и предотвращает выворачивание манжет, стабилизирует нагруженность манжет и обеспечивает поступление смазки к трущимся поверхностям. И в случае разряжения в насосе поток смазывающей жидкости, проходящий через распорную втулку, компенсирует влияние пагубного процесса кавитации в уплотнительном пакете, что значительно повышает работоспособность уплотнительного устройств в целом.
Таким образом, заявленное выполнение уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик уплотнительного устройства насосов для перекачивания абразивных и химических жидкостей при температуре, превышающей допустимый температурный режим эксплуатации материала манжет.