[RU]

1. Центробежный насос, содержащий корпус, содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок; рабочую камеру насоса; вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса; рабочее колесо, прикрепленное к валу; уплотнительный элемент, соединенный с валом; и устройство гидравлического уплотнения, содержащее заднюю стенку и сепаратор, расположенный на расстоянии от задней стенки, в состав которого входят диск и упругий элемент; при этом задняя стенка содержит фланец, который проходит к сепаратору, контактирующему с упругим элементом между фланцем и диском, причем диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент, причем устройство гидравлического уплотнения, по существу, предотвращает взаимодействие текучей среды в рабочей камере насоса с уплотнительным элементом для увеличения срока службы этого элемента.

2. Насос по п.1, в котором давление в устройстве гидравлического уплотнения больше, чем давление во впускном патрубке.

3. Насос по п.1, в котором упругий элемент способен уменьшать объем устройства гидравлического уплотнения для повышения давления в этом устройстве.

4. Насос по п.1, в котором устройство гидравлического уплотнения расположено возле рабочего колеса.

5. Насос по п.1, в котором упругий элемент представляет собой диафрагму.

6. Насос по п.1, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий текучую среду.

7. Центробежный насос, содержащий корпус, содержащий первую часть корпуса и вторую часть корпуса, содержащую впускной патрубок и выпускной патрубок, которая прикреплена к первой части корпуса с возможностью съема; рабочую камеру насоса; вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса; рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем рабочее колесо расположено в рабочей камере насоса; уплотнительный элемент, соединенный с валом, и устройство гидравлического уплотнения, расположенное между первой частью корпуса и второй частью корпуса, формирующее полость для содержания первой текучей среды под давлением первой текучей среды, причем устройство гидравлического уплотнения содержит сепаратор для отделения этого устройства от рабочей камеры насоса, и сепаратор содержит упругий элемент, который обеспечивает повышение давления первой среды за счет уменьшения объема полости под действием давления второй текучей среды, находящейся в рабочей камере насоса, которое превышает давление первой текучей среды в полости.

8. Насос по п.7, в котором давление первой текучей среды превышает давление второй текучей среды.

9. Насос по п.7, в котором сепаратор содержит также диск, имеющий по меньшей мере одну прорезь, сквозь которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.

10. Насос по п.9, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.

11. Насос по п.7, в котором упругий элемент выполнен отдельно от корпуса насоса.

12. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит диафрагму.

13. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит кольцо и эластичный баллон, который заполнен третьей текучей средой.

14. Насос по п.13, в котором эластичный баллон наплавлен на кольцо.

15. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит непроницаемую мембрану.

16. Насос по п.7, в котором упругий элемент обеспечивает уменьшение давления первой текучей среды за счет увеличения объема полости под действием давления второй текучей среды в рабочей камере насоса, которое ниже давления первой текучей среды в полости.

17. Устройство гидравлического уплотнения для насоса по пп.1 и 7, причем насос содержит первую часть корпуса и вторую часть корпуса, имеющую впускной патрубок, выпускной патрубок, рабочую камеру, насос содержит вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса, и рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем устройство гидравлического уплотнения устанавливается между первой частью корпуса и второй частью корпуса как сменный блок для насоса и содержит сепаратор, содержащий диск и упругий элемент, уплотнительный элемент для соединения с валом и заднюю стенку; причем упругий элемент и задняя стенка формируют полость для содержания первой текучей среды, находящейся под давлением первой текучей среды, сепаратор расположен между рабочей камерой насоса, содержащей вторую текучую среду, и полостью, и упругий элемент может деформироваться для увеличения давления первой текучей среды путем уменьшения объема полости.

18. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент способен деформироваться, когда давление второй текучей среды в рабочей камере насоса превышает давление первой текучей среды в полости.

19. Устройство гидравлического уплотнения по п.18, в котором диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.

20. Устройство гидравлического уплотнения по п.19, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.

21. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит диафрагму.

22. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий третью текучую среду.

(57) Реферат / Формула:

1. Центробежный насос, содержащий корпус, содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок; рабочую камеру насоса; вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса; рабочее колесо, прикрепленное к валу; уплотнительный элемент, соединенный с валом; и устройство гидравлического уплотнения, содержащее заднюю стенку и сепаратор, расположенный на расстоянии от задней стенки, в состав которого входят диск и упругий элемент; при этом задняя стенка содержит фланец, который проходит к сепаратору, контактирующему с упругим элементом между фланцем и диском, причем диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент, причем устройство гидравлического уплотнения, по существу, предотвращает взаимодействие текучей среды в рабочей камере насоса с уплотнительным элементом для увеличения срока службы этого элемента.

2. Насос по п.1, в котором давление в устройстве гидравлического уплотнения больше, чем давление во впускном патрубке.

3. Насос по п.1, в котором упругий элемент способен уменьшать объем устройства гидравлического уплотнения для повышения давления в этом устройстве.

4. Насос по п.1, в котором устройство гидравлического уплотнения расположено возле рабочего колеса.

5. Насос по п.1, в котором упругий элемент представляет собой диафрагму.

6. Насос по п.1, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий текучую среду.

7. Центробежный насос, содержащий корпус, содержащий первую часть корпуса и вторую часть корпуса, содержащую впускной патрубок и выпускной патрубок, которая прикреплена к первой части корпуса с возможностью съема; рабочую камеру насоса; вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса; рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем рабочее колесо расположено в рабочей камере насоса; уплотнительный элемент, соединенный с валом, и устройство гидравлического уплотнения, расположенное между первой частью корпуса и второй частью корпуса, формирующее полость для содержания первой текучей среды под давлением первой текучей среды, причем устройство гидравлического уплотнения содержит сепаратор для отделения этого устройства от рабочей камеры насоса, и сепаратор содержит упругий элемент, который обеспечивает повышение давления первой среды за счет уменьшения объема полости под действием давления второй текучей среды, находящейся в рабочей камере насоса, которое превышает давление первой текучей среды в полости.

8. Насос по п.7, в котором давление первой текучей среды превышает давление второй текучей среды.

9. Насос по п.7, в котором сепаратор содержит также диск, имеющий по меньшей мере одну прорезь, сквозь которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.

10. Насос по п.9, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.

11. Насос по п.7, в котором упругий элемент выполнен отдельно от корпуса насоса.

12. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит диафрагму.

13. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит кольцо и эластичный баллон, который заполнен третьей текучей средой.

14. Насос по п.13, в котором эластичный баллон наплавлен на кольцо.

15. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит непроницаемую мембрану.

16. Насос по п.7, в котором упругий элемент обеспечивает уменьшение давления первой текучей среды за счет увеличения объема полости под действием давления второй текучей среды в рабочей камере насоса, которое ниже давления первой текучей среды в полости.

17. Устройство гидравлического уплотнения для насоса по пп.1 и 7, причем насос содержит первую часть корпуса и вторую часть корпуса, имеющую впускной патрубок, выпускной патрубок, рабочую камеру, насос содержит вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса, и рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем устройство гидравлического уплотнения устанавливается между первой частью корпуса и второй частью корпуса как сменный блок для насоса и содержит сепаратор, содержащий диск и упругий элемент, уплотнительный элемент для соединения с валом и заднюю стенку; причем упругий элемент и задняя стенка формируют полость для содержания первой текучей среды, находящейся под давлением первой текучей среды, сепаратор расположен между рабочей камерой насоса, содержащей вторую текучую среду, и полостью, и упругий элемент может деформироваться для увеличения давления первой текучей среды путем уменьшения объема полости.

18. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент способен деформироваться, когда давление второй текучей среды в рабочей камере насоса превышает давление первой текучей среды в полости.

19. Устройство гидравлического уплотнения по п.18, в котором диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.

20. Устройство гидравлического уплотнения по п.19, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.

21. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит диафрагму.

22. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий третью текучую среду.

---

Евразийское 027255 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента (51) Int. Cl. F01D 5/08 (2006.01)
2017.07.31
(21) Номер заявки 201370143
(22) Дата подачи заявки
2011.12.21
(54) УСТРОЙСТВО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УПЛОТНЕНИЯ С КОМПЕНСАЦИЕЙ ДАВЛЕНИЯ
(31) 61/425,673
(32) 2010.12.21
(33) US
(43) 2013.12.30
(86) PCT/US2011/066613
(87) WO 2012/088328 2012.06.28
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ПЕНТЭЙР ФЛОУ ТЕКНОЛОДЖИС,
ЭлЭлСи (US)
(72) Изобретатель:
Крюгер Джаред М., Лэнг Джон, Гермес Джеф, Бейлк Дэн (US)
(74) Представитель:
Дементьев В.Н., Клюкин В.А., Христофоров А.А., Угрюмов В.М., Лыу Т.Н., Глухарёва А.О., Гизатуллина Е.М., Карпенко О.Ю., Строкова О.В. (RU)
(56) US-A-5827042
US-A1-20030198554
US-A-5642888
US-A1-20070140876
US-A-5076589
US-B1-7284963
US-B1-6325602
US-A1-20100111686
US-A-5562406
(57) Изобретение относится к некоторым вариантам осуществления изобретения, в которых предлагается насос, содержащий рабочую камеру, вал, по меньшей мере частично расположенный в рабочей камере насоса, рабочее колесо, прикрепленное к валу, и уплотнительный элемент, соединенный с валом. Насос содержит также устройство гидравлического уплотнения. Устройство гидравлического уплотнения может содержать сепаратор с диском и упругим элементом. Диск имеет одну или несколько прорезей, через которые давление текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент. Устройство гидравлического уплотнения, по существу, предотвращает взаимодействие текучей среды с уплотнительным элементом для увеличения срока службы этого элемента.
В настоящей заявке испрашивается конвекционнный приоритет на основании предварительной заявки US 61/425673, поданной 21 декабря 2010 г., все содержание которой вводится в данную заявку посредством отсылки.
Уровень техники
Центробежный насос обычно содержит рабочее колесо, расположенное в рабочей камере насоса, сформированной корпусом. Рабочее колесо вращается двигателем, который прикреплен к корпусу. Рабочее колесо и двигатель соединены валом. Для уплотнения вала, проходящего в корпусе, используется уплотнительный элемент, расположенный на валу между двигателем и рабочим колесом.
На уплотнительный элемент может действовать текучая среда, проходящая через рабочую камеру насоса. Грязь и обломочный материал, содержащиеся в перекачиваемой текучей среде, могут снижать срок службы уплотнительного элемента. Если текучая среда несовместима с материалом уплотнительно-го элемента, этот элемент может быстро выйти из строя. Если насос будет работать без текучей среды, уплотнительный элемент может перегреться и выйти из строя.
Раскрытие изобретения
В некоторых вариантах осуществления изобретения предлагается насос, содержащий рабочую камеру, вал, по меньшей мере частично расположенный в рабочей камере насоса, рабочее колесо, прикрепленное к валу, и уплотнительный элемент, соединенный с валом. Насос содержит также устройство гидравлического уплотнения. Устройство гидравлического уплотнения может содержать сепаратор с диском и упругим элементом. Диск может иметь одну или несколько прорезей, через которые давление текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент. Устройство гидравлического уплотнения, по существу, предотвращает взаимодействие текучей среды с уплотнительным элементом для увеличения срока службы этого элемента.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - вид в перспективе насоса по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 - вид сечения по линии 2-2 фиг. 1, причем двигатель насоса не показан.
Фиг. 3 - вид в перспективе устройства гидравлического уплотнения, используемого в насосе, показанном на фиг. 1, по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 - вид разобранного устройства гидравлического уплотнения, показанного на фиг. 3.
Фиг. 5 - вид в перспективе альтернативного упругого элемента, используемого в устройстве гидравлического уплотнения, по одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6 - вид в перспективе сечения упругого элемента, показанного на фиг. 5.
Фиг. 7 - графики зависимости давлений в зависимости от расхода в различных местах насоса, показанного на фиг. 1.
Осуществление изобретения
До подробного описания настоящего изобретения и по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения необходимо отметить, что применение изобретения не ограничивается конкретными деталями конструкции и расположением составляющих ее компонентов, указанных в нижеприведенном описании или иллюстрируемых на чертежах. Изобретение может быть представлено в других вариантах и может быть реализовано и использоваться другими способами. Кроме того, следует понимать, что терминология, используемая здесь для целей описания, не должна рассматриваться как ограничивающая объем изобретения. Используемые в настоящем описании указания "включающий", "содержащий", "имеющий" и их варианты должны рассматриваться как охватывающие перечисляемые средства и их эквиваленты, а также дополнительные средства. Следует понимать, что, если не указано иное, указания "установленный", "соединенный", "опирающийся" и их варианты используются в широком смысле и охватывают непосредственное или опосредованное соединение или прикрепление. Кроме того, указание "присоединенный" не должно пониматься только как физическое или механическое соединение.
Нижеприведенное описание дает возможность специалистам в данной области техники реализовать и применить варианты осуществления изобретения. Специалисту в данной области техники будут понятны различные модификации описанных вариантов осуществления изобретения, и основные принципы, раскрытые в описании, могут быть применены и в других вариантах и в других областях применения без выхода за пределы сущности и объема изобретения. Таким образом, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами, и ему должен быть предоставлен самый широкий объем охраны в соответствии с принципами и признаками, раскрытыми в настоящем описании. Нижеприведенное описание содержит ссылки на фигуры, на которых одинаковые элементы указаны одинаковыми ссылочными номерами. Фигуры, которые необязательно выполнены согласно масштабу, представляют собой выбранные варианты и не должны рассматриваться как ограничения объема изобретения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что нижеприведенные примеры допускают полезные альтернативные варианты, которые охватываются объемом изобретения.
На фиг. 1 и 2 показан насос 10 согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Насос 10 может содержать первую часть 12 корпуса, вторую часть 14 корпуса, рабочее колесо 16, вал 18 и устройство 20 гидравлического уплотнения. В некоторых вариантах устройство 20 гидравлического уплотнения может быть прикреплено к первой части 12 корпуса, а в других вариантах первая часть
12 корпуса может формировать по меньшей мере часть устройства 20 гидравлического уплотнения. Вторая часть 14 корпуса может содержать впускной патрубок 22, выпускной патрубок 24 и рабочую камеру 26 насоса. Рабочая камера 26 насоса может охватывать рабочее колесо 16. Устройство 20 гидравлического уплотнения может содержать уплотнительный элемент 28, который может быть соединен с валом 18. Уплотнительный элемент 28 может герметизировать соединение между валом 18 и устройством 20 гидравлического уплотнения. Устройство 20 гидравлического уплотнения может содержать первую текучую среду, которая может быть, например, смазочным материалом. Уплотнительный элемент 28 может предотвращать проникновение первой текучей среды в первую часть 12 корпуса и/или в рабочую камеру 26 насоса. Уровень первой текучей среды в устройстве 20 гидравлического уплотнения можно проверять с помощью смотрового окошка 21, прикрепленного сзади к первой части 12 корпуса с использованием крепежного элемента 23. Крепежный элемент 23 не только прикрепляет смотровое окошко 21 к первой части 12 корпуса, но также действует в качестве выпускного отверстия устройства 20 гидравлического уплотнения, когда устройство 20 заполняют первой текучей средой. Смотровое окошко 21 может быть расположено в других местах 25 крепления (три из них показаны на фиг. 1) в зависимости от ориентации насоса 10, установленного пользователем.
Как показано на фиг 2-4, между устройством 20 гидравлического уплотнения и рабочей камерой 26 насоса может быть установлен сепаратор 30. В некоторых вариантах сепаратор 30 может, по меньшей мере, частично формировать устройство 20 гидравлического уплотнения и рабочую камеру 26 насоса. Сепаратор 30 может быть расположен рядом с рабочим колесом 16. В некоторых вариантах сепаратор 30 может быть установлен, по существу, напротив впускного патрубка 22. Сепаратор 30 может быть прикреплен к первой части 12 корпуса, ко второй части 14 корпуса и/или к устройству 20 гидравлического уплотнения. Вторая часть 14 корпуса может быть прикреплена к первой части 12 корпуса с возможностью съема. В некоторых вариантах вторую часть 14 корпуса можно отсоединять от первой части 12 корпуса без отсоединения рабочего колеса 16 и/или сепаратора 30.
Как показано на фиг. 1, вращение рабочего колеса 16 может осуществляться двигателем 17. На фиг. 1 показан датчик 31 числа оборотов, который может использоваться для получения информации о скорости вращения вала 18 и других рабочих параметрах двигателя 17. Как показано на фиг. 2, вал 18 может быть соединен с муфтой 34 сцепления, обеспечивающей соединение рабочего колеса 16 с двигателем 17. Вал 18 может быть, по меньшей мере, частично расположен в рабочей камере 26 насоса и может проходить через сепаратор 30 и устройство 20 гидравлического уплотнения. Вал 18 и/или муфта 34 сцепления могут быть соединены с возможностью вращения с первой частью 12 корпуса с помощью подшипников 36. Рабочее колесо 16 может быть прикреплено к валу 18 с помощью профилированного крепежного элемента 38. В некоторых вариантах профилированный крепежный элемент 38 может, по меньшей мере, частично формировать проход для потока текучей среды через рабочее колесо 16.
На фиг. 3 показано устройство 20 гидравлического уплотнения по одному из вариантов осуществления изобретения. Устройство 20 гидравлического уплотнения может содержать сепаратор 30, заднюю стенку 40 и проход 42. Сепаратор 30 может содержать диск 44, на котором может быть одна или несколько прорезей 46. Диск 44 может присоединяться к задней стенке 40 с помощью крепежных элементов 48. Задняя стенка 40 может содержать шип 50 для соединения устройства 20 гидравлического уплотнения с первой частью 12 корпуса. Между сепаратором 30 и задней стенкой 40 может быть сформирована канавка 52. В канавку 52 может входить уплотнительное кольцо (не показано) для герметизации соединения между устройством 20 гидравлического уплотнения и первой частью 12 корпуса и/или второй частью 14 корпуса.
На фиг. 4 показано устройство 20 гидравлического уплотнения и его внутренние компоненты по одному из вариантов осуществления изобретения. В одном из вариантов устройство 20 гидравлического уплотнения может быть реализовано как сменный блок для насоса 10. Устройство 20 гидравлического уплотнения может содержать упругий элемент 54 и уплотнительное кольцо 56. В некоторых вариантах упругий элемент 54 может быть диафрагмой. Упругий элемент 54 может направлять один или несколько поршней или плунжеров (не показаны). Упругий элемент 54 может иметь первый внешний диаметр OD1 и первый внутренний диаметр ID1. Задняя стенка 40 может содержать полость 58 и фланец 60. В некоторых вариантах задняя стенка 40 может иметь наклон и/или изгиб для формирования полости 58. Фланец 60 может быть расположен внутри полости 58 и может формировать внутреннее пространство 62, в которое может входить, по меньшей мере, частично уплотнительный элемент 28. Фланец 60 может иметь отверстия 64, через которые текучая среда может проходить между полостью 58 и внутренним пространством 62. Фланец 60 может иметь второй внешний диаметр OD2 и второй внутренний диаметр ID2. Внутренняя кромка упругого элемента 54, имеющая первый внутренний диаметр ID1, может соприкасаться с внешней поверхностью фланца 60, имеющей второй внешний диаметр OD2. Внешняя кромка упругого элемента 54, имеющая первый внешний диаметр OD1, может соприкасаться с задней стенкой 40. Уплот-нительное кольцо 56 может быть соединено с внутренней поверхностью, имеющей второй внутренний диаметр ID2, фланца 60. В некоторых вариантах фланец 60 может иметь отверстия 66 для крепежных элементов 48, обеспечивающих крепление диска 44 к задней стенке 40. Прорези 46 в диске 44 обеспечивают прохождение жидкой среды между рабочей камерой 26 насоса и пространством между упругим
элементом 54 и диском 44. В некоторых вариантах прорези 46 могут передавать давление из рабочей камеры 26 насоса на упругий элемент 54.
В некоторых вариантах упругий элемент 54 может содержать первую спиральную часть 68 и вторую спиральную часть 70. Первая спиральная часть 68 может прилегать к кромке, имеющей первый внешний диаметр OD1, и вторая спиральная часть 70 может прилегать к кромке, имеющей первый внутренний диаметр ID1 Первая спиральная часть 68 и/или вторая спиральная часть 70 содействуют изгибу упругого элемента 54. Если давление в рабочей камере 26 насоса выше давления в устройстве 20 с гидравлическим уплотнением, то первая спиральная часть 68 и/или вторая спиральная часть 70 могут обеспечивать изгиб упругого элемента 54 в сторону задней стенки 40. Упругий элемент 54 может уменьшать объем полости 58 и содействовать направлению первой текучей среды в устройстве 20 гидравлического уплотнения во внутреннее пространство 62 фланца 60. Упругий элемент 54 может формировать или содержать непроницаемую мембрану. В результате давление возле уплотнительного элемента 28 может быть существенно выше давления в рабочей камере 26 насоса возле проема 42.
В некоторых вариантах упругий элемент 54 может содержать одно или несколько ребер 72. Как показано на фиг. 4, ребра 72 упругого элемента 54 могут быть кольцевыми, однако вместо этого или дополнительно они могут проходить в радиальном направлении или иметь другую подходящую конфигурацию. Ребра 72 могут быть расположены между первой спиральной частью 68 и второй спиральной частью 70. В некоторых вариантах ребра 72 могут быть расположены по периметру упругого элемента 54 на примерно одинаковом расстоянии друг от друга. В некоторых вариантах ребра 72 могут предотвращать блокировку упругим элементом 54 прорезей 46, когда давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения выше давления в рабочей камере 26 насоса. Таким образом, ребра 72 могут содействовать прохождению текучей среды из рабочей камеры 26 насоса в пространство между упругим элементом 54 и диском 44.
Как можно видеть на фиг. 2, если насос 10 работает, то в рабочую камеру 26 насоса через впускной патрубок 22 может поступать вторая текучая среда. Вторая текучая среда может продвигаться рабочим колесом 16 в направлении выпускного патрубка 24. Давление второй текучей среды может повышаться, когда она продвигается от впускного патрубка 22 к выпускному патрубку 24. В некоторых вариантах давление в рабочей камере 26 насоса может увеличиваться в радиальном направлении от вала 18. В результате давление на внешнем периметре рабочего колеса 16 может быть существенно выше давления возле вала 18. Давление на внешнем периметре рабочего колеса 16 также может быть существенно выше давления в устройстве 20 гидравлического уплотнения. Величина силы, действующей на упругий элемент 54 в результате разницы давлений текучей среды в рабочей камере 26 насоса и первой текучей среды в устройстве 20 гидравлического уплотнения, может регулироваться изменением размера, формы и расположения прорезей 46. Некоторая часть второй текучей среды может проходить через прорези 46, и упругий элемент 54 может деформироваться. В результате деформации упругого элемента 54 давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения может увеличиваться. Таким образом, давление возле вала 18 и/или уплотнительного элемента 28 в устройстве 20 гидравлического уплотнения может быть существенно выше давления в рабочей камере 26 насоса. В некоторых вариантах давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения может быть примерно пропорционально давлению в рабочей камере 26 насоса. Когда насос 10 выключают, и давление в рабочей камере 26 насоса падает, упругий элемент 54 может снижать давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения за счет его деформации с соответствующим увеличением объема полости 58. Таким образом, одно из достоинств некоторых вариантов насоса 10 заключается в том, что давление на у плотнительном элементе 28 в устройстве 20 гидравлического уплотнения может автоматически увеличиваться и уменьшаться в зависимости от давления второй текучей среды в рабочей камере 26 насоса.
В некоторых вариантах устройство 20 гидравлического уплотнения может предотвращать взаимодействие второй текучей среды с уплотнительным элементом 28 и/или ее проникновение в устройство 20 гидравлического уплотнения через проход 42. Если вторая текучая среда может быть опасна для уплот-нительного элемента 28 (например, вторая текучая среда - агрессивное химическое вещество), то устройство 20 гидравлического уплотнения может способствовать увеличению срока службы уплотнительного элемента 28.
В некоторых вариантах, когда насос 10 не работает, давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения может быть примерно равно атмосферному давлению. В других вариантах, когда насос 10 не работает, давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения может быть немного выше атмосферного, чтобы предотвращать прохождение потока текучей среды из рабочей камеры 26 насоса в устройство 20 гидравлического уплотнения в случае нарушения работы уплотнительного элемента 28. Давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения не будет всегда избыточным, превышающим атмосферное давление, что может содействовать проведению технического обслуживания и снижению вероятности повреждений и/или травм персонала при выполнении технического обслуживания и/или ремонта насоса
10.
Если насос 10 работает, а текучая среда не перекачивается, первая текучая среда в устройстве 20 гидравлического уплотнения может смазывать вал 18 и/или уплотнительный элемент 28. В результате
устройство 20 гидравлического уплотнения может увеличивать время работы насоса 10 без перекачивания текучей среды до его выхода из строя из-за перегрева или других механических повреждений.
На фиг. 5 иллюстрируется упругий элемент 124 по другому варианту осуществления изобретения. Упругий элемент 124 может содержать кольцо 126 и эластичный баллон 128. В кольце 126 могут быть выполнены отверстия 130, которые могут использоваться для прикрепления упругого элемента 124 к задней стенке 40. Эластичный баллон 128 может деформироваться под действием давления в рабочей камере 26 насоса и входить в полость 58, в результате чего ее объем уменьшается, и/или давление в устройстве 20 гидравлического уплотнения увеличивается.
На фиг. 6 приведен вид сечения упругого элемента 124 по одному из вариантов осуществления изобретения. В некоторых вариантах эластичный баллон 128 может быть наплавлен на кольцо 126. Эластичный баллон 128 может иметь полость 132. В некоторых вариантах кольцо 126 может по меньшей мере частично формировать полость 132. Полость 132 может быть заполнена третьей текучей средой. Упругость эластичного баллона 128 может определяться материалом, из которого он изготовлен, толщиной баллона и/или третьей текучей средой. Таким образом, материал, из которого изготовлен эластичный баллон 128, его толщина и/или третья текучая среда могут способствовать передаче давления из рабочей камеры 26 насоса в устройство 20 гидравлического уплотнения.
На фиг. 7 приведены графики 100, включающие первый график 102 изменения давления, второй график 104 изменения давления и третий график 106 изменения давления в насосе 10 по одному из вариантов осуществления изобретения. Первый график 102 отражает изменения давления за рабочим колесом 16 возле вала 18 от расхода текучего материала, перекачиваемого насосом 10. Второй график 104 отражает изменение давления в устройстве 20 гидравлического уплотнения от расхода текучего материала, перекачиваемого насосом 10. В некоторых вариантах второй график 104 всегда проходит выше первого графика 102. В других вариантах второй график 104 может проходить выше первого графика 102 для некоторой части диапазона расхода текучего материала, перекачиваемого насосом 10. Третий график 106 отражает изменение давления в выпускном патрубке 24 от расхода текучего материала, перекачиваемого насосом 10, причем третий график 106 проходит существенно выше первого графика 102 и/или второго графика 104.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что хотя изобретение рассматривается выше на конкретных примерах и вариантах, оно не ограничивается этими примерами и вариантами, и различные другие варианты, примеры, применения, а также изменения и модификации рассмотренных вариантов, примеров и применений охватываются прилагаемой формулой изобретения. Полное содержание каждого патента или публикации, упомянутых в настоящем описании, вводится в него ссылкой, как если бы каждый такой патент или каждая такая публикация вводились отдельно ссылками. Различные признаки и достоинства изобретения определяются прилагаемой формулой.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Центробежный насос, содержащий
корпус, содержащий впускной патрубок и выпускной патрубок; рабочую камеру насоса;
вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса; рабочее колесо, прикрепленное к валу; уплотнительный элемент, соединенный с валом; и устройство гидравлического уплотнения,
содержащее заднюю стенку и сепаратор, расположенный на расстоянии от задней стенки, в состав которого входят диск и упругий элемент; при этом
задняя стенка содержит фланец, который проходит к сепаратору, контактирующему с упругим элементом между фланцем и диском,
причем диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент,
причем устройство гидравлического уплотнения, по существу, предотвращает взаимодействие текучей среды в рабочей камере насоса с уплотнительным элементом для увеличения срока службы этого элемента.
2. Насос по п.1, в котором давление в устройстве гидравлического уплотнения больше, чем давление во впускном патрубке.
3. Насос по п.1, в котором упругий элемент способен уменьшать объем устройства гидравлического уплотнения для повышения давления в этом устройстве.
4. Насос по п.1, в котором устройство гидравлического уплотнения расположено возле рабочего колеса.
5. Насос по п.1, в котором упругий элемент представляет собой диафрагму.
6. Насос по п.1, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий текучую
среду.
7. Центробежный насос, содержащий
корпус, содержащий первую часть корпуса и вторую часть корпуса, содержащую впускной патрубок и выпускной патрубок, которая прикреплена к первой части корпуса с возможностью съема; рабочую камеру насоса;
вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса;
рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем рабочее колесо расположено в рабочей камере насоса;
уплотнительный элемент, соединенный с валом, и
устройство гидравлического уплотнения, расположенное между первой частью корпуса и второй частью корпуса, формирующее полость для содержания первой текучей среды под давлением первой текучей среды, причем устройство гидравлического уплотнения содержит сепаратор для отделения этого устройства от рабочей камеры насоса, и сепаратор содержит упругий элемент, который обеспечивает повышение давления первой среды за счет уменьшения объема полости под действием давления второй текучей среды, находящейся в рабочей камере насоса, которое превышает давление первой текучей среды в полости.
8. Насос по п.7, в котором давление первой текучей среды превышает давление второй текучей среды.
9. Насос по п.7, в котором сепаратор содержит также диск, имеющий по меньшей мере одну прорезь, сквозь которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.
10. Насос по п.9, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.
11. Насос по п.7, в котором упругий элемент выполнен отдельно от корпуса насоса.
12. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит диафрагму.
13. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит кольцо и эластичный баллон, который заполнен третьей текучей средой.
14. Насос по п.13, в котором эластичный баллон наплавлен на кольцо.
15. Насос по п.7, в котором упругий элемент содержит непроницаемую мембрану.
16. Насос по п.7, в котором упругий элемент обеспечивает уменьшение давления первой текучей среды за счет увеличения объема полости под действием давления второй текучей среды в рабочей камере насоса, которое ниже давления первой текучей среды в полости.
17. Устройство гидравлического уплотнения для насоса по пп.1 и 7, причем насос содержит первую часть корпуса и вторую часть корпуса, имеющую впускной патрубок, выпускной патрубок, рабочую камеру, насос содержит вал, по меньшей мере, частично расположенный в рабочей камере насоса, и рабочее колесо, прикрепленное к валу, причем устройство гидравлического уплотнения устанавливается между первой частью корпуса и второй частью корпуса как сменный блок для насоса и содержит
сепаратор, содержащий диск и упругий элемент, уплотнительный элемент для соединения с валом и заднюю стенку;
причем упругий элемент и задняя стенка формируют полость для содержания первой текучей среды, находящейся под давлением первой текучей среды, сепаратор расположен между рабочей камерой насоса, содержащей вторую текучую среду, и полостью, и упругий элемент может деформироваться для увеличения давления первой текучей среды путем уменьшения объема полости.
18. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент способен деформироваться, когда давление второй текучей среды в рабочей камере насоса превышает давление первой текучей среды в полости.
19. Устройство гидравлического уплотнения по п.18, в котором диск имеет по меньшей мере одну прорезь, через которую давление второй текучей среды из рабочей камеры насоса передается на упругий элемент.
20. Устройство гидравлического уплотнения по п.19, в котором упругий элемент содержит по меньшей мере одно ребро для предотвращения перекрытия упругим элементом по меньшей мере одной прорези.
21. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит диафрагму.
22. Устройство гидравлического уплотнения по п.17, в котором упругий элемент содержит эластичный баллон, содержащий третью текучую среду.
18.
18.
18.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
027255
- 1 -
(19)
027255
- 1 -
(19)
027255
- 4 -
(19)
027255
100
027255
- 8 -