УПЛОТНЕНИЕ РАБОЧЕГО КОЛЕСА НАСОСА
PUMP IMPELLER SEAL

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнительным узлам насосов, и может быть использовано для насосов, перекачивающих жидкости с температурой до +400°С, в том числе взрывопожароопасные среды с присутствием абразивных механических примесей, и, в частности, в конструкциях гидравлических машин, насосов и компрессоров.
Известно уплотнение рабочего колеса центробежного насоса, содержащее уплотнительные кольца, установленные на горловине рабочего колеса и корпусе насоса, и прижимную пружину (SU 1252556 А1, 23.08.1986, F04D 29/16).
Недостатком данной конструкции является изменение механических свойств пружины при перекачивании жидкостей с высокой температурой, что вызывает увеличение зазоров и объемных потерь в уплотнении, приводит к уменьшению КПД насоса.
Другим недостатком является сложность конструкции, т.к. при сборке уплотнительное кольцо рабочего колеса имеет ограничение осевого перемещения только со стороны пружины, в одном направлении, и до момента его соприкосновения с уплотнительным кольцом корпуса насоса ничто не препятствует его выпадению со стороны входа в насос.
Известно уплотнение рабочего колеса центробежного насоса, содержащее уплотнительное кольцо, запрессованное или закрепленное винтами в корпусе насоса (А.К. Михайлов, В.В. Малюшенко. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М.: Машиностроение, 1977, с. 219-220).
Недостатком данной конструкции является необходимость замены рабочего колеса вследствие износа его переднего пояска в процессе эксплуатации под действием перекачиваемой среды.
Наиболее близким аналогом является центробежный насос, содержащий уплотнительное кольцо, установленное в проточной части корпуса насоса, и сменное кольцо, установленное в рабочем колесе (RU 124748 U1, 10.02.2013, фиг. 1).
Недостатками указанной конструкции насоса являются:
1) выполнение развальцовки тонкостенных поясков возможно только на материалах, обладающих достаточной пластичностью, т.е. на материалах с высокой прочностью не применимо;
2) возможность образования трещин в углах тонкостенных поясков при развальцовке;
3) фиксация от осевого перемещения выполнена только в двух диаметрально противоположных точках, чего может быть недостаточно;
4) помимо токарного инструмента требуется наличие конической фрезы (зенковки) для выполнения углублений в защитных кольцах.
Задачей изобретения является увеличение срока эксплуатации рабочего колеса, обеспечение надежной фиксации сменного кольца, упрощение конструкции, исключение дополнительных соединительных деталей, удобство обслуживания насоса.
Технический результат достигается тем, что уплотнение рабочего колеса насоса содержит уплотнительное кольцо, установленное в проточной части корпуса насоса, и сменное кольцо, установленное на рабочем колесе, а согласно изобретению сменное кольцо установлено на рабочем колесе с натягом и имеет кольцевой бурт, который расположен в проточке рабочего колеса и выполнен с возможностью исключения смещения сменного кольца в осевом направлении.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображено уплотнение рабочего колеса.
В процессе работы через зазор, образованный сменным кольцом 1, установленным с натягом на рабочем колесе 2, и кольцом 3, установленным в корпусе насоса 4, прокачивается рабочая среда, и сменное кольцо 1 воспринимает на себя действие перекачиваемой среды. В связи с этим сменное кольцо изготавливается из материала с большей твердостью, прочностью и износостойкостью по сравнению с материалом рабочего колеса. По мере работы происходит истирание уплотнительной поверхности сменного кольца 1, увеличение зазоров и объемных потерь в уплотнении, снижается КПД насоса. При достижении предельно допустимых значений данных параметров производится замена сменного кольца 1 на рабочем колесе 2.
Кроме того, в процессе работы примеси и компоненты перекачиваемой среды, попадая в зазор, создают крутящий момент, способствующий нарушению натяга в соединении сменного кольца 1 и рабочего колеса 2. Для исключения смещения сменного кольца в осевом направлении в его конструкции предусмотрен кольцевой бурт высотой А.
1
2
Сборку уплотнения рабочего колеса насоса производят следующим образом: сменное кольцо 1 нагревают до температуры, при которой его диаметр D за счет линейного расширения становится больше диаметра D рабочего колеса 2, и надевают до упора на рабочее колесо 2. При этом по внутренним торцам уплотнения обеспечивается зазор С. По мере охлаждения сменного кольца 1 на контактной поверхности длиной B в уплотнении образуется натяг, а кольцевой бурт высотой А входит в проточку рабочего колеса 2.
1
2
1
2
Разборку уплотнения рабочего колеса насоса осуществляют следующим образом: производят нагрев наружной поверхности сменного кольца 1. Благодаря тому, что материал сменного кольца 1 подбирают с большим коэффициентом линейного расширения по сравнению с коэффициентом линейного расширения материала рабочего колеса 2, увеличение диаметра D сменного кольца 1 происходит быстрее увеличения диаметра D рабочего колеса 2. Сменное кольцо 1 снимают, как только станет выполняться условие D>D. Материал сменного кольца, как и материал рабочего колеса подбирают в зависимости от параметров перекачиваемой среды.
Предлагаемая конструкция обеспечивает предохранение рабочего колеса от износа за счет наличия сменного кольца, устанавливаемого с натягом и имеющего кольцевой бурт, что увеличивает длительность эксплуатации рабочего колеса, надежность конструкции, ремонтопригодность и удобство обслуживания насоса.