Застосування щілинних ущільнень у відцентровому насосі як радіальних гідравлічних опор

Реферат: Застосування щілинних ущільнень у відцентровому насосі як радіальних гідравлічних опор. UA 87807 U (12) UA 87807 U UA 87807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель - застосування щілинних ущільнень у відцентровому насосі як радіальних гідравлічних опор, належить до насосів необ'ємного витиснення з обертовим рухом робочого органа й може бути використана для перекачування чистих рідин різного асортименту. Відомий насос (В.К. Михайлов, В.В. Малюшенко Лопастные насосы. - М.: Машиностроение. с. 231, рис. 123 - аналог), що має корпус з відводом і прикріплені до нього вхідний патрубок, опорний вузол - кронштейн із задньою кришкою. Усередині кронштейна на відстані один від іншого встановлені підшипники, які втримують вал з робочим колесом, останні розташовані на валу усередині корпуса. Між першим підшипником від робочого колеса й робочим колесом є кільцеве ущільнення. По обидві сторони робочого колеса в статорних (деталях, що не обертаються з корпусом) частинах установлені щілинні ущільнення. При цьому одне щілинне ущільнення перебуває між фронтальною поверхнею колеса й вхідною частиною корпуса, взаємодіє із зовнішньою поверхнею входу робочого колеса, а інше щілинне ущільнення перебуває за робочим колесом та взаємодіє із зовнішньою поверхнею виступу на тильній стороні робочого колеса. У відомій конструкції насоса співвісність статорних деталей не може бути забезпечена так, як корпус - збірний. Між щілинним ущільненням, що розташоване перед робочим колесом та підшипником, який установлений за робочим колесом, кількість сполучених деталей - 7. Поверхні посадочних місць виконуються з різних установок. При збиранні виникають технологічні погрішності, які ведуть до розцентрування колеса в щілинних ущільненнях. При роботі насоса в щілинних ущільненнях виникають гідростатичні сили, що центрують, прагнучи повернути колесо в концентричне положення (Гулый О.М., Гидродинамическая жидкость бесконтактных уплотнений. // Вестник машиностроения. - № 2. - М., 1987. - с. 21-25), чим створюють додаткове радіальне навантаження на вал й, відповідно, на підшипникові опори. При великих швидкостях, через концентрацію радіальних сил, підшипникові опори перевантажені. Це призводить до підвищеної вібрації, шуму, нагрівання й зниження довготривалості підшипникових опор. Періодична зміна підшипникових опор вимагає матеріальних затрат та часу, особливо накладно в технологічних виробництвах з безперервним або замкнутим циклом роботи. Така конструкція насоса не забезпечує високу надійність його роботи. В основу корисної моделі поставлена задача, використати концентрацію радіальних сил при великих швидкостях у щілинних ущільненнях, конкретно у відцентровому насосі. Поставлена задача вирішується застосуванням щілинних ущільнень у відцентровому насосі як радіальних гідравлічних опор. Таке застосування щілинних ущільнень дозволяє замінити конструкцію відцентрового насоса, а саме: прибирається кронштейн із задньою кришкою, задню кришку кронштейна замінюють на задню стінку корпуса. Прибирають радіальні опори. Зменшують до мінімуму кількість статорних деталей, а значить, зменшиться кількість рознімань із семи до трьох, що сприяє зменшенню погрішностей співвісності деталей. Це позитивно впливає на роботу насоса. Так, на робоче колесо в щілинних ущільненнях діє радіальна гідростатична сила, що центрує (сила Ломакіна) (Гулый О.М., Гидродинамическая жидкость бесконтактных уплотнений. // Вестник машиностроения № 2. - М., 1987. - с. 21-25), яка створює навантаження на вал, та викликає реакцію опор. Зважаючи на те, що дана конструкція насоса має два щілинних ущільнення, тобто, двоопорну систему розташування робочого колеса з валом, то радіальні навантаження розподіляються рівномірно й мінімальні (сила ваги й інші - незначні сили). Це значить, що радіальні гідростатичні сили не тільки центрують, а й сполучають вісь обертання робочого колеса й вала з повздожньою віссю насоса. Інакше кажучи, відбувається центрування зовнішніх поверхонь обертаючого робочого колеса й внутрішніх поверхонь щілинних ущільнень, що позитивно впливає на дроселюючий перепад тиску, який залежить від рівномірного перерізу кільцевої щілини. При номінальній швидкості обертання робоче колесо перебуває у завислому стані. Таким чином, щілинні ущільнення виконують функцію радіальних гідростатичних опор, закріплених у корпусі цього насоса. Застосування щілинних ущільнень, як гідростатичних опор, забезпечили створення високошвидкісного відцентрового насоса з меншими габаритними розмірами і масою. Як результат, застосування відомого продукту по новому призначенню, це є відмінна ознака корисної моделі, що перебуває в причиннонаслідковому зв'язку й дозволяє виконати поставлену задачу. Корисна модель поясняється кресленням. На кресленні в розрізі схематично зображений відцентровий насос, в якому використовуються щілинні ущільнення як радіальні гідравлічні опори. Відцентровий насос включає корпус 1 з напірним патрубком 2 і прикріплену до нього кришку 3 із вихідним патрубком 4. Усередині корпуса 1 установлене робоче колесо 5 на валу 6 і кільцеве ущільнення 7 вала 6. Крім того, усередині корпуса 1 закріплені два щілинні ущільнення 1 UA 87807 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 8, 9. Щілинне ущільнення 8 установлене між фронтальною поверхнею робочого колеса 5 і вхідною частиною кришки 3, що взаємодіє із зовнішньою поверхнею входу робочого колеса 5, а друге щілинне ущільнення 9 установлене за робочим колесом 5, яке взаємодіє із зовнішньою поверхнею виступу на тильній стороні робочого колеса 5. При цьому утворені кільцеві щілини внутрішніми поверхнями щілинних ущільнень 8, 9 і зовнішніми поверхнями робочого колеса 5, розташовані на однакових відстанях від вала 6. Відцентровий насос працює так. При обертанні вала 6 передається обертання робочому колесу 5. Рідина, що надійшла на робоче колесо 5, під дією відцентрової сили, викидається з порожнини цього колеса 5. Викинута рідина з робочого колеса 5 має тиск, більший, ніж на вході в колесо 5. Основна частина рідини іде в напірний патрубок 2. Незначна частина рідини через кільцеву щілину, утворену зовнішньою поверхнею входу робочого колеса 5 і внутрішньою поверхнею щілинного ущільнення 8, направляється у бік вхідного патрубка 4, тобто в область зниженого тиску. Таким чином рідина, що проходить через кільцеву щілину, створює плівку, яка одночасно змащує й прохолоджує, як обертаючу зовнішню поверхню робочого колеса 5, так і нерухому внутрішню поверхню щілинного ущільнення 8. Інша незначна частина рідини направляється в тильну порожнину за робоче колесо 5. Далі в кільцеву щілину, утворену зовнішньою поверхнею виступу цього колеса 5 і внутрішньою поверхнею щілинного ущільнення 9. Перетікаючи через кільцеву щілину, рідина створює плівку й так само одночасно змащує й прохолоджує, як обертаючу поверхню робочого колеса, так і нерухому внутрішню поверхню щілинного ущільнення 9. Рідина, що вийшла з кільцевої щілини направляється обвідними каналами (канали на кресленні не показані) у бік вхідного патрубка 4, в область низького тиску. Таким чином, під дією спрямованого руху рідини відбувається цілеспрямоване використання малих кількостей рідини в технологічних цілях, як необхідна умова для забезпечення роботи насоса. До того ж, при виході відцентрового насоса на оптимальний режим роботи, робоче колесо 5 з валом 6 під дією радіальних гідростатичних сил центрується. Вал 6 встановлюється по повздовжній осі відцентрового насоса, створюючи рівномірні по величині кільцеві щілини між зовнішньою поверхнею входу робочого колеса 5 й внутрішньою поверхнею щілинного ущільнення 8, і між зовнішньою поверхнею виступу на тильній стороні робочого колеса 5 та внутрішньою поверхнею щілинного ущільнення 9. Це значить, що виниклі радіальні гідростатичні сили рівномірно діють на обертове робоче колесо 5 у кільцевих щілинах. Як наслідок, щілинні ущільнення 8, 9 у даному відцентровому насосі діють, як радіальні гідравлічні опори. Кільцеве ущільнення 7 вала 6 стримує протікання рідини з боку привідного кінця вала. При проведених випробуваннях відцентровий насос показав стійку роботу без шуму й вібрації. Заявлене застосування щілинних ущільнень по новому призначенню, а саме як радіальних гідравлічних опор, дозволило створити відцентровий насос нової конструкції, втіливши новий технічний підхід до вирішення проблемних задач. Дана корисна модель спрямована на збільшення строку роботи відцентрового насоса, на зниження трудовитрат на його виготовлення та зменшення металоємності. Крім того, через зменшення рознімань складальних одиниць, підвищується якість збирання насоса. Відцентровий насос може виготовлятися на стандартному устаткуванні стандартним інструментом, а для його складання не потрібно спеціальних пристроїв. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Застосування щілинних ущільнень у відцентровому насосі як радіальних гідравлічних опор. 2 UA 87807 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3