CS227433B1 - Ucpávka zejména oběžného kola a pouzdra hřídele odstředivého čerpadla - Google Patents

Description

Vynález se týká ucpávky zejména oběžného kola a pouzdra odstředivého čerpadla.

V technické praxi se vyskytuje požadavek racionálním způsov* bera utěsňovat rotující části, to znamená eliminovat tlakový spád mezi prostorem s vyšším tlakem a mezi prostorem s nižším tlakem za současné rotace utěsňovaných součástí. Jsou známy různé ucpávky od komplikovaných a drahých mechanických ucpávek, labyrintových těsnění, kombinací různých radiálně-axiálních kroužků, jazýčkových těsnění, různých tvarovatelných těsnících hmot až po klasické provazové těsnění, které může mít v příčném průřezu různý tvar. Nevýhodou těchto ucpávek je, že je není možno použít uvnitř hydrodynamických čerpadel zejména u vícestupňových odstředivých čerpadel, nebot se používají pouze na utěsnění hřídele v ucpávkovém prostoru umístěném mezi tlakovým prostorem čerpadla a atmosférou.

U těsnění sací strany oběžných kol odstředivých čerpadel vůči výtlačnému prostoru čerpadla se používá radiální těsnicí kruh. U vív cestupnových čerpadel se tlakový spád mezi jednotlivými stupni těsní rotujícím pouzdrem hřídele uloženým v pevném pouzdru článku tělesa čerpadla. Nevýhodou těchto těsnění je to, že nejsou v pravém smyslu slova ucpávkami, nebot se jimi pouze vytváří radiální spára mezi rotujícími a nepohyblivými částmi. Tato spára nemůže mít nulovou hodnotu. Zvětšuje se o výrobní nepřesnosti a dále je ovlivněna tuhostí konstrukce, ohybem hřídele a tepelnou roztažností materiálu použitého na výrobu těchto částí. Výsledkem je relativně velká radiální spára, což má za následek zhoršení účinnosti čerpadla. Proudění kapaliny při tlakovém spádu mezi sacím a výtlačným prostorem čerpadla má za následek, že těsnicí kruh a oběžné kolo se rychle opotřebují a je nutné v krátké době vyměnit těsnicí kruh, případně i oběžné kolo. Při čerpání kapalin, které obsahují tvrdé abrazivní nečistoty j© interval výměny součástek velmi krát' ^v * ký. Toto platí i pro pouzdra hřídele a mezistěny u vícestupňových čerpadel.

- 2 227 433

Výše uvedené nevýhody řeší v podstatě vynález, kterým je ucpávka zejména oběžného kola a pouzdra hřídele odstředivého čerpadla, sestávající z elastického těsnícího 0-kroužku uloženého svým vnitřním obvodem na první těsněné ploše a svým čelem na druhé těsněné ploše, přičemž tyto plochy jsou upraveny ve vybrání pro uložení 0-kroužku a jeho podstata spočívá v tom, že celkový radiální rozměr vybrání je v rozsahu 1,1 až 1,4 radiálního rozměru průřezu 0-kroužku a axiální rozměr vybrání je v rozsahu 0,7 až 1,1 axiálního rozměru průřezu 0-kroužku.

Další podstatou vynálezu je, že první těsnící plocha je opatřena plochou pro zajištění polohy 0-kroužku.

Vyššího účinku vynálezu se dosahuje zvýšením (činnosti a život nosti odstředivých čerpadel zlepšením utěsnění jejich oběžných kol

Příklad konkrétního provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese představujícím částečný nárysný řez vícestupňovým odstředivým čerpadlem s uplatněným vynálezem.

Odstředivé čerpadlo podle vynálezu sestává z tělesa X, v němž je pomocí neznázorněných ložisek uložena hřídel 2» na níž je vedle sebe uloženo oběžné kolo 2 ^a pouzdro 4 hřídele 2. Oběžné kolo 2 sestává z náboje 2,zadního talíře 6 a předního talíře 2 opatřeného těsnícím radiálním kruhem 8. Mezi nábojem 2 a radiálním kruhem 8 je upraven vstupní kanál 2 oběžného kola 2» zatímco mezi talíři 6, 2 Jsou uspořádány pracovní lopatky 10. Zadní talíř 6 je zevně oběžného kola 2 opatřen odlehčovacími lopatkami 11. Na úrovni radiálního kruhu 8 je upravena přední mezistěna 12 tělesa 1 opatřená středovým otvorem 12, v němž je s první mezikruhovou vůlí a tvořící první těsnící spáru 14 uložen radiální kruh 8 oběžného kola 2· Podobně na úrovni pouzdra £ hřídele 2 je upravena zadní mezistěna 15 tělesa 1, v jejímž středovém otvoru 16 je s dru hou mezikruhovou vůlí b tvořící druhou těsnící spáru 17 uloženo pouzdro £ hřídele 2. Sela mezistěn 12, 15 jsou opatřeny vybráními 18. 19 pro uložení těsnících 0-kroužků 20, 21 tak, že vybrání 18 přední mezistěny 12 je upraveno na čele této raezistěny 12 přilehlém oběžnému kolu 2 ^a naopak vybrání 19 zadní mezistěny 15 je upraveno na čele této mezistěny 15 protilehlém oběžnému kolu 2·

Ve vybrání 18 přední mezistěny 12 je uložen větší 0-kroužek 20 s kruhovým průřezem o průměru d, zatímco ve vybrání 19 zadní mestěny 15 je uložen menší 0-kroužek 21 alternativně s elipsovitým nebo oválným průřezem a větší poloosou £ orientovanou axiálně

- 3 227 433 a s menší poloosou £ orientovanou radiálně. Větší 0-kroužek 20 je svým vnitřním obvodem a s neznázorněnou radiální vůlí uložen na vnějším obvodu 22 radiálního kruhu 8 a svým čelem na čelní ploše vybrání 18 přední raezistěny 12, přičemž celkový radiální rožměr tohoto vybrání včetně příslušné těsnící spáry 14 je v rozsahu 1,1 až 1,4 průměru d průřezu většího 0-kroužku 20 a axiální rozměr tohoto vybrání 18 je v rozsahu 0,7 až 1,1 průměru d průřezu většího 0-kroužku 20. Podobně menší 0-kroužek 21 je svým vnitřním obvodem a s neznázorněnou radiální vůlí uložen na vnějším obvodu 23 pouzdra £ hřídele 2 a svým čelem na čelní ploše vybrání 19 zadní mezistěny 15. přičemž celkový radiální rozměr tohoto vybrání 19 včetně příslušné těsnící spáry 17 je v rozsahu 1,1 až 1,4 menší poloosy c průřezu menšího 0-kroužku 21 a axiální rozměr tohoto vybrání 19 je v rozsahu 0,7 až 1,1 větší poloosy t_ průřezu menšího 0-kroužku 21. Vnější obvody 22, 23 radiálního kruhu 8 a pouzdra 4 mohou být opatřeny například kuželovým rozšířením 24. 25 se sklonem površek například 30°až 70° pro zajištění polohy 0-kroužků 20. 21 vzhledem k tomu, že u čerpadel dochází už při montáži a pak během provozu k poměrně velkým nepřesnostem a posuvům hřídele 2.

V jiných případech lze použít jednoduchého neznázorněného kolmého osazení, případně provedení bez osazení.

Při chodu čerpadla vstupuje čerpaná kapalina vstupním kanálem 2. ^d° oběžného kola 2» kde je jí pracovními lopatkami 10 udělena kinetická energie, která je v neznázoměném difuzoru a převaděči přeměněna na tlakovou a je jimi odváděna do dalšího neznázorněného oběžného kola umístěného za zadní mezistěnou 15. Vznikající axiální síla je eliminována činností odlehčovacích lopatek 11, při které vzniká mezi zadním talířem £ oběžného kola 2 a zadní raezistěnou tlak nižší než jaký je na výstupu oběžného kola 2· Vlivem rozdílu tlaků na výstupu a na vstupu oběžného kola 2 protéká dopravovaná kapalina první těsnicí spárou 14 zpět do vstupního kanálu 2 oběžného kola 2· Větší 0-kroužek 20 těsnící tuto spáru 14 je unášen vnějším obvodem 22 radiálního kruhu 8, přičemž po něm klouže a zároveň koná planetární pohyb a tím škrtí průtok čerpané kapaliny první těsnicí spárou 14. Rozdílem tlaků je tento 0-kroužek 20 dále přitlačován na čelní plochu příslušného vybrání 18 a tím na této ploše těsní. Při planetárním pohybu tohoto 0-kroužku 20 vzniká hydrodynamický efekt, který vytváří tlakovou bariéru mezi prostorem s vyšším tlakem a sacím prostorem, přičemž tato bariéra má charakter kaskádovitého tlakového spádu, to zna- 4 227 433 mená, že rozdíl tlaků mezi výtlakem a sacím prostorem nemá jednoznačný průběh, ale vlivem rotace tohoto O-kroužku 20 se směrem k sání snižuje. Výše popsaná funkce se týká i menšího 0-kroužku 21 s tím rozdílem, že tento 0-kroužek 21 těsní sací prostor následujícího neznázorněného oběžného kola s vyšším tlakem vůči prostoru mezi zadním talířem 6 předcházejícího oběžného kola 2 a zadní raezistěnou 15 s nižším tlakem·

Těsnicí 0-kroužky mohou být libovolného tvaru například se čtvercovým nebo obdélníkovým průřezem nebo průřezem tvaru L a podobně. Čelní plocha vybrání mezistěn může být například kuželová se sklonem površek 80°až 100° nebo jiného tvaru. Podobně obvodová plocha vybrání může být tvarovaná, případně kuželová se sklonem površek například 70° až 110°. Při větším tlakovém spádu je možno použít několika ucpávek podle vynálezu za sebou.

Ucpávky podle vynálezu lze použít pro účely těsnění i v jiných oborech než jsou čerpadla a to všude tam, kde je třeba těsnit tlakové spády mezi navzájem rotujícími součástmi, mezi navzájem nepohyblivými součástmi a to i s nerotačními těsnícími plocha

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   227 433

   1, Ucpávka zejména oběžného kola a pouzdra hřídele odstředivého čerpadla, sestávající z elastického těsnícího 0-kroužku uloženého svým vnitřním obvodem na první těsněné ploše a svým čelem na druhé těsněné ploše, přičemž tyto plochy jsou upraveny ve vybrání pro uložení O-kroužku, vyznačující se tím, že celkový radiální rozměr vybrání (18, 19) je v rozsahu 1,1 až 1,4 radiálního rozměru (d, c) průřezu O-kroužku (20, 21) a axiální rozměr vybrání (18, 19) je v rozsahu 0,7 až 1,1 axiálního rozměru (d, t) průřezu O-kroužku (20, 21).
2. 2. Ucpávka podle bodu 1, vyznačující se tím, že první těsnící plocha (22, 23) je opatřena plochou (24, 25) pro zajištění polohy O-kroužku (20, 21).