EA013364B1 - Гибкое плавающее уплотнительное кольцевое устройство для динамических насосов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к плавающему кольцевому уплотнительному устройству для динамических насосов, содержащему гибкое кольцо, которое выполнено для установки внутри кольцеобразного канала, образованного обычно при помощи концентрических пазов во вращающихся и невращающихся элементах насоса, причем кольцо дополнительно имеет размер для прилегания к внутреннему диаметру паза вращающегося элемента, когда неподвижен, и способно радиально расширяться под действием центробежных сил, которые заставляют гибкое кольцо плавать в кольцеобразном канале во время работы насоса или деформироваться под действием центробежных сил и сил давления так, что зазоры между гибким кольцом и пазом в невращающемся элементе минимизированы или устранены.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к динамическим насосам, в частности к средствам ограничения рециркуляции текучей среды и уменьшения износа между вращающимися и невращающимися элементами динамических насосов, в частности к насосам, пригодным для перекачивания шлама.

Уровень техники

Динамические насосы, такие как центробежные насосы, широко известны и используются для перекачки текучей среды во многих отраслях промышленности и для многих применений. Такие насосы обычно содержат рабочее колесо (вращающийся элемент), расположенное внутри корпуса насоса (невращающегося элемента), содержащего впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды, или сливное отверстие. Рабочее колесо обычно приводится в движение электродвигателем, расположенным снаружи корпуса. Рабочее колесо расположено внутри корпуса таким образом, что текучая среда, проходящая во входное отверстие корпуса, подается в центр рабочего колеса. Вращение рабочего колеса воздействует на текучую среду посредством лопаток рабочего колеса, которые совместно с действием центробежной силы перемещают текучую среду к периферийным участкам корпуса для слива из выпускного отверстия.

Динамическое действие лопаток и центробежной силы, возникающей в результате вращения рабочего колеса, создает разницу давления внутри насоса. Область пониженного давления создается ближе к центру рабочего колеса, а область повышенного давления создается на внешнем диаметре рабочего колеса и в спиральной камере корпуса. Изменение области давления от повышенного к пониженному происходит в зазоре, проходящем в радиальном направлении между вращающимися и невращающимися элементами. Разность давления внутри насоса ведет к рециркуляции текучей среды через радиальный зазор между областями высокого и низкого давления. Такая рециркуляция текучей среды, обычно определяемая как утечка, в результате приводит к снижению производительности насоса и при наличии твердых частиц - к повышенному износу. Таким образом, насосы конструируются с различными уплотнительными средствами как на стороне вала рабочего колеса для предотвращения наружной утечки, так и на стороне всасывания рабочего колеса для предотвращения внутренней утечки вследствие рециркуляции.

Эффективные уплотнительные устройства известны и применяются в насосах для перекачивания чистой воды. Например, патент США № 4909707 на имя ХУаийдтап с1 а1. описывает плавающее обсадное кольцо, расположенное в радиальном зазоре, проходящем в осевом направлении между рабочим колесом и корпусом насоса. Аналогичные плавающие уплотнительные кольца описаны в патенте США № 4976444 на имя Ктейатбк и в патенте США № 5518256 на имя СаГГа1. Патент США № 6082964 на имя Китотта раскрывает закрепленное уплотнительное кольцо таким образом, что позволяет плавать в окружающей текучей среде. Такие уплотнительные устройства направлены на предотвращение утечки в радиальном зазоре, проходящем в осевом направлении между вращающимися и невращающимися элементами. Эти уплотнительные средства могут также содержать компенсационное кольцо. Целью компенсационного кольца является уменьшение износа, вызванное контактом твердых элементов уплотнителя.

Когда насосы используются для перекачки шлама, твердые частицы в шламе являются причиной износа между вращающимися и невращающимися (т.е. неподвижными) элементами насоса. Износ существенно увеличивается, когда происходит рециркуляция текучей среды, как описано выше. Таким образом, эффективные уплотнительные средства между вращающимися и неподвижными элементами насоса целесообразны для того, чтобы эффективно уменьшить рециркуляцию текучей среды между вращающимися и неподвижными элементами шламовых насосов, тем самым эффективно снижая износ.

Различные примеры уплотнительных устройств для шламовых насосов были раскрыты ранее. Некоторые уплотнители и/или компенсационные кольца были раскрыты для позиционирования в основном в радиальном зазоре, проходящем в осевом направлении между рабочим колесом и корпусом насоса. Такие уплотнительные устройства раскрыты в патенте США № 3881840 на имя Вип)с5 и в патенте США № 5984629 на имя Втобегаеп с1 а1., каждый из которых описывает неподвижное кольцо, образованное в корпусе насоса, которое взаимодействует с выступающим элементом на рабочем колесе, образуя лабиринтное уплотнение, и/или компенсационное кольцо. Следует отметить, что в основном радиальные зазоры, проходящие в осевом направлении, не вполне пригодны для перекачки шлама вследствие высокой вероятности задержки твердых частиц между вращающимися и невращающимися элементами, приводящими к быстрому износу в элементах насоса.

Осевые зазоры, проходящие в радиальном направлении, или клиновидные зазоры, в основном проходящие в радиальном направлении, намного меньше подвержены задержке твердых частиц. Такие уплотнительные устройства для ограничения утечки широко используются в шламовых насосах. И8 2004/0136825 на имя АбФе е1 а1. раскрывает неподвижный выступ как на корпусе насоса, так и на рабочем колесе, образующий устройство для ограничения утечки между рабочим колесом и корпусом насоса.

Патент США № 6739829 на имя АбШе раскрывает плавающее кольцо, расположенное между рабочим колесом и корпусом насоса, которое к тому же укомплектовано средствами для получения и распределения охлажденной и промывной текучей среды в зазоре между рабочим колесом и корпусом насоса. Аналогично другим уплотнительным устройствам плавающее уплотнительное кольцо '829 патента спе

- 1 013364 циально определено по размеру и форме для обеспечения зазора между рабочим колесом и уплотнительным устройством для предотвращения трения между уплотнителем и рабочим колесом, тем самым предотвращая истирание уплотнителя во время вращения рабочего колеса. Необходимым элементом этой конструкции, таким образом, является наличие промывной системы.

Предшествующие уплотнительные устройства были конкретно ориентированы на наличие уплотнения, имеющего достаточный зазор, не контактирующего с вращающимися элементами насоса, в частности, для уменьшения и предотвращения износа и истирания в уплотнении. В результате такие уплотнительные устройства могут быть чувствительны к нежелательной рециркуляции текучей среды и износу между вращающимися и неподвижными элементами насоса. Вместе с тем расположение уплотнительного устройства около центра рабочего кольца в зазоре, проходящем в осевом направлении между корпусом и рабочим колесом, не является наиболее эффективным средством предотвращения задержки твердых частиц и последующего износа между корпусом и рабочим колесом.

Таким образом, это могло бы быть благоприятным в технологии производства наиболее простого уплотнительного средства, не рассчитанного на промывную систему и эффективно обеспечивающего сопротивление рециркуляции и износу между вращающимися и невращающимися элементами насоса и идеально размещающегося в насосе в положении, при котором сопротивление рециркуляции и износу может быть наиболее эффективным.

Краткое описание изобретения

Исходя из настоящего изобретения гибкое плавающее уплотнительное кольцевое устройство предназначено для ограничения рециркуляции текучей среды и уменьшения износа между вращающимися и невращающимися элементами динамических насосов и выполнено с возможностью эффективного перекрытия зазора, проходящего в радиальном направлении между вращающимися и невращающимися элементами таким образом, который обеспечивает более эффективное сопротивление рециркуляции текучей среды и износу. Гибкое плавающее уплотнительное кольцевое устройство описано здесь с учетом использования в центробежном насосе шламового типа, прежде всего для уменьшения износа, и может быть применено для использования в любом динамическом насосе с результативным увеличением производительности насоса.

Гибкое плавающее уплотнительное кольцевое устройство настоящего изобретения в общем является кольцом, выполненным из упругого материала, приводящего кольцо к радиальной деформации под действием центробежной силы во время вращения. Кольцо выполнено с возможностью плотного прилегания внутри кольцеобразного канала, содержащего кольцеобразный паз, образованный на значительно проходящей в радиальном направлении поверхности невращающегося корпуса насоса и кольцеобразного паза, образованного на значительно проходящей в радиальном направлении поверхности вращающегося рабочего колеса. Гибкое кольцо имеет такой размер по длине оси, чтобы плотно прилегать внутри кольцеобразного канала и перекрывать по оси осевой зазор, проходящий в радиальном направлении между корпусом насоса и рабочим колесом.

Гибкое кольцо, в частности, выполнено по размеру с внутренним диаметром, так что при его расположении на внутреннем диаметре паза, образованного на рабочем колесе, когда рабочее колесо неподвижно (т.е. не вращается), обеспечивает плотное прилегание гибкого кольца на внутреннем диаметре паза рабочего колеса. Следовательно, внутренний диаметр гибкого кольца незначительно меньше внутреннего диаметра паза рабочего колеса, так что, когда гибкое кольцо устанавливается в паз рабочего колеса при сборке, гибкое кольцо должно быть незначительно растянуто для плотного прилегания на внутреннем диаметре паза рабочего колеса и не перемещаться, когда рабочее колесо неподвижно.

При вращении рабочего колеса гибкое кольцо деформируется радиально под действием центробежной силы, тем самым уменьшая зазоры между гибким кольцом и наружным диаметром пазов во вращающихся и невращающихся элементах. Будучи зависимым от скорости вращения рабочего колеса, гибкое кольцо может время от времени контактировать с наружным диаметром кольцеобразного канала в неподвижной стенке корпуса. Более того, будучи зависимым от скорости вращения, гибкое кольцо может вращаться со скоростью, не зависящей от рабочего колеса. В результате способность гибкого кольца плавать внутри кольцеобразного канала и уменьшать зазоры при таких условиях дает преимущество ограничения рециркуляции текучей среды между вращающимися и невращающимися элементами насоса и также ограничивает прохождение твердых частиц через радиальный зазор между вращающимися и невращающимися элементами для уменьшения износа между ними.

В течение всего времени работы насоса происходит перепад давления на каждой стороне гибкого кольца, противодействующий, таким образом, наружной радиальной деформации гибкого кольца внутри кольцеобразного канала. Такой перепад давления и способность кольца радиально деформироваться могут быть эффективно ослаблены наличием вытесняющих или выталкивающих лопаток, расположенных на диске рабочего колеса и направленных внутрь в направлении радиального зазора и расположенных радиально наружу от места расположения гибкого плавающего кольца. К тому же, выбор качества материала кольца будет сказываться на радиальной деформации.

- 2 013364

Особое расположение гибкого плавающего кольца в осевом зазоре, проходящем в радиальном направлении между вращающимися и невращающимися элементами насоса, обеспечивает наиболее эффективное ограничение рециркуляции текучей среды и износа, чем осуществленное уплотнительными кольцами, расположенными в радиальном зазоре, проходящем в осевом направлении между вращающимися и невращающимися элементами насоса.

Краткое описание чертежей

На чертежах изображен считающийся в настоящее время наилучшим вариант осуществления изобретения:

фиг. 1 изображает вид в перспективе части динамического насоса, показывающий расположение плавающего уплотнительного кольца настоящего изобретения;

фиг. 2 изображает вид в поперечном сечении части насоса, дополнительно показывающий расположение плавающего уплотнительного кольца настоящего изобретения;

фиг. 3 изображает увеличенный вид кольцеобразного канала, показывающий работу более упругого кольца в момент неподвижности вращающегося элемента;

фиг. 4 изображает увеличенный вид кольцеобразного канала, показывающий плавающее уплотнительное кольцо, выполненное из менее упругого материала в момент неподвижности вращающегося элемента;

фиг. 5 изображает увеличенный вид кольцеобразного канала, дополнительно показывающий плавающее кольцевое уплотнительное кольцо в альтернативном варианте осуществления кольцеобразного канала;

фиг. 6 изображает увеличенный вид кольцеобразного канала, показывающий положение кольца в момент, когда вращающийся элемент вращается с такой скоростью, при которой силы давления преобладают над центробежными силами; и фиг. 7 изображает увеличенный вид кольцеобразного канала, показывающий плавающее уплотнительное кольцо в момент, когда вращающийся элемент вращается с достаточной скоростью, позволяющей центробежным силам уравновесить действие сил давления, тем самым позволяя гибкому кольцу плавать.

Подробное описание изобретения

Фиг. 1 и 2 иллюстрируют часть динамического насоса 10, обычно содержащего корпус 12 насоса. Проиллюстрированный корпус 12 насоса обычно содержит расположенное по оси впускное отверстие 14 для текучей среды, спиральную камеру 16 и проходящее по касательной выпускное отверстие для текучей среды, или сливное отверстие 18. В конкретной конфигурации корпуса 12 насоса, проиллюстрированного на фиг. 1, корпус 12 насоса дополнительно содержит цельную втулку 20 на стороне всасывания и цельную втулку 22 на ведущей стороне (не показано на фиг. 1). В качестве альтернативы корпус 12 насоса может быть выполнен с раздельной втулкой 20 на стороне всасывания и с раздельной втулкой 22 на ведущей стороне, как показано на фиг. 2.

Проиллюстрированный насос представляет собой центробежный шламовый насос. Однако конфигурация динамического насоса 10 проиллюстрирована на фиг. 1 и 2 только в виде примера и плавающее уплотнительное кольцо настоящего изобретения не ограничено использованием проиллюстрированного типа насоса.

Насос 10 дополнительно содержит рабочее колесо 26, которое вращается внутри корпуса 12 насоса. Как лучше видно на фиг. 2, рабочее колесо 26 соединено с ведущим валом 28, который проходит через корпус 12 насоса и вращает рабочее колесо 26. Рабочее колесо 26 выполнено по меньшей мере с одной лопаткой 30, проходящей в радиальном направлении наружу от центра или около центра 27 (фиг. 2) рабочего колеса 26. Конфигурация рабочего колеса 26 может значительно изменяться. Однако только в качестве примера проиллюстрированное рабочее колесо 26 дополнительно выполнено с передним диском 32 и задним диском 34. Как лучше всего видно на фиг. 1, передний диск 32 может содержать одну и более выталкивающих лопаток 36, но рабочее колесо может также быть выполнено без выталкивающих лопаток.

В настоящем изобретении рабочее колесо 26 сформировано с проходящей в радиальном направлении поверхностью 40. Проходящий в осевом направлении паз 42 образован на поверхности 40 рабочего колеса 26. Аналогично, корпус 12 насоса и, конкретно, втулка 20 на стороне всасывания, проиллюстрированная здесь, образованы проходящей в радиальном направлении поверхностью 44, расположенной напротив и на расстоянии от проходящей в радиальном направлении поверхности 40 рабочего колеса 26. Осевой зазор 46, как лучше видно на фиг. 2, таким образом, образован между двумя противоположными поверхностями 40, 44 и проходит в радиальном направлении от оси 48 вращения рабочего колеса 26.

Проходящая в радиальном направлении поверхность 44 корпуса 12 насоса также выполнена с проходящим в осевом направлении пазом 50, который обычно совмещен с пазом 42, образованным на радиальной поверхности 40 рабочего колеса 26. Обычно совмещенные пазы 42, 50, таким образом, образуют кольцеобразный канал 52 (фиг. 2), который перекрывает осевой зазор 46 между вращающимся рабочим колесом 26 и неподвижным корпусом 12 насоса. В частности, паз 42 рабочего колеса 26 образован с внутренним диаметром 56, как лучше видно на фиг. 1.

- 3 013364

Кольцо 60 имеет размер для вмещения и расположения внутри кольцеобразного канала 52, образованного двумя пазами 42, 50. Кольцо 60 имеет размер по осевой длине для установки внутри кольцеобразного канала 52, образованного двумя пазами 42, 50, и кольцо 60 перекрывает осевой зазор 46, проходящий в радиальном направлении между вращающимся рабочим колесом 26 и невращающимся корпусом 12 насоса.

Фиг. 3 показывает увеличенное изображение кольца 60, расположенного внутри кольцеобразного канала 52, и иллюстрирует некоторые из дополнительных элементов настоящего изобретения. Следует, прежде всего, отметить, что фиг. 3 и 4 подробно иллюстрируют плавающее уплотнительное кольцо настоящего изобретения, когда рабочее колесо 26 неподвижно или не вращается. Когда рабочее колесо 26 не вращается, можно видеть, что гибкое кольцо 60 имеет размер такой, что внутренний диаметр 62 гибкого кольца 60 контактирует с внутренним диаметром 56 паза 42 рабочего колеса 26.

Фиг. 3 и 4 дополнительно иллюстрируют принцип, в соответствии с которым радиальная ширина паза 42 в рабочем колесе 26 может быть шире радиальной ширины паза 50 в корпусе 12 насоса. То есть радиальная ширина паза 42 определяется радиальным расстоянием между внутренним диаметром 56 и наружным диаметром 64 паза 42. Аналогично, радиальная ширина паза 50 в корпусе 12 насоса определяется радиальным расстоянием между внутренним диаметром 66 и наружным диаметром 68 паза 50.

Как видно на фиг. 3, радиальная ширина паза 50 в корпусе 12 насоса может быть шире радиальной ширины паза 42 в рабочем колесе 26. Уплотнители, в целом, будут устранять радиальное смещение вращающихся и невращающихся элементов насоса. Возможные смещения соответствующих пазов 42, 50 в рабочем колесе 26 и корпусе 12 насоса могут оптимально быть устранены в настоящем изобретении посредством образования паза 50 в корпусе 12 насоса, имеющего большую радиальную ширину, как показано на фиг. 3 и 4. В идеальном случае паз 42 в рабочем колесе 26 и паз 50 в корпусе 12 насоса будут обычно совмещаться так, что наружный диаметр 64 паза 42 будет равен или незначительно меньше наружного диаметра 68 паза 50 и внутренний диаметр 56 паза 42 будет незначительно меньше внутреннего диаметра 66 паза 50.

Однако, как далее видно на фиг. 5, пазы 42, 50 могут быть соответственно таких размеров, что наружный диаметр 68 паза 50 в корпусе 12 насоса незначительно меньше наружного диаметра 64 паза 42 (т.е. как определено сравнительным измерением от центральной оси 48 насоса). При такой конфигурации, как показано на фиг. 5, гибкое кольцо 60 может время от времени контактировать с наружным диаметром 68 паза 50, как описано более подробно ниже.

Фиг. 3 и 4 также иллюстрируют альтернативные варианты осуществления гибкого кольца 60, в которых используются материалы с разной степенью упругости в гибком кольце 60. Конкретно, фиг. 4 иллюстрирует гибкое кольцо 60 , выполненное из менее упругого материала, такого, что при сборке насоса и установке гибкого уплотнительного кольца внутренний диаметр 62 гибкого кольца 60 будет контактировать с внутренним диаметром 56 паза 42 в рабочем колесе 26, но та часть 70 гибкого кольца 60, которая находится в пазу 50 в корпусе 12 насоса, не будет соприкасаться ни с внутренним диаметром 66, ни с наружным диаметром 68 паза 50.

В качестве альтернативы, как показано на фиг. 3, гибкое кольцо 60 может быть выполнено из более упругого материала, такого, что, когда рабочее колесо 26 неподвижно, внутренний диаметр 62 той части 70 гибкого кольца 60, находящегося в пазу 50 в корпусе 12 насоса, провисает незначительно в радиальном направлении вниз в направлении внутреннего диаметра 66, не контактируя с внутренним диаметром 66 паза 50. Можно отметить, что фиг. 4 также изображает соответствующее позиционирование более упругого кольца 60, показанного на фиг. 3, когда вращение рабочего колеса 26 такое, что внутренний диаметр 62 гибкого кольца 60 все еще в контакте с внутренним диаметром 56 паза 42 и достаточная центробежная сила действует на ту часть 70 гибкого кольца 60, находящуюся в пазу 50, так, что часть 70 начинает радиально деформироваться наружу.

Гибкое кольцо 60 настоящего изобретения выполнено из упругого материала, который обеспечивает деформацию кольца 60 радиально наружу под действием центробежных сил, действующих на кольцо 60 вследствие вращения рабочего колеса 26. Кольцо 60, напротив, способно сжиматься радиально внутрь снова так, что внутренний диаметр 62 гибкого кольца 60 входит в контакт с внутренним диаметром 56 паза 42, когда рабочее колесо 26 прекращает вращаться или когда вращение рабочего колеса 26 является недостаточным для удержания радиального расширения кольца 60. Кольцо 60 может быть выполнено из любого подходящего материала, обеспечивающего радиальную деформацию, как описано. Некоторые типы материалов включают в себя, но не ограничиваются этим, полимеры с низким коэффициентом трения.

Фиг. 6 иллюстрирует исходное позиционирование гибкого кольца 60, когда рабочее колесо 26 вращается. То есть, когда рабочее колесо 26 начинает вращаться при более низкой скорости, гибкое кольцо 60 начинает вращаться с рабочим колесом 26 как следствие того, что внутренний диаметр 62 гибкого кольца 60 контактирует с внутренним диаметром 56 паза 42, как описано выше. При этом силы, действующие на гибкое кольцо 60 вследствие перепада давления, доминируют над центробежными силами, действующими на кольцо 60 вследствие вращения, что может стать причиной контакта гибкого кольца 60 с внутренним диаметром 66 паза 50 в корпусе 12 насоса.

- 4 013364

При увеличении скорости вращения рабочего колеса 26 центробежные силы, действующие на гибкое колесо 60, заставляют его деформироваться радиально наружу так, что внутренний диаметр 62 кольца 60 больше не контактирует как с внутренним диаметром 56 паза 42 в рабочем колесе 26, так и с внутренним диаметром 66 паза 50 в корпусе 12 насоса. На этом этапе кольцо 60 плавает в кольцеобразном канале 52, как проиллюстрировано на фиг. 7.

Когда рабочее колесо 26 вращается во время работы насоса, создается перепад давления такой, что высокое давление возникает на стороне А гибкого кольца 60, а низкое давление создается на стороне В гибкого кольца 60. Высокое давление, действующее на кольцо 60 со стороны А кольца, уравновешивается центробежными силами, действующими на гибкое кольцо 60, и гибкое кольцо 60, таким образом, удерживается в плавучем состоянии внутри кольцеобразного канала 52, как проиллюстрировано на фиг. 7. Плавучесть гибкого кольца 60 в кольцеобразном канале 52 уменьшает поверхностное трение между гибким кольцом 60 и внутренними стенками кольцеобразного канала 52.

Как только гибкое кольцо 60 начинает плавать в кольцеобразном канале 52, центробежные силы, действующие на гибкое кольцо, уменьшаются, и гибкое кольцо 60 начинает снова деформироваться радиально внутрь с последующим контактом между внутренним диаметром 62 гибкого кольца 60 и внутренним диаметром 56 паза 42 рабочего колеса 26. Когда такой контакт происходит между гибким кольцом 60 и пазом 42, центробежные силы снова действуют на гибкое кольцо 60, заставляя его плавать внутри кольцеобразного канала 52. Таким образом, гибкое кольцо 60 будет перемещаться свободно между первым плавучим состоянием в кольцеобразном канале 52 и вторым состоянием контакта с рабочим колесом 26, как описано. На эти состояния также оказывает влияние скорость вращения рабочего колеса 26.

Кроме того, перепад давлений между стороной А и стороной В гибкого кольца 60 будет влиять на положение гибкого кольца 60 в кольцеобразном канале 52 в любой заданный момент времени. Как показано на фиг. 6, например, когда силы давления на стороне А доминируют над центробежными силами, действующими на гибкое кольцо 60, гибкое кольцо 60 может быть принудительно приведено в контакт с внутренним диаметром 56 паза 42, и та часть 70 гибкого кольца 60, которая находится в пазе 50 корпуса 12 насоса, может войти в контакт с внутренним диаметром 66 паза 50. Кроме того, фиг. 7 иллюстрирует ситуацию, в которой силы давления на стороне А гибкого кольца 60 уравновешиваются центробежными силами, действующими на гибкое кольцо 60.

Можно также отметить, что на перепад давлений, действующий на гибкое кольцо 60, влияет наличие выталкивающих лопаток, расположенных вдоль радиальной поверхности диска рабочего колеса, и конфигурация и/или размеры этих выталкивающих лопаток. То есть благодаря наличию вытесняющих лопаток в основном уменьшаются силы давления, приложенные к стороне А гибкого кольца 60. Кроме того, радиальная длина выталкивающих лопаток будет влиять на силы давления и, таким образом, влиять на радиальную деформацию гибкого кольца 60.

Кольцо 60, перекрывающее осевой зазор 46, увеличивает гидравлическое сопротивление осевого зазора 46 рециркуляции текучей среды между вращающимся рабочим колесом 26 и неподвижным корпусом 12 насоса. Следовательно, сопротивление рециркуляции текучей среды также увеличивает сопротивление твердым частицам в текучей среде от просачивания между вращающимися и невращающимися элементами насоса, таким образом уменьшая износ между ними. Кроме того, способность кольца 60 плавать в кольцеобразном канале 52 уменьшает механические потери вследствие трения и уменьшает износ в самом кольце 60, как результат уменьшения скорости вращения.

Кольцо 60 плавающего уплотнительного кольцевого устройства показано на фиг. 1-5, которое имеет в основном прямоугольное поперечное сечение. Однако кольцо 60 может быть выполнено с другой конфигурацией поперечного сечения, отличной от проиллюстрированной конфигурации. Кольцо 60 может быть выполнено любыми хорошо известными и подходящими способами, например, таким как литье. Также пазы 42, 50, соответственно образованные во вращающихся и невращающихся элементах насоса, могут быть образованы любыми пригодными способами, такими как литье или механическая обработка. Также можно понять, что упрощенность кольцеобразного канала 52 и гибкого кольца 60 значительно облегчает установку плавающего уплотнительного кольца во время сборки насоса.

Кроме того, как показано на фиг. 2, узел 74 гибкого плавающего кольца настоящего изобретения может быть использован вместе с втулкой 20 на всасывающей стороной корпуса 12 насоса, как описано выше, и может также быть использован с втулкой 22 на ведущей стороне для обеспечения сопротивления рециркуляции текучей среды и износу между втулкой 22 на ведущей стороне и рабочим колесом 26.

Гибкое уплотнительное кольцевое устройство настоящего изобретения, в частности, относится к применению в динамических насосах, которые используются для перекачки шлама. Однако специалистам в данной области техники будут понятны преимущества, обеспечиваемые гибким плавающим кольцом настоящего изобретения, и станет понятным, что изобретение может быть приспособлено для использования во многих типах динамических насосов. В результате ссылка на конкретные подробности или варианты осуществления настоящего изобретения сделана только в качестве примера, а не в качестве ограничения.

Claims (17)

1. Плавающее кольцевое уплотнительное устройство для динамических насосов, содержащее невращающийся элемент динамического насоса, имеющий проходящую в радиальном направлении поверхность и паз, образованный на указанной проходящей в радиальном направлении поверхности указанного невращающегося элемента;

вращающийся элемент насоса, имеющий проходящую в радиальном направлении поверхность и паз, образованный на указанной проходящей в радиальном направлении поверхности указанного вращающегося элемента, который в основном находится на одной линии с указанным пазом, образованным на указанном невращающемся элементе, для образования, таким образом, кольцеобразного канала; и гибкое кольцо с размером для установки в указанный кольцеобразный канал, причем указанное гибкое кольцо выполнено с возможностью деформирования в радиальном направлении для периодического смещения внутри указанного кольцеобразного канала во время эксплуатации насоса.

2. Устройство по п.1, в котором указанный паз указанного вращающегося элемента имеет внутренний диаметр, причем указанное гибкое кольцо имеет внутренний диаметр, который незначительно меньше указанного внутреннего диаметра указанного паза, так что, когда указанное рабочее колесо не вращается, указанное гибкое кольцо находится в контакте с указанным внутренним диаметром указанного паза.

3. Устройство по п.2, в котором указанное гибкое кольцо выполнено из полимера с низким коэффициентом трения.

4. Устройство по п.1, в котором указанный паз указанного вращающегося элемента имеет радиальную ширину, а указанный паз указанного невращающегося элемента имеет радиальную ширину, которая больше указанной радиальной ширины указанного паза указанного вращающегося элемента.

5. Устройство по п.1, в котором указанным невращающимся элементом является корпус насоса.

6. Устройство по п.5, в котором указанным корпусом насоса является втулка на стороне всасывания насоса.

7. Устройство по п.5, в котором указанным корпусом насоса является втулка на ведущей стороне насоса.

8. Устройство по п.5, в котором указанным вращающимся элементом является рабочее колесо.

9. Плавающее кольцевое уплотнительное устройство для динамических насосов, содержащее неподвижный элемент насоса, имеющий проходящую в радиальном направлении поверхность; вращающийся элемент насоса, имеющий проходящую в радиальном направлении поверхность, расположенную напротив указанной проходящей в радиальном направлении поверхности указанного неподвижного элемента и расположенную от него на расстоянии в осевом направлении для образования осевого зазора между ними;

паз, образованный на указанной проходящей в радиальном направлении поверхности указанного неподвижного элемента, и паз, образованный на указанной проходящей в радиальном направлении поверхности указанного вращающегося элемента, в целом расположенный по одной линии с указанным пазом, образованным на указанном неподвижном элементе, для образования, таким образом, кольцеобразного канала, перекрывающего указанный осевой зазор;

гибкое кольцо, расположенное в указанном кольцеобразном канале и имеющее размер для перекрывания указанного осевого зазора.

10. Устройство по п.9, в котором указанный кольцеобразный канал имеет внутренний диаметр, определенный, по меньшей мере, частично указанным пазом в указанном вращающемся элементе, при этом указанное гибкое кольцо имеет внутренний диаметр, который незначительно меньше указанного внутреннего диаметра указанного паза, для обеспечения плотной установки указанного гибкого кольца на указанном внутреннем диаметре указанного вращающегося элемента, когда указанный вращающийся элемент не вращается.

11. Устройство по п.9, в котором указанное гибкое кольцо выполнено с возможностью радиального деформирования под действием центробежной силы.

12. Устройство по п.11, в котором указанное гибкое кольцо дополнительно является достаточно гибким в радиальном направлении для деформации в радиальном направлении внутрь в указанном пазу, образованном в указанном невращающемся элементе под действием сил давления.

13. Устройство по п.9, в котором указанным вращающимся элементом является рабочее колесо.

14. Устройство по п.9, в котором указанным неподвижным элементом является часть корпуса насоса.

15. Устройство по п.9, в котором указанное гибкое кольцо расположено на стороне всасывания насоса.

16. Устройство по п.9, в котором указанным корпусом является втулка на ведущей стороне насоса.

17. Устройство по п.9, в котором указанный паз, образованный в указанном неподвижном элементе, и указанный паз, образованный в указанном вращающемся элементе, имеют радиальную ширину, причем указанная радиальная ширина указанного паза в указанном неподвижном элементе равна или больше указанной радиальной ширины указанного паза в указанном вращающемся элементе.