Комбинированное уплотнение вала насоса

Полезная модель относится к конструкции торцового уплотнения, предназначенного для обеспечения герметичности в местах прохождения вала через крышку насоса общепромышленного назначения.
Известно уплотнение торцовое типа 231/231 (Отраслевой стандарт ОСТ 26-06-1493-87, Уплотнения торцовые валов насосов, фиг. 25), в котором размещены две пары трения. Каждая пара трения состоит из двух колец, неподвижного и вращающегося. При вращении вала поверхности вышеупомянутых колец находятся в контакте друг с другом. При контакте выделяется тепло и если это тепло не отводится, то температура торцового уплотнения в камере увеличивается. Уплотнительная (охлаждающая) жидкость поступает в камеру уплотнения, снимает часть тепла от нагретых поверхностей трущихся колец пары трения и далее направляется в теплообменник для охлаждения.
Недостатком этой конструкции уплотнения является потеря герметичности из-за перегрева неподвижного и вращающегося колец. При условиях антифрикционных свойств кольца контакта подвижного и неподвижных частей уплотнения, за счет сил трения, происходит разогрев части контакта и соответственно при отсутствии перекачиваемой среды, и как следствие отбора ей излишнего тепловыделения в контакте уплотнения, происходит повышенный износ и преждевременный выход из строя торцового уплотнения. Это создает проблемы для самовсасывающих насосов, у которых в период всасывания (довольно длительный) в корпусе насоса отсутствует перекачиваемая жидкость, и соответственно, отсутствует отбор выделяемого, в месте контакта торцевого уплотнения, тепла.
Известно торцовое уплотнение вращающегося вала, которое содержит размещенное в корпусе невращающееся кольцо трения и подпружиненное к нему вращающееся кольцо трения, установленное на валу насоса. При этом на внешней цилиндрической поверхности вышеупомянутых уплотнительных колец выполнены углубления. Углубления выполнены со стороны контакта вращающегося и невращающегося колец трения (патент на ПМ РФ №181043, по кл. МПК F16J 15/34, 2018).
Известное изобретение направлено на уменьшение нагрева колец трения за счет приближения уплотнительной (охлаждающей) жидкости к зоне максимальных температур путем выполнения углублений на внешней поверхности уплотнительных колец.
Наиболее близким по техническое сущности к заявляемому техническому решению является торцовое уплотнение вращающегося вала насоса, включающее невращающееся кольцо трения, размещенное в корпусе и подпружиненное к нему вращающееся кольцо трения, установленное на валу, причем на внешней поверхности обоих колец выполнены углубления, направленные внутрь колец, отличающееся тем, что вышеупомянутые углубления выполнены в виде несквозных отверстий, размещенных на некотором расстоянии от торцовых поверхностей вращающегося и невращающегося колец (см. патент РФ на ПМ №193611 по кл. МПК F16J 15/34,2006).
Недостатком является то, что охлаждение торцового уплотнения вращающего вала осуществляется за счет увеличения поверхности контакта колец уплотнения проточками, но охлаждение осуществляют перекачиваемой смазочно-охлаждаемой жидкостью не охлаждаемой.
Задачей полезной модели является надежность уплотнения вала насоса путем уменьшения нагрева колец трения за счет подвода и отвода охлажденной смазочно- охлаждающей жидкости в месте контакта.
Указанная задача решается тем, что комбинированное уплотнение вала насоса, включающее неподвижное кольцо трения и подпружиненное к нему подвижное кольцо трения, установленное на валу. В стакан, обеспечивающий герметизацию в кольцевом контакте подвижного кольца и неподвижного кольца с одной стороны, с другой стороны запрессована манжета, установленная на вал насоса, обеспечивая радиальное уплотнение вала насоса. На наружной и внутренней цилиндрической поверхности стакана между манжетой и неподвижным кольцом выполнены кольцевые полости, соединенные между собой радиальными цилиндрическими каналами. Дополнительно в корпусе насоса размещены: патрубок подачи, каналы, патрубок отвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) во внешний маслобак системы циркуляции.
Кроме того, патрубки подачи и отвода расположены диаметрально противоположными.
А количество радиальных цилиндрических каналов не менее двух.
Технический результат заключается в том, что вместо обычного торцевого уплотнения применено комбинированное уплотнение, позволяющее в зону уплотнения подводить затворную всесезонную смазочно-охлаждающая жидкость с определенными параметрами, а также отводить и охлаждать во внешнем теплообменнике, а затем охлажденную снова подавать в зону уплотнения.
На фиг.1 представлена полезная модель, на фиг.2 показан разрез А-А.
На вал насоса 1 установлено комбинированное уплотнение 2, запрессованное в стакан 3. На валу установлены неподвижное кольцо трения 4 и подпружиненное к нему подвижное кольцо трения 5. В стакан 3, обеспечивающий герметизацию в кольцевом контакте подвижного кольца 5 и неподвижного кольца 4 с одной стороны, с другой стороны запрессована манжета 6, установленная на вал 1 насоса, обеспечивая радиальное уплотнение вала 1 насоса. На наружной и внутренней цилиндрической поверхности стакана 3 между манжетой 6 и неподвижным кольцом 4 выполнены кольцевые полости соответственно 7 и 8. Полости 7 и 8 соединены между собой радиальными цилиндрическими каналами 9. Дополнительно в корпусе 10 насоса размещены: патрубок подачи 11, каналы 12, патрубок отвода 13 смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) во внешний маслобак системы циркуляции. Кроме того, патрубки подачи 11 и отвода 13 расположены диаметрально противоположными. А количество радиальных цилиндрических каналов 12 не менее двух.
В кольцевую полость 8 по патрубку подачи 11 и по одному каналу 12 из системы циркуляции подается смазочно-охлаждающая жидкость. Пройдя циркуляцию по полости 8 каналам 9 и полости 7, нагреваясь при отборе излишков тепла возникающих в узле трения подвижного кольца 5 и неподвижного кольца 4, попадает в радиально противоположный канал 12 и далее через патрубок отвода 13 назад в систему циркуляции где СОЖ поступает в маслобак, охлаждается и затем снова поступает в патрубок подачи 11. Таким образом, производится циркуляция СОЖ, отводя тепла с вала 1 насоса, выделяемого при работе насоса. Основная задача предложенной конструкции полезной модели отводить образующееся в месте контакта торцового уплотнения тепло в начале работы насоса, когда еще в корпусе насоса нет перекачиваемой жидкости и нет соответственно охлаждения вала 1 насоса перекачиваемой жидкостью. Это актуально для самовсасывающих насосов которые позволяют поднимать и перекачивать жидкость, находясь выше уровня жидкости, как следствие этого в таких насосах в начале работы (цикла всасывания) происходит перегрев вала 1 насоса и соответственно перегрев и разрушение торцового уплотнения.
Данная конструкция позволяет повысить надежность торцового уплотнения путем уменьшения нагрева колец трения за счет подвода смазочно-охлаждающей жидкости в месте контакта торцевого уплотнения. И, как следствие, позволяет работать насосу в цикле так называемого «сухого хода» в течение нескольких часов, что увеличивает срок службы торцовых уплотнений и межремонтные интервалы насосов.