RU2037709C1

RU2037709C1 - Contactless sealing device

Info

Publication number: RU2037709C1
Application number: RU92002162A
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: 1995-06-19

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: shaft is installed in a spaced relation to the casing circular groove. Hermetically secured on the shaft is a disk-shaped impeller with radial blades on the end surface, facing the opposite direction of the sealed space. A number of by-passes with inlet and outlet sections are made in the casing end wall, on the side of the blades. The inlet sections are shifted to the periphery of the impeller, and the outlet sections to its base. EFFECT: enhanced reliability. 7 cl, 5 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.

Известны гидродинамические импеллерные уплотнения [1]
Наиболее близким техническим решением к изобретению является уплотнение с импеллером в виде герметично закрепленного на валу диска с радиальными лопатками на торцевой поверхности, обращенной в сторону, противоположную уплотняемой полости [2]
Недостатком указанного устройства является невысокая герметизирующая способность на режимах работы гидромашины с высоким перепадом давления на уплотнении и/или при низких оборотах вала.Known hydrodynamic impeller seals [1]
The closest technical solution to the invention is a seal with an impeller in the form of a disk tightly mounted on the shaft with radial blades on the end surface facing the opposite side of the cavity being sealed [2]
The disadvantage of this device is the low sealing ability in the operating modes of the hydraulic machine with a high pressure drop across the seal and / or at low shaft speeds.

Задача изобретения состоит в повышении эффективности герметизации. The objective of the invention is to increase the effectiveness of sealing.

Технический результат достигается тем, что в бесконтактном уплотнительном устройстве, включающем вал, корпус, а также установленный в корпусе и герметично закрепленный на валу импеллер в форме диска с радиальными лопатками на торцевой поверхности, обращенной в сторону, противоположную уплотняемой полости, в торцевой стенке проточки корпуса со стороны лопаток импеллера выполнен ряд перепускных каналов с входными и выходными участками, причем входные участки каналов смещены к периферии импеллера, а выходные к его основанию, при этом оси перепускных каналов расположены в сечениях, проходящих через ось импеллера, диаметры смежных перепускных каналов или их групп различны, центральные углы между смежными перепускными каналами или их группами различны, расстояния от входных и/или выходных участков смежных перепускных каналов или их групп до оси импеллера различны, выходные участки перепускных каналов в зоне пониженного давления направлены под углом к оси импеллера в сторону, противоположную направлению его вращения, а в выходных участках перепускных каналов установлены форсунки. The technical result is achieved by the fact that in a non-contact sealing device including a shaft, a housing, as well as an impeller in the form of a disk with radial blades mounted on the shaft and sealed on the shaft, on the end surface facing the opposite side of the cavity to be sealed in the end wall of the housing groove from the side of the impeller blades a number of bypass channels with input and output sections are made, and the input sections of the channels are shifted to the periphery of the impeller, and the output to its base, while the axis the bypass channels are located in sections passing through the axis of the impeller, the diameters of adjacent bypass channels or their groups are different, the central angles between adjacent bypass channels or their groups are different, the distances from the input and / or output sections of adjacent bypass channels or their groups to the axis of the impeller are different, the outlet sections of the bypass channels in the reduced pressure zone are directed at an angle to the impeller axis in the direction opposite to the direction of its rotation, and in the output sections of the bypass channels are installed nozzles.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства; на фиг. 2 вид на торцевую стенку проточки корпуса по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 и 4 то же, варианты исполнения; на фиг. 5 развертка сечения по Б-Б на фиг. 1. In FIG. 1 shows a longitudinal section of a device; in FIG. 2 is a view of the end wall of the groove of the housing along AA in FIG. 1; in FIG. 3 and 4 are the same, options for execution; in FIG. 5 is a sectional view along BB in FIG. 1.

Устройство состоит из вала 1, корпуса 2 и импеллера 3, герметично закрепленного на валу 1 известными конструктивными способами. Импеллер 3 с лопатками 4 размещен с зазорами в кольцевой проточке 5 корпуса 2 лопатками в сторону, противоположную уплотняемой полости, охватывающей вал 1. В торцевой стенке 6 проточки 5 в корпусе 2 выполнен ряд перепускных каналов 7, включающих входные участки 8, радиальные каналы 9 и выходные участки 10. Входные участки 8 выполнены на большем радиусе, на периферии импеллера 3 в зоне повышенного давления, а выходные участки 10 на меньшем радиусе основания импеллера в зоне пониженного давления. На фиг. 1 корпус 2 схематично показан составным, однако выполнение каналов 7 и размещение в проточке 5 импеллера 3 может быть осуществлено различными известными приемами. The device consists of a shaft 1, a housing 2 and an impeller 3, hermetically mounted on the shaft 1 by known structural methods. An impeller 3 with blades 4 is placed with gaps in the annular groove 5 of the housing 2 with blades in the direction opposite to the cavity being sealed, covering the shaft 1. In the end wall 6 of the groove 5 in the housing 2 a number of bypass channels 7 are made, including inlet sections 8, radial channels 9 and output sections 10. Inlet sections 8 are made on a larger radius, on the periphery of the impeller 3 in the zone of high pressure, and the output sections 10 on the smaller radius of the base of the impeller in the zone of low pressure. In FIG. 1, the housing 2 is schematically shown as composite, however, the implementation of the channels 7 and the placement in the groove 5 of the impeller 3 can be carried out by various known methods.

На фиг. 2 показан вариант решения с различными по диаметру выходными участками 10 смежных каналов или их групп 7 (d₁, d₂ и т.д.); на фиг. 3 вариант с одинаковыми по диаметру выходными участками 10, но размещенными с различными центральными углами между ними (α₁, α₂ и т.д.); на фиг. 4 вариант с размещением выходных участков 10 на разных расстояниях от оси импеллера 3 (R₁, R₂ и т. д.). Возможное размещение входных участков 8 на разных радиусах на фиг. 4 не показано. На фиг. 5 показан вариант выполнения выходных участков 10 под углом β к оси импеллера, направленных в сторону, противоположную направлению вращения импеллера 3 (показано стрелкой V). В выходных участках 10 предложено размещать форсунки 11 известных типов.In FIG. 2 shows a solution with different output sections of 10 adjacent channels or their groups 7 (d ₁ , d ₂ , etc.); in FIG. 3 option with output sections of the same diameter 10, but placed with different central angles between them (α ₁ , α ₂ , etc.); in FIG. 4 option with the placement of the output sections 10 at different distances from the axis of the impeller 3 (R ₁ , R ₂ , etc.). The possible placement of the input sections 8 at different radii in FIG. 4 not shown. In FIG. 5 shows an embodiment of the output sections 10 at an angle β to the axis of the impeller, directed in the direction opposite to the direction of rotation of the impeller 3 (shown by arrow V). In the output sections 10 it is proposed to place nozzles 11 of known types.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При вращении импеллера 3 рабочая жидкость в зазорах между импеллером 3 и проточкой 5 корпуса 2 находится в сложном движении как в осевом, так и в радиальном направлениях, характеризующемся вихреобразованием, срывами потока, интенсивной турбулизацией жидкости. Известно также, что увеличение турбулизации приводит к увеличению гидравлического сопротивления движению жидкости в тракте. Наличие перепускных каналов 7 обеспечит перемещение жидкости в лопатках 4 импеллера на меньшем радиусе, т.е. из области повышенного давления в зону пониженного давления. Указанные различия в геометрических размерах выходных участков 10 каналов 7 (фиг. 2 и 4), а также различие в их размещении вдоль окружности (фиг. 3) обеспечивают впрыск жидкости через участки 10 на лопатки 4 с различной скоростью и расходом жидкости, что приведет к соударению струй, более сложному движению жидкости с возможным подсосом газа из дренажной полости (фиг. 1). В результате будет обеспечена дополнительная турбулизация жидкости. Направление выходных участков 10 против вращения импеллера 3 под углом к его оси, а также размещение в участках 10 форсунок 11 способствует увеличению турбулизации жидкости. В итоге увеличивается гидравлическое сопротивление тракта и повышается эффективность герметизации устройства. When the impeller 3 rotates, the working fluid in the gaps between the impeller 3 and the groove 5 of the housing 2 is in complex motion both in the axial and in the radial directions, characterized by vortex formation, flow stalls, and intense turbulization of the fluid. It is also known that an increase in turbulization leads to an increase in hydraulic resistance to fluid movement in the tract. The presence of bypass channels 7 will provide fluid movement in the impeller blades 4 at a smaller radius, i.e. from high pressure to low pressure. These differences in the geometric dimensions of the output sections 10 of the channels 7 (Fig. 2 and 4), as well as the difference in their placement along the circumference (Fig. 3) provide injection of fluid through sections 10 onto the blades 4 with different speeds and flow rates, which will lead to the collision of the jets, the more complex movement of the liquid with a possible suction of gas from the drainage cavity (Fig. 1). As a result, additional fluid turbulization will be provided. The direction of the output sections 10 against the rotation of the impeller 3 at an angle to its axis, as well as the placement in sections 10 of the nozzles 11 increases the turbulization of the liquid. As a result, the hydraulic resistance of the tract increases and the sealing efficiency of the device increases.

Claims

1. Non-contact sealing device, including a shaft mounted with gaps in the annular groove of the housing and hermetically mounted on the shaft of the impeller in the form of a disk with radial blades on the end surface facing in the direction opposite to the cavity being sealed, characterized in that in the end wall of the groove of the housing with the side of the impeller blades made a number of bypass channels with input and output sections, and the input sections of the channels are shifted to the periphery of the impeller, and the output to its base.

2. The device according to claim 1, characterized in that the axes of the bypass channels are located in sections passing through the axis of the impeller.

3. The device according to claim 2, characterized in that the diameters of adjacent bypass channels or their groups are different.

4. The device according to PP.2 and 3, characterized in that the central angles between adjacent bypass channels or their groups are different.

5. The device according to paragraphs. 2 to 4, characterized in that the distances from the input AND / OR output sections of adjacent bypass channels or their groups to the axis of the impeller are different.

6. The device according to paragraphs. 1, characterized in that the output sections of the bypass channels are directed at an angle to the axis of the impeller in the direction opposite to the direction of its rotation.

7. The device according to claim 6, characterized in that the nozzles are installed in the output sections of the bypass channels.