RU2161272C2

RU2161272C2 - Seal for centrifugal pump shaft

Info

Publication number: RU2161272C2
Application number: RU98118947A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Марков; Г.В. Соболев; Ю.Т. Дурбайло
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Инновационно-производственное предприятие "Протон"
Priority date: 1998-10-19
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: manufacture of centrifugal pumps. SUBSTANCE: seal includes standstill seal with movable and fixed members, loading unit including spring and shaft mounted for axial displacement; loading unit is mounted in housing. Impeller and movable member of standstill seal are secured on shaft. Closed-type impeller is provided with dynamic seal on main seal. Movable member of standstill seal is located between impeller and loading unit. EFFECT: enhanced operational reliability at handling corrosive active and aggressive liquids. 1 dwg

Description

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных насосах для перекачивания коррозионно- активных и агрессивных жидкостей. The invention relates to a pump engineering and can be used in centrifugal pumps for pumping corrosive and corrosive liquids.

Известно уплотнение вала центробежного насоса, включающее вращающееся и невращающееся контактные кольца, первое из которых установлено на валу насоса, а второе - в корпусе насоса, при этом одно из колец установлено с возможностью осевого перемещения и поджато к другому кольцу нагружающим средством, и гидродинамическое уплотнение, включающее вспомогательные лопасти, установленные на валу насоса между рабочим колесом насоса и стояночным уплотнением, причем вспомогательные лопасти и вращающееся кольцо соединены между собой и установлены на валу с возможностью осевого перемещения (патент СССР N1378791, кл. F 04 D 29/10, опубл. 1988). A shaft seal of a centrifugal pump is known, including rotating and non-rotating contact rings, the first of which is mounted on the pump shaft, and the second in the pump housing, while one of the rings is mounted axially movable and pushed against the other ring by a loading means, and a hydrodynamic seal, including auxiliary blades mounted on the pump shaft between the impeller of the pump and the parking seal, and the auxiliary blades and a rotating ring are interconnected and installed on the shaft for axial displacement (USSR patent N1378791, cl. F 04 D 29/10, publ. 1988).

Недостатком такого устройства является низкая надежность подвижного узла гидродинамическое уплотнение - контактное кольцо при эксплуатации в коррозионно-активных и агрессивных жидкостях, так как использование сильфона в качестве дополнительного уплотнения вала ограничено по применяемости, а использование эластичного элемента в качестве дополнительного уплотнения вала ограничено по ресурсу из-за износа эластичного элемента при цикле открытие - закрытие. Другим недостатком уплотнения является невысокая работоспособность в коррозионно-активных средах из-за расположения нагружающего средства вблизи контактных колец. The disadvantage of this device is the low reliability of the movable unit, the hydrodynamic seal - the contact ring when used in corrosive and aggressive fluids, since the use of a bellows as an additional shaft seal is limited in applicability, and the use of an elastic element as an additional shaft seal is limited in resource due to wear of the elastic element during the opening - closing cycle. Another disadvantage of the seal is the low efficiency in corrosive environments due to the location of the loading means near the contact rings.

Наиболее близким к предлагаемому устройству (прототип) является уплотнение вала центробежного насоса, содержащее стояночное уплотнение с подвижным и неподвижным элементами, нагружающее средство, установленное в корпусе, вал с возможностью осевого перемещения и с закрепленным на нем рабочим колесом, подвижным элементом стояночного уплотнения и импеллером (авт. свид. СССР N1295037, кл. F 04 D 29/14, 07.03.87). Closest to the proposed device (prototype) is a shaft seal of a centrifugal pump containing a parking seal with movable and fixed elements, a loading tool installed in the housing, a shaft with the possibility of axial movement and an impeller fixed to it, a movable element of the parking seal and an impeller ( Authorized Certificate of the USSR N1295037, class F 04 D 29/14, 07.03.87).

Недостатками этого устройства является расположение подшипника и пружины в проточной части насоса, что неприемлемо при перекачивании агрессивных и коррозионно-активных жидкостей (в том числе загрязненных жидкостей), а установленный перед импеллером подвижный элемент стояночного уплотнения способствует тому, что в момент остановки насоса определенное количество перекачиваемой жидкости вытекает в дренаж или в полость корпуса подшипников. The disadvantages of this device are the location of the bearing and the spring in the flow part of the pump, which is unacceptable when pumping aggressive and corrosive liquids (including contaminated liquids), and the movable element of the parking seal installed in front of the impeller ensures that a certain amount of pumped fluid flows into the drain or into the cavity of the bearing housing.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения надежности и работоспособности уплотнения вала центробежного насоса при работе в коррозионно-активных и агрессивных средах. The present invention solves the problem of improving the reliability and performance of the shaft seal of a centrifugal pump when working in corrosive and aggressive environments.

Для достижения этого технического результата предлагаемое уплотнение вала центробежного насоса содержит стояночное уплотнение с подвижным и неподвижным элементами, нагружающее средство, включающее в себя пружину и размещенное в корпусе, и установленный с возможностью осевого перемещения вал, на котором закреплены рабочее колесо, подвижный элемент стояночного уплотнения и импеллер, причем рабочее колесо выполнено закрытым с динамическим уплотнением на основном диске, а подвижный элемент стояночного уплотнения расположен между импеллером и нагружающим средством. To achieve this technical result, the proposed shaft seal of a centrifugal pump comprises a parking seal with movable and fixed elements, a loading means including a spring and housed in the housing, and an axially displaceable shaft on which the impeller, a movable element of the parking seal are mounted, and an impeller, the impeller being closed with a dynamic seal on the main disk, and the movable element of the parking seal is located between the imp and biasing means lehr.

Предложенная совокупность признаков имеет новые свойства, заключающиеся в том, что нагружающее средство вынесено из проточной части насоса в корпус для исключения контакта с перекачиваемой жидкостью. Так как рабочее колесо выполнено закрытым с динамическим уплотнением на основном диске, а импеллер расположен перед подвижным элементом стояночного уплотнения, то при запуске насоса появляется осевая сила, действующая как на рабочее колесо, так и на импеллер и направленная в сторону размыкания подвижного и неподвижного элементов стояночного уплотнения. The proposed set of features has new properties, namely, that the loading means is removed from the flow part of the pump into the housing to prevent contact with the pumped liquid. Since the impeller is closed with a dynamic seal on the main disk, and the impeller is located in front of the movable element of the parking seal, when the pump starts, there is an axial force acting on both the impeller and the impeller and directed towards the opening of the movable and stationary elements of the parking seals.

В момент останова насоса утечки в дренаж при такой схеме будут отсутствовать. Дополнительное динамическое уплотнение на основном диске рабочего колеса позволяет предотвратить утечки во время работы в широком диапазоне входного и выходного давлений. At the time of stopping the pump, there will be no leakage into the drain with such a scheme. An additional dynamic seal on the main impeller disk prevents leakage during operation over a wide range of inlet and outlet pressures.

Описанное уплотнение вала центробежного насоса позволяет повысить надежность и работоспособность при эксплуатации в коррозионо-активных и агрессивных жидкостях. The described shaft seal of a centrifugal pump can improve reliability and performance during operation in corrosive and aggressive fluids.

На фиг. 1 изображено уплотнение вала центробежного насоса, содержащее стояночное уплотнение с подвижным 1 и неподвижным 2 элементами, нагружающее средство, включающее в себя пружину 3 и размещенную в корпусе 4, и установленный с возможностью осевого перемещения вал 5. На валу последовательно установлены рабочее колесо 6, импеллер 7 и подвижный элемент стояночного уплотнения 1. In FIG. 1 shows a shaft seal of a centrifugal pump, containing a parking seal with a movable 1 and a stationary 2 elements, a loading means, including a spring 3 and placed in the housing 4, and axially mounted shaft 5 that can be axially moved. An impeller 6, an impeller are sequentially mounted on the shaft 7 and the movable element of the parking seal 1.

Через дистанционную втулку 8 и подшипники 9 пружина 3 поджимает подвижный элемент 1 стояночного уплотнения к неподвижному 2 во время остановки насоса. Для предотвращения утечек по валу между деталями ротора установлены вторичные уплотнительные кольца 10. Through the spacer sleeve 8 and bearings 9, the spring 3 presses the movable element 1 of the parking seal to the stationary 2 while the pump stops. To prevent leaks on the shaft between the parts of the rotor mounted secondary o-rings 10.

Уплотнение вала центробежного насоса работает следующим образом. На стоянке насоса подвижный 1 и неподвижный 2 элементы сомкнуты нагружающим средством 3, передающим осевую нагрузку на вал 5 через дистанционную втулку 8 и подшипники 9. При запуске насоса появляется осевая гидравлическая сила, воздействующая как на рабочее колесо 6, так и на импеллер 7. При превышении осевой гидравлической силой величины усилия сжатой пружины 3 вал 5 перемещается на величину зазора b₁ и элементы 1 и 2 размыкаются. Работа стояночного уплотнения прекращается. С этого момента уплотнение вала 5 насоса осуществляется гидродинамическим уплотнением основного диска рабочего колеса 6 и импеллером 7.The shaft seal of the centrifugal pump operates as follows. In the parking lot of the pump, the movable 1 and fixed 2 elements are closed by a loading means 3, which transfers the axial load to the shaft 5 through the spacer sleeve 8 and bearings 9. When the pump starts, an axial hydraulic force appears, acting on both the impeller 6 and the impeller 7. When when the axial hydraulic force exceeds the force of the compressed spring 3, the shaft 5 moves by the amount of the gap b ₁ and the elements 1 and 2 open. The parking seal stops working. From this moment, the shaft seal 5 of the pump is hydrodynamically sealed on the main disk of the impeller 6 and the impeller 7.

Закрытие стояночного уплотнения происходит при уменьшении осевой силы ниже усилия сжатой пружины. Зазор b₂ необходим для сохранения постоянного давления в паре трения при износе.The parking seal closes when the axial force decreases below the force of the compressed spring. Clearance b _{2 is} necessary to maintain a constant pressure in the friction pair during wear.

Такое устройство уплотнения вала работоспособно в широком диапазоне подач и напоров центробежного насоса и позволяет повысить надежность и работоспособность при эксплуатации в коррозионно-активных и агрессивных средах. Such a shaft sealing device is operable in a wide range of feeds and pressures of a centrifugal pump and can improve reliability and performance during operation in corrosive and aggressive environments.

Claims

A shaft seal of a centrifugal pump, comprising a parking seal with movable and fixed elements, a loading means including a spring and housed in a housing, and an axially mounted shaft on which an impeller, a movable element of the parking seal and an impeller are mounted, characterized in that the impeller is closed with a dynamic seal on the main disk, and the movable element of the parking seal is located between the impeller and the loading means.