УПЛОТНЕНИЕ ВАЛА

Полезная модель относится к насосостроению, в частности к динамическому уплотнению высокооботного центробежного насоса.
Известно уплотнение насоса (см авторское свидетельство №1373944 A1 F16J 15/42. Опубликовано 15.02.1988 г. Бил. №6) содержащее расположенную в корпусе концентрично валу камеру и установленный на валу лопаточный импеллер, при этом на торцевых стенках камеры выполнены криволинейные канавки с наклоном в сторону противоположную вращению вала.
Недостатком является снижение надежности работы из-за ухудшения охлаждения уплотнения при наличии загрязнений в виде твердых частиц в нерастворенном виде.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является поддержание надежной работы центробежного насоса при длительной эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что уплотнение вала содержит расположенную в корпусе концентрично валу камеру и установленный на валу лопаточный импеллер, при этом на торцевых стенках камеры выполнены криволинейные канавки с наклоном в сторону противоположную вращению вала, кроме того на внешней поверхности каждой лопатки выполнены криволинейные канавки, причем касательные криволинейных канавок имеют противоположное направление на каждой паре лопаток, так на первой лопатке касательная криволинейной канавки имеет направление по ходу часовой стрелки, а на второй лопатке этой пары касательная криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки.
На фиг. 1 изображено уплотнение вала, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез A-A на фиг. 1.
Уплотнение вала содержит расположенную в корпусе 1 концентрично валу 2 камеру 3 и установленный на валу 2 лопаточный импеллер 4. На торцовых стенках 5 камеры 3.выполнены криволинейные канавки 6 с наклоном в сторону, противоположную вращению вала 2. Между валом 2 и корпусом 1 могут быть установлены лабиринтные насосы 7.
На внешней поверхности 8 каждой лопатки 9 выполнены криволинейные канавки 10. причем касательные криволинейных канавок 10 имеют противоположное направление на каждой паре лопаток 11, так на первой лопатке 12 касательная имеет направление по ходу часовой стрелки, а на второй лопатке 13 этой пары лопаток 11 касательная криволинейной канавки имеет направление против хода часовой стрелки.
Уплотнение работает следующим образом. При перекачивании рабочей жидкости с наличием твердых загрязнений в виде ржавчины и окалины или отдельных элементов атмосферной пыли, загрязнения перемещаются по криволинейным канавкам 6, коагулируют и укрупняясь создают дополнительное гидравлическое сопротивление, снижая количество жидкости, поступающей к центру т.е. уменьшается напор, создаваемый центробежным насосом (каналами 6 и импеллером 4), что в конечном счете ухудшает охлаждение уплотнения и, следовательно надежность работы.
Устранение данного явления обеспечивается путем дополнительного выполнения криволинейных канавок на лопатках импеллера 4. При перемещении рабочей жидкости с твердыми частицами загрязнений по криволинейным канавкам 10, например первой лопатки 12 пары 11, когда касательная имеет направление по ходу часовой стрелки (см. например стр. 712 Выгодский М.Я. Высшая математика М. 1980. 837 с. ил.) поток. жидкости вращается по ходу часовой стрелки. Одновременно, поток жидкости вращается против хода часовой стрелки на второй лопатке 13 этой пары 11. В результате в зоне размещения лопаток 11 импеллера 4 образуется микрозавихрения встречно движущихся потоков, что приводит к интенсивной турбулизации пограничного слоя по всему периметру импеллера 4, практически устраняя налипание и коагуляцию твердых частиц, как в криволинейных каналах 6, так и в криволинейных канавках 10.
В этом случае твердые загрязнения не оказывают существенного влияния на процесс охлаждения уплотнения и при вращении вала 2 лопасти импеллера 4 создают на периферии камеры 3 повышенное давление. Рабочая жидкость попадает в каналы 6, которые при вихревом взаимодействии с лопастями импеллера 4 работают подобно центростремительному насосу, нагнетая жидкость к центру. При этом лабиринтные насосы 7 развивают напор на входе в цилиндрическую камеру 3, по расчету равный напору, создаваемому центростремительным насосом (каналами 6 и импеллером 4). Таким образом, образуется циркуляционный контур импеллер - каналы - импеллер, вода охлаждается о стенки 5 корпуса 1 и служит запорной жидкостью. Лопасти импеллера 4 для усиления циркуляции могут быть выполнены изогнутыми.
Оригинальность предполагаемого технического решения заключается в том, что при длительной эксплуатации с возможностью появления твердых частиц загрязнений в рабочей жидкости, поддерживается эффективное охлаждение уплотнения, что в целом повышает надежность работы высокооборотного центробежного насоса.