УПЛОТНИТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ВАЛА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для уплотнения валов центробежных насосов, в частности водяных насосов дизелей тепловозов.

Известен уплотнительный узел вала центробежного насоса, содержащий расположенные в корпусе опорное кольцо и уплотнение в виде пакета нечетного количества чередующихся колец, охватывающих уплотняемый элемент и поджатых грундбуксой к опорному кольцу, причем каждое нечетное кольцо выполнено из полимерного материала с твердостью по Бринеллю 20-70 МПа, а каждое четкое кольцо выполнено из углеродонаполненного полиамида 66 с твердостью по Бринеллю 160-250 МПа, при этом между грундбуксой и пакетом колец установлено прижимное кольцо и все упомянутые кольца установлены с натягом относительно корпуса и уплотняемого элемента (см. RU 2047030).

Наиболее близкий уплотнительный узел раскрыт в патенте RU 2016248. Данный узел содержит корпус, резьбовую втулку, установленную на вал насоса, опорный и нажимной элементы, размещенные в расточке корпуса и охватывающее втулку, сальниковое уплотнение, размещенное в расточке корпуса между опорным и нажимным элементами.

К недостаткам обоих технических решений относится то, что материалы, использующиеся в сальниковых уплотнениях, не обеспечивают надежного уплотнения вала насоса - протечки при использовании известных сальниковых уплотнений составляют 60 капель в минуту. Если учесть, что в водяных насосах дизелей тепловозов в качестве рабочей среды используется дистиллированная вода с дорогостоящими присадками, то экономические потери оказываются очень чувствительными.

Задачей изобретения является устранение прокалывания центробежных насосов.

Поставленная задача решается тем, что в уплотнительном узле вала центробежного насоса, включающем корпус, втулку, установленную на вал насоса, опорный и нажимной элементы, размещенные в расточке корпуса, и охватывающее втулку сальниковое уплотнение, размещенное в расточке корпуса между опорным и нажимным элементами, сальниковое уплотнение выполнено в виде комплекта колец, содержащего замыкающее кольцо, примыкающее к опорному элементу, выполненное из плетеной набивки из нитей терморасширенного графита и экспандированного фторопласта, по меньшей мере, два теплоотводящих кольца, выполненных из чередующихся слоев терморасширенного графита и металлической фольги, расположенных перпендикулярно оси кольца, и, по меньшей мере, одно уплотнительное кольцо, расположенное между теплоотводящими кольцами и выполненное из слоев терморасширенного графита, расположенных параллельно оси кольца.

В частных воплощениях изобретения поставленная задача решается тем, что узел может содержать дополнительное замыкающее кольцо, установленное между нажимным элементом и теплоотводящим кольцом.

Целесообразно, чтобы опорный элемент был выполнен в виде металлического кольца

В некоторых воплощениях изобретения данное металлическое кольцо может быть выполнено со скошенной верхней поверхностью.

Нажимной элемент может быть выполнен в виде грундбуксы, а втулка может быть выполнена из стали с нанесенным на нее диффузионным износостойким покрытием.

На фиг.1 приведена общая схема уплотнительного узла.

На фиг.2 приведена схема сальникового уплотнения.

На фиг 3 приведен разрез теплоотводящего кольца с расположением слоев перпендикулярно оси кольца.

На фиг.4 приведен разрез уплотнительного кольца с расположением слоев параллельно оси кольца.

Уплотнительный узел включает корпус 1 и вал 2. На валу установлена втулка 3. Втулка 3 может быть выполнена из стали Ст20 и подвергнута цементации или хромированию.

В корпусе 1 выполнена расточка, образующая совместно с втулкой 3 сальниковую камеру, в которой последовательно установлены опорный элемент 4, замыкающие элементы 5, теплоотводящие кольца 6, уплотнительные кольца 7 и грундбукса 8. Грундбукса снабжена затягивающей шпилькой 9.

В зависимости от того, устанавливается ли уплотнительный узел в новый насос или в уже эксплуатирующийся насос, используют разные виды опорных 4 и нажимных 8 элементов. Для новых насосов целесообразно использовать опорный элемент 4 в виде металлического кольца с параллельными торцевыми поверхностями (см. фиг.2). Соответственно, торцевые поверхности грундбуксы 8 также выполняются перпендикулярно поверхности вала.

Если же уплотнительный узел устанавливается на уже эксплуатировавшийся насос, то используют опорный элемент 4 в виде металлического кольца со скошенной верхней поверхностью, соответственно с откосом выполняют ответную часть расточки и торцевую поверхность грундбуксы 8.

Замыкающие кольца 5 выполняют из плетеной сальниковой набивки на основе терморасширенного графита ГРАФЛЕКС НУ 1140 GFO (из нитей материала ГРАФЛЕКС, армированных ХБ нитью, с угловой оплеткой из экспандированного графитонаполненного фторопласта с силиконовой пропиткой). Набивку плотно наматывают на вспомогательную втулку с диаметром, равным диаметру сальниковой втулки, и разрезают на кольца. Разрез выполняют под прямым углом к плоскости реза.

Использование плетеной набивки, содержащей нити терморасширенного графита и экспандированного фторопласта, например политетрафторэтилена, исключает выдавливание и вынос уплотнительного материала.

Теплоотводящие кольца 6, выполненные из чередующихся слоев терморасширенного графита 10 и металлической фольги 11, расположенных перпендикулярно оси кольца (см. фиг.3), позволяют обеспечить эффективный отвод тепла как за счет высокой теплопроводности, так и за счет высокой эффективности дросселирования рабочего давления и выравнивания удельной нагрузки по длине сальника. В качестве теплоотводящих колец используют сальниковые кольца марки КГН С по техническим условиям ТУ 5728-013-13267785-99.

Выполнение уплотнительных колец 7 со слоями терморасширенного графита, расположенными параллельно оси кольца (см. фиг.4) обеспечивает возможность выбирать зазоры при легком обжатии грундбуксой 8 в течение длительного времени (до 4 лет и более). В качестве уплотнительных колец используют сальниковые кольца марки КГН В по техническим условиям ТУ 5728-013-13267785-99.

Заявленное расположение колец, чередование графитовых слоев в кольцах параллельно оси колец и перпендикулярно ей позволяют добиться уникальной уплотняющей способности за счет существующей анизотропии свойств графитовой фольги на основе терморасширенного графита.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Втулка 3 устанавливается на вал 2, после чего вал 2 запрессовывается в ступицу водяного насоса. В сальниковую камеру, образованную втулкой 3 и расточкой, в корпусе 1 последовательно устанавливаются: опорное подсальниковое кольцо 4, замыкающее кольцо 5, теплоотводящее кольцо 6, уплотнительные кольца 7 (одно, как на фиг.1, или два, как на фиг.2), теплоотводящее кольцо 6 (при необходимости), замыкающее кольцо 5 и грундбукса 8. Грундбукса 8 затягивается шпилькой 9 и надежно поджимает сальниковое уплотнение.

Уплотнительный узел в соответствии с изобретением обеспечивает надежную безремонтную эксплуатацию насоса в течение 2-4 лет эксплуатации в режиме «без прокапывания» при температуре среды не более 130°С и массовой доле механических примесей не более 1%, что достигается заявленным определенным сочетанием колец из терморасширенного графита.

Достигается экономия за год 7 тонн дорогостоящей дистиллированной воды с присадками на каждом тепловозе.