RU2052699C1

RU2052699C1 - Contactless sealing device

Info

Publication number: RU2052699C1
Application number: RU92002570A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Голубев; А.Н. Добрынин; Е.В. Маркина; Ю.С. Страмнов
Original assignee: Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: open-type impeller is tightly secured to the shaft and received in the groove of the housing. The impeller disk is provided with through cylindrical openings for communication of the working space of the machine with blade side of the impeller. The diameters of the openings or their groups and/or their position on the disk are cyclically varied in the periphery direction. The central angles between the adjacent openings or the group of the openings are different. The centers of the adjacent openings or the group of the openings are at the different distance from the axis of the impeller. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к бесконтактным уплотнительным устройствам импеллерного типа вращающихся валов гидромашин. The invention relates to mechanical engineering, namely to non-contact sealing devices of impeller type of rotating shafts of hydraulic machines.

Из анализа уровня техники известны гидродинамические импеллерные уплотнения [1]
Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство с импеллером открытого типа в виде закрепленного на валу диска с радиальными лопатками, расположенного в кольцевой проточке корпуса, охватывающей вал, а в диске импеллера выполнены сквозные отверстия, сообщающие рабочую полость машины с лопаточной стороной импеллера. Устройство обеспечивает циркуляцию жидкости из рабочей полости к периферии импеллера и вновь в рабочую полость, что позволяет улучшить отвод тепла от зоны повышенного давления, выделяющегося при трении импеллера о жидкость, а также жидкости о поверхности проточки корпуса [2]
Недостатком уплотнения является невысокая герметизирующая способность на режимах работы машины с высоким перепадом давления на уплотнении и/или при невысокой окружной скорости импеллера.From the analysis of the prior art known hydrodynamic impeller seals [1]
The closest technical solution to the invention is a device with an open type impeller in the form of a disk with radial blades fixed on the shaft, located in the annular groove of the housing covering the shaft, and through holes are made in the impeller disk, communicating the working cavity of the machine with the blade side of the impeller. The device circulates the fluid from the working cavity to the periphery of the impeller and again into the working cavity, which allows to improve the heat removal from the zone of high pressure generated by the friction of the impeller against the liquid, as well as the liquid on the surface of the groove of the housing [2]
The disadvantage of the seal is the low sealing ability in the machine operating modes with a high pressure drop across the seal and / or at a low peripheral speed of the impeller.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка устройства, позволяющего устранить указанный недостаток. The technical problem to which the invention is directed, is the development of a device to eliminate this drawback.

Технический результат от использования предлагаемого устройства состоит в повышении эффективности герметизации. The technical result from the use of the proposed device is to increase the effectiveness of sealing.

Указанный технический результат достигается тем, что в бесконтактном уплотнительном устройстве, включающем вал, корпус и импеллер открытого типа, герметично закрепленный на валу и размещенный в проточке корпуса, в диске которого выполнены сквозные цилиндрические отверстия для сообщения рабочей полости машины с лопаточной стороной импеллера, диаметры отверстий или их групп и/или их расположение на диске импеллера циклически переменны в окружном направлении. При этом центральные углы между смежными отверстиями или группами отверстий различны, а центры смежных отверстий или групп отверстий расположены на различном расстоянии от оси импеллера. The specified technical result is achieved by the fact that in a non-contact sealing device including a shaft, a housing and an impeller of an open type, hermetically mounted on the shaft and placed in the groove of the housing, in the disk of which there are through cylindrical holes for communicating the working cavity of the machine with the impeller side of the impeller, hole diameters or their groups and / or their location on the impeller disk are cyclically variable in the circumferential direction. In this case, the central angles between adjacent holes or groups of holes are different, and the centers of adjacent holes or groups of holes are located at different distances from the axis of the impeller.

Существо заявленного технического решения поясняется фиг.1 (продольный разрез устройства) и фиг.2,3,4 (поперечный разрез по А-А на фиг.1) и заключается в увеличении турбулизации потока жидкости и гидравлического сопротивления тракта между импеллером и поверхностями проточки корпуса. The essence of the claimed technical solution is illustrated by figure 1 (longitudinal section of the device) and figure 2,3,4 (cross section along aa in figure 1) and consists in increasing the turbulization of the fluid flow and hydraulic resistance of the path between the impeller and the surfaces of the groove of the housing .

Устройство состоит из вала 1, корпуса 2 с кольцевой проточкой 3, охватывающей вал 1. В проточке 3 с зазорами (осевыми и радиальными) размещен герметично закрепленный (известными в технике приемами) импеллер 4 открытого типа, на диске 5 которого выполнены радиальные лопатки 6. В диске 5 выполнены сквозные цилиндрические отверстия 7. Особенностью конструкции является то, что диаметры отверстий или их групп и/или их расположение на диске 5 циклически переменны в окружном направлении, т.е. геометрические параметры отверстий 7 на диске 5 различны и чередуются таким образом, что обеспечивается их центральная симметрия и отсутствие дисбаланса импеллера 4. The device consists of a shaft 1, a housing 2 with an annular groove 3, covering the shaft 1. In the groove 3 with gaps (axial and radial) is placed hermetically fixed (using techniques known in the art) open type impeller 4, on the disk 5 of which radial blades 6 are made. Through the cylindrical holes 5 are made in the disk 5. A design feature is that the diameters of the holes or their groups and / or their location on the disk 5 are cyclically variable in the circumferential direction, i.e. the geometric parameters of the holes 7 on the disk 5 are different and alternate in such a way that their central symmetry and the absence of imbalance of the impeller 4 are ensured.

На фиг. 2 показано устройство с отверстиями 7 различного диаметра d₁ и d₂; на фиг. 3 устройство, выполненное с отверстиями 7, расположенными с различными центральными углами между ними -α₁ и α₂; на фиг.4 отверстия 7 выполнены на различных радиусах R₁ и R₂. Возможно также сочетание указанных вариантов конструкции.In FIG. 2 shows a device with holes 7 of various diameters d ₁ and d ₂ ; in FIG. 3 a device made with holes 7 located with different central angles between them -α ₁ and α ₂ ; in Fig.4 holes 7 are made at different radii R ₁ and R ₂ . A combination of these design options is also possible.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении вала 1 рабочая жидкость между импеллером 4 и проточкой 3 корпуса 2 находится в сложном турбулентном движении с наличием вихрей, отрывных течений, зон возможной кавитации и наличием участков газожидкостной фазы. Известно, что увеличение турбулизации потока жидкости в зазорах приводит к увеличению гидравлического сопротивления тракта. Наличие в диске 5 отверстий 7 или их групп, отличающихся диаметрами и/или расположением на диске 5 (различные углы между отверстиями или группами отверстий, расстояния их от оси) и чередующихся вдоль окружности, обеспечивает различные расход и скорость истечения жидкости из рабочей полости к лопаткам 6. В свою очередь это приводит к соударению струй при вращении импеллера 4, к дополнительному вихреобразованию, турбулизации и повышает гидравлическое сопротивление тракта, а следовательно, повышает эффективность герметизации устройства. When the shaft 1 rotates, the working fluid between the impeller 4 and the groove 3 of the housing 2 is in complex turbulent motion with the presence of vortices, separated flows, zones of possible cavitation and the presence of sections of the gas-liquid phase. It is known that an increase in turbulization of the fluid flow in the gaps leads to an increase in the hydraulic resistance of the tract. The presence in the disk 5 of the holes 7 or their groups, differing in diameters and / or location on the disk 5 (different angles between the holes or groups of holes, their distances from the axis) and alternating along the circumference, provides different flow rate and speed of the fluid from the working cavity to the blades 6. In turn, this leads to the collision of the jets during rotation of the impeller 4, to additional vortex formation, turbulization and increases the hydraulic resistance of the tract, and therefore, increases the sealing efficiency of the device.

Claims

1. CONTACTLESS SEALING DEVICE, including a shaft, a housing and an open type impeller, sealed on a shaft and placed in a housing groove, in the disk of which through cylindrical holes are made to communicate the working cavity of the machine with the impeller blade side, characterized in that the diameters of the holes or their groups and / or their location on the impeller disk are cyclically variable in the circumferential direction.

2. The device according to claim 1, characterized in that the central angles between adjacent holes or groups of holes are different.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the centers of adjacent holes or groups of holes are located at different distances from the axis of the impeller.