PL78278B1 - - Google Patents

Description

Uprawniony z patentu: Weir Pumps Limited, Glasgow (Wielka Brytania) Sposób uszczelniania obrotowego walu pompy odsrodkowej i urzadzenie uszczelniajace do stosowania tego sposobu oraz pompa odsrodkowa zawierajaca to urzadzenie uszczelniajace Przedmiotem wynalazku jest sposób uszczelnie¬ nia obrotowego walu pompy odsrodkowej i urza¬ dzenie uszczelniajace do stosowania tego sposobu oraz pompa odsrodkowa, zwlaszcza do pompowania wody zasilajacej kociol, zawierajaca to urzadze¬ nie uszczelniajace.Celem wynalazku jest stworzenie ulepszonego uszczelnienia pierscieniowego.Sposób uszczelniania obrotowego walu w otwo¬ rze obudowy pompy zawierajacej ciecz pod cisnie¬ niem wedlug wynalazku, polega na tym, ze prze¬ plyw przeciekajacej cieczy pod cisnieniem kieruje sie z obudowy do kanalu wlotowego uszczelnienia labiryntowego, utworzonego pomiedzy czescia wi¬ rujaca a czescia nieruchoma uszczelnienia, po czym z kanalu wlotowego kieruje sie przeplyw przecie¬ kajacej cieczy do komory posredniej uszczelnienia labiryntowego, w której co najmniej czesc prze¬ ciekajacej cieczy^ odparowuje sie, aby wstrzymac przeplyw przeciekajacej cieczy przez kanal wloto¬ wy, oraz wypuszcza sie pare wraz z ciecza z ko¬ mory posredniej do kanalu wyjsciowego uszczel¬ nienia labiryntowego.Uszczelnienie pierscieniowe wedlug wynalazku zawiera czesc obrotowa i czesc nieruchoma, umieszczone odpowiednio na wale i w obudowie tak, ze pomiedzy tymi czesciami utworzone jest uszczelnienie labiryntowe, przy czym uszczelnienie to zawiera pierscieniowy kanal wylotowy i piers- 30 cieniowy kanal wlotowy oraz polaczona z tymi ka¬ nalami pierscieniowa komore posrednia.Korzystnie uszczelnienie zawiera wiele pierscie¬ niowych komór posrednich polaczonych osiowymi kanalami.Korzystnie uszczelnienie labiryntowe jest utwo¬ rzone przez uksztaltowanie czesci obrotowej i czes¬ ci nieruchomej i jest zlozone z kanalów osiowych, pomiedzy którymi usytuowane sa na przemian ko¬ mory promieniowe, przy czym mieszanina cieczy i pary przeplywa z komory do nastepnej kolejnej komory, w celu spowodowania wieloetapowego ha¬ mowania przeplywu przeciekajacej cieczy.Korzystne jest zastosowanie srodków uszczelnia¬ jacych, które sa usytuowane miedzy obudowa i walem napedowym.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku na którym fig. 1 przedstawia schematycznie pompe odsrodkowa za¬ wierajaca uszczelnienie dlawicowe wedlug pierw¬ szego przykladu wykonania, fig. 2 — w powieksze¬ niu czesc uszczelnienia zastosowanego w pompie z fig. 1, fig. 3 — drugi przyklad rozwiazania uszczelnienia, fig. 4 — schematycznie pompe od¬ srodkowa z uszczelnieniem wedlug trzeciego przy¬ kladu rozwiazania, a fig. 5 — wykres predkosci przecieku cieczy przez uszczelnienia pomp z fig. 1 i 4 w funkcji temperatury przeciekajacego czyn¬ nika.Pokazana na fig. 1 i 2, usytuowana pionowo 78 27878 3 pompa odsrodkowa zawiera obudowe 1 (pokazana tylko czesciowo na fig. 1), w której umieszczony jest wirnik 2 osadzony na pionowym, obrotowym wale napedowym 3 oraz poosiowy wlot ssacy 4 do wirnika 2. W miejscu przejscia walu napedowego 3 przez obudowe 1 umieszczona jest dlawnica uszczelniajaca 5, zawierajaca pierscienie uszczel¬ niajace 6, wirnika 2 umieszczone w pierscienio¬ wym wglebieniu 7. Przy pierscieniach uszczelnia¬ jacych 6 wirnika 2 w pewnej odleglosci od nich usytuowane jest ponadto uszczelnienie labiryntowe 8 utworzone przez obrotowa czesc 9 dlawicy 5 przymocowane do walu napedowego 3 i pirzez nie¬ ruchoma czesc 10 dlawicy 5 (patrz fig. 2) przy¬ mocowana do pierscieniowej sciany obudowy pom¬ py 1. W konstrukcji pokazanej na fig. 2 czesc nie¬ ruchoma 10 zawiera pierscien 20 z kolnierzem osio¬ wym, przymocowanym do obudowy 1 srubami 21 i pierscieniowa wkladka 23 przymocowana do scianki brzegowej obudowy 1. Czesc obrotowa 9 dlawicy 5 zawiera rozciagajacy sie osiowo piers¬ cieniowy kolnierz 9A zas czesc nieruchoma 10 ma wglebienie 10A, w które wchodzi pierscieniowy kolnierz 9A tak, ze uszczelnienie labiryntowe 8 stanowi w tym przypadku trzy etapowy, osiowy kanal zatrzymujacy 12, 13, 14, przy czym pomie¬ dzy kolejnymi kanalami 12, 13 uszczelnienia labi¬ ryntowego 8 utworzona jest pierscieniowa komora 15A, 15B o zwiekszonej szerokosci C. W pierscie¬ niowej sciance obudowy 11 wokól walu 3 pomie¬ dzy pierscieniami uszczelniajacymi 6 wirnika 2 a uszczelnieniem labiryntowym 8 usytuowana jest pierscieniowa komora wyrównawcza 16 przyjmu¬ jaca czynnik przeciekajacy przez pierscienie uszczelniajace 6 wirnika i przekazujaca ten czyn¬ nik do kanalu 12 uszczelnienia labiryntowego 8.Poprzez uszczelnienie labiryntowe 8 wymieniony czynnik przedostaje sie do pierscieniowej komory wylotowej 17 w sciance obudowy 1 otaczajacej wal 3. Przez przewód powrotny 18 plyn z komory wyrównawczej 16 jest zawracany do wlotu ssacego 4 pompy, a komora wyrównawcza 16 utrzymuje niski stan cisnienia wylotowego po przejsciu cie¬ czy pod wysokim cisnieniem przez pierscienie uszczelniajace 6 wirnika 2 i stabilizujaca wahania cisnienia za pomoca przewodu powrotnego 18 za¬ wracajacego ciecz do wlotu ssacego 4. Komora wyrównawcza 16 dziala zatem tak, ze uniemozli¬ wia odparowywanie cieczy poprzez pierscienie uszczelniajace 6 wirnika 2. Ponadto wnetrze obu¬ dowy 1 ompy jest uszczelnione od atmosfery na zewnatrz pompy przez weglowy pierscien uszczel¬ niajacy 19 lub inne niskocisnieniowe uszczelnienie otaczajace wal 3 i umieszczone w pierscieniowym wycieciu 32 w sciance koncowej obudowy 1 pom¬ py.Na fig. 2 uszczelnienia labiryntowe 8 sa prze¬ znaczone dla skierowanego promieniowo na ze¬ wnatrz przeplywu cieczy, mozna jednak zastoso¬ wac równiez skierowany promieniowo do wewnatrz przeplyw przy uzyciu konstrukcji pokazanej na fig. 3. Wydaje sie, ze skierowany promieniowo do wewnatrz przeplyw cieczy bedzie korzystniejszy przy wysokiej temperaturze u wlotu ssacego 4 pompy. Konstrukcja taka moze jednak nie byc 278 4 calkowicie zadawalajaca w .przypadku niskiej tem¬ peratury i malego cisnienia u wlotu 4 pompy.Wlot ssacy 4 pompy moze byc zasilany z gora¬ cego zbiornika odpowietrzajacego wzglednie 5 z chlodnego zbiornika zasilania (nie pokazano).Konieczne jest usuwanie pary i (lub cieczy z uszczelnienia labiryntowego 8 co jest uzyskiwa¬ ne przez odprowadzanie pary i cieczy wspólnym przewodem 24 do komory zlewczej 25, w której 10 para i, ciecz sa rozdzielane i z której sa odpro¬ wadzane przez odpowietrznik 26 i przez spust 27.Ewentualnie, jak pokazano linia przerywana-po- laczone ze soba ciecz i para moga byc doprowa¬ dzane do urzadzenia chlodzacego 28, w którym pa- 15 ra jest skraplana. Ciecz z urzadzenia chlodzacego 28 jest odprowadzana do odpowiedniego zbiornika sciekowego.W czasie dzialania pompy pokazanego na fig. 2 ciecz przy wlocie ssacym 4 pompy ma na przy- 20 klad temperature 160,0°C i cisnienie 7 kG/cm*, a wnetrze pompy jest uszczelnione w stosunku do atmosfery przez pierscien uszczelniajacy 19. Cis¬ nienie maleje od wlotu do wylotu kazdego kana¬ lu 12, 13, 14 uszczelnienia labiryntowego 8. 25 Uszczelnienie labiryntowe 8 ma trzy stopnie spad¬ ku cisnienia, odpowiadajace poszczególnym kana¬ lom 12, 13, 14 tego uszczelnienia. Gdy temperatura cieczy przy wejsciu do uszczelnienia labiryntowego 8 wynosi 160,0°C, cisnienie cieczy jest 7 kG/cm2 30 i gdy cisnienie u wylotu z uszczelnienia labirynto¬ wego 8 jest równe cisnieniu atmosferycznemu.Spadek cisnienia nastepuje na kazdym etapie uszczelnienia. W komorze posredniej 15A u wylotu pierwszego kanalu wlotowego 12 cisnienie jest 35 zmniejszone do wartosci, przy której temperatura nasycenia jest mniejsza u wlotu i przynajmniej czesc cieczy przechodzac w komore posrednia 15A zostaje zamieniona w pare. Para ta rozpreza sie w komorze 15A i dlawi przeplyw przez kanal wlo- 40 towy 12. Para i ciecz przechodza poprzez kanal 13 do komory 15B, gdzie równiez nastepuje odparo¬ wanie cieczy, aby dlawic przeplyw w kanale 13.Nastepnie para i ciecz przechodza przez kanal 14 do komory 17, skad sa przekazywane do komory 45 zlewczej 25 lub do urzadzenia chlodzacego 28.Gdy pompa pracuje z duza predkoscia obrotowa, na przyklad 10 tysiecy obrotów na minute, ze wzgledu na mala szerokosc kanalów 12, 13, 14 wystepuje zjawisko ogrzewania dlawicy, które 50 zmniejsza temperature parowania cieczy na przy¬ klad z 100,0°C przy cisnieniu atmosferycznym, do 76,5°C przy tym samym cisnieniu. Jak pokazano na fig. 5 przy temperaturze 15,5°C u wlotu zimnej pompy przeplyw przez uszczelnienie labiryntowe 55 8 osiaga wartosc maksymalna, przy temperaturze 71—76,5°C, gdy wystepuje odparowywanie cieczy, a nastepnie przeciek maleje do minimum przy tem¬ peraturze okolo 160,0°C, przy czym na wykresie pokazano linia przerywana 33 natezenie przeplywu 60 przez uszczelnienie labiryntowe, gdy nie ma odpa¬ rowywania cieczy, linia ciagla 34 natezenie prze¬ plywu pary, a linia ciagla 35 natezenie przeplywu odprowadzanej cieczy. Im temperatura jest wyz¬ sza niz temperatura, przy której nastepuje na- 65 tychmiastowe odparowanie cieczy, tym bardziej78 278 5 skuteczne jest uszczelnienie labiryntowe 8. Gdy pompa jest w stanie spoczynku i doplywa do niej goraca ciecz ze zbiornika w uszczelnieniu labiryn¬ towym 8 wystepuje odparowywanie cieczy ogra¬ niczajace przeciek ale nie ma zjawiska ogrzewania cieczy w uszczelnieniu, wystepujacego podczas dzialania pompy, gdy pompa jest zasilana zimna ciecza ze zbiornika. Szczelnosc uszczelnienia labi¬ ryntowego 8 jest zalezna od cisnienia u wlotu ssa¬ cego pompy, które zalezy od ciepla uzyskiwanego ze zbiornika zimnej cieczy. Przykladowa ciecz moze byc dostarczana pod cisnieniem 0,14 kG/cm2 przy temperaturze 49,0°C. Chociaz nastapi wzrost przecieku, uszczelnienie labiryntowe 8 zapewni jednak, ze przeciek bedzie w odpowiednich gra¬ nicach.Aby zapewnic duza trwalosc uszczelnienia czesc obrotowa 9 i czesc nieruchoma 10 uszczelnienia sa korzystnie wykonane z obrobionej cieplnie stali nierdzewnej o twardosci w przyblizeniu 100 we¬ dlug Vickersa. Szerokosci kanalów uszczelnienia labiryntowego 8 musza byc wieksze niz luzy lo¬ zyskowe i luzy wszystkich pierscieni uszczelniaja¬ cych pompy, i wtedy nie ma styku miedzy czescia¬ mi obrotowymi a nieruchomymi. Dla normalnych instalacji minimalne luzy promieniowe moga byc zwiekszone, co spowoduje niewielki tylko wzrost przecieku pary i cieczy.W innym przykladzie wykonania pokazanym na fig. 4, pompa jest usytuowana poziomo ale dlawica uszczelniajacy 5 i uszczelnienie labiryntowe 8 sa dokladnie takie same jak w pompie z fig. 1. Dla usuwania pary i cieczy z komory 17 w dolnej czesci komory wylotowej 17 umieszczony jest przewód sciekowy 30 a w górnej czesci tej komo¬ ry 17 umieszczony jest przewód parowy 31, przy czym para jest doprowadzana do skraplacza (nie pokazany), a ciecz jest doprowadzona do zbiornika sciekowego (nie pokazany).Uszczelnienie labiryntowe 8 wedlug wynalazku nadaje sie do zastosowania zwlaszcza w pompie zasilajacej kociol, aby zapewnic skuteczne uszczel¬ nienie miedzy czescia ssaca pompy a atmosfera.Przeciek pary i cieczy jest wystarczajaco maly pod¬ czas dzialania takiej pompy. Róznica pomiedzy objetoscia wlasciwa pary i wody uniemozliwia wzrost przecieku przez caly czas pracy dlawnicy uszczelniajacej 5. Ocenia sie, ze luzy w uszczel¬ nieniu labiryntowym 8 moga dwukrotnie wzrosnac zanim wystapi koniecznosc wymiany uszczelnienia.Uszczelnienie labiryntowe wedlug wynalazku ma nastepujace zalety. Umozliwia zmniejszenie dlu¬ gosci osiowej uszczelnienia. Zapewnia skuteczne uszczelnienie. Nie wymaga styku pomiedzy walem a scianka obudowy. Zapewnia dluzszy, miedzyre- montowy okres dzialania urzadzenia. Ulatwia za¬ stosowanie dogodnych stanowisk odprowadzania pary i cieczy. Zmniejsza koszty konserwacji. Po¬ nadto duze predkosci dzialania pompy polepszaja skutecznosc uszczelnienia. PL PL

Claims (8)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób uszczelnienia obrotowego walu pom¬ py odsrodkowej do pompowania cieczy w otworze obudowy, znamienny tym, ze przeplyw przecieka- 6 jacej cieczy pod cisnieniem kieruje sie z obudowy do kanalu wlotowego uszczelnienia labiryntowego, utworzonego pomiedzy czescia wirujaca a czescia nieruchoma uszczelnienia, po czym z kanalu wlo¬ towego kieruje sie przeplyw przeciekajacej cieczy do komory posredniej uszczelnienia labiryntowego, w której co najmniej czesc przeciekajacej cieczy odparowuje sie, w celu wstrzymania przeplywu przeciekajacej cieczy przez kanal wlotowy, oraz wypuszcza sie pare wraz z ciecza z komory po¬ sredniej do kanalu wyjsciowego uszczelnienia la¬ biryntowego.

2. Urzadzenie uszczelniajace do stosowania spo¬ sobu wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze zawiera czesc obrotowa (9) i czesc nieruchoma (10) umiesz¬ czone odpowiednio na wale (3) i w obudowie (1) tak, ze pomiedzy tymi czesciami utworzone jest uszczelnienie labiryntowe, przy czym uszczelnie¬ nie labiryntowe, przy czym uszczelnienie to zawie¬ ra pierscieniowy kanal wlotowy (12) i pierscienio¬ wy kanal wylotowy (13) oraz polaczona z tymi kanalami pierscieniowa komore posrednia (15A).

3. Urzadzenie wedlug zastrz. 2, znamienne tym, ze zawiera wiele pierscieniowych komór posred¬ nich (15A, 15B) polaczonych kanalami osiowymi (13).

4. Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze uszczelnienie labiryntowe (8) jest utworzone przez uksztaltowanie czesci obrotowej (9) i czesci nieruchomej (10) i jest zlozone z kanalów osio¬ wych (12, 13, 14) pomiedzy którymi usytuowane sa na przemian komory promieniowe (15A, 15B), przy czym mieszanina cieczy i pary przeplywa z komory (15A) do nastepnej kolejnej komory (15B), w celu spowodowania wieloetapowego ha¬ mowania przeplywu przeciekajacej cieczy.

5. Urzadzenie wedlug zastrz. 2—4, znamienne tym, ze srodki uszczelniajace, najkorzystniej we¬ glowy pierscien uszczelniajacy (19), sa usytuowane miedzy obudowa (1) i walem napedowym (3).

6. Pompa odsrodkowa, zawierajaca wirnik, obu¬ dowe wirnika, wal napedowy wspierajacy wirnik i przechodzacy przez otwór w scianie obudowy i pierscieniowe uszczelnienie pomiedzy walem a obudowa, znamienna tym, ze uszczelnienie to zawiera pierwsze urzadzenie uszczelniajace (5) pomiedzy wirnikiem (2) a obudowa (1) i drugie urzadzenie uszczelniajace (8), oddalone od pierw¬ szego urzadzenia uszczelniajacego (5) i zawierajace czesc obrotowa (9) i czesc nieruchoma (10) umiesz¬ czone odpowiednio na wale (3) i na scianie obudo¬ wy (1), tak ze pomiedzy nimi utworzone jest uszczelnienie labiryntowe (8), przy czym uszczel¬ nienie to zawiera pierscieniowy kanal wlotowy (12) i pierscieniowy kanal wylotowy (13) oraz pierscieniowa komore posrednia (15A), polaczona z wymienionymi kanalami (12, 13), a ponadto pomiedzy pierwszym urzadzeniem uszczelniajacym (5) a drugim urzadzeniem uszczelniajacym (8) usy¬ tuowana jest komora (16) do przyjmowania prze¬ cieku z pierwszego urzadzenia uszczelniajacego (5) i do przekazywania przeciekajacego czynnika do drugiego urzadzenia uszczelniajacego (8).

7. Pompa wedlug zastrz. 6, znamienna tym, ze wyposazona jest w przewód powrotny (18) laczacy 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6078 278 komore wyrównawcza (16) z wylotem ssacym (4) pompy.

8. Pompa wedlug zastrz. 6 lub 7, znamienna 8 tym, ze zawiera komore wylotowa (17), do przyj¬ mowania czynnika przeciekajacego przez drugie urzadzenie uszczelniajace (8). fe^U^ » 3 32 li 1 FIG2KI. 59b,2 78 278 MKP F04d 29/10 FIG.4KI. 59b,2 78 278 MKP F04d 29/10 15.5 65,5 76.5 160 femperolufa hi PZG w Pab., zam. 734-75, nakl. 110 + 20 egz. Cena 10 zl PL PL