Насос с осевым разъемом
Изобретение относится к насосу с осевым разъемом для перемещения текучей среды. Насос имеет корпус с осевым разъемом, который содержит нижнюю часть и крышку. Нижняя часть имеет первую уплотнительную поверхность, крышка имеет вторую уплотнительную поверхность. Нижнюю часть и крышку можно скреплять друг с другом способом, где две уплотнительные поверхности имеют прямой контакт друг с другом. Первый паз под уплотнение для приема первого уплотнительного элемента (10) в виде шнура обеспечен в уплотнительных поверхностях, и второй паз под уплотнение обеспечен для приема второго элемента (11) в виде шнура. Второй паз под уплотнение соединен с первым пазом под уплотнение через проем, при этом соединительный элемент (50) установлен в проеме. Элемент (50) имеет два боковых выреза для соответственного приема уплотнительного элемента (10, 11) в виде шнура. Вырезы в элементе (50) расположены и выполнены так, что два уплотнительных элемента (10, 11) в виде шнура могут проходить по существу параллельно в зоне соединительного элемента (50). Изобретение направлено на повышение надежности уплотнения насоса с осевым разъемом, в том числе и между индивидуальными зонами насоса, работающими с высокими давлениями. 14 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к насосу с осевым разъемом для перемещения текучей среды согласно преамбуле независимого пункта формулы изобретения.
Насосы с осевым разъемом, которые также называют горизонтально разделенными насосами, являются насосами, в которых корпус разделен параллельно оси вала и при этом имеет нижнюю часть и крышку. Как нижняя часть, так и крышка каждая имеет фланец, фланцы ставят друг на друга для сборки насоса и затем неподвижно соединяют, например, скрепляют болтами друг с другом.
Насосы с осевым разъемом давно известны и производятся в различных вариантах осуществления, обычно, как центробежные насосы, например, однопоточные или двухпоточные насосы и как одноступенчатые или многоступенчатые насосы. В данной компоновке лопастное колесо насоса может располагаться между двумя подшипниками (насос с центральным расположением ротора относительно подшипников). Область применения данных насосов является весьма широкой, например, они применяются в нефтяной и газовой промышленности, а также в водном хозяйстве и в области электроэнергетики. Часто насосы с осевым разъемом выполняют для работы под высоким давлением или с высокой производительностью, подходящими для перекачки на большие высоты, подачи по водоводам и нефтяным трубопроводам или для опреснения воды с помощью обратного осмоса.
Естественно, уплотнение между нижней частью и крышкой корпуса, расположенное вдоль двух фланцев, является весьма важным для насосов с осевым разъемом. Здесь важно с одной стороны изолировать внутреннюю область насоса от окружающей среды, а с другой стороны, изолировать области внутри насоса, в которых отличающиеся давления создаются в рабочем состоянии, друг от друга, например, в случае многоступенчатых насосов.
Для уплотнения между нижней частью и крышкой общепринятым является вставление плоского уплотнения между двумя фланцами, в частности для вариантов с высоким давлением, при этом два фланца не имеют прямого контакта друг с другом в смонтированном состоянии, но вместо этого входят в контакт с двух сторон с плоским уплотнением. Такие плоские уплотнения требуют высокой предварительной нагрузки, в частности, для достижения требуемого высокого сжатия между нижней частью, крышкой и плоским уплотнением.
Альтернативная технология для уплотнения между нижней частью и крышкой, например, описанная в заявке WO-A-2014/083374, предусматривает установку фланцев нижней части и верхней часть напрямую одного на другой без уплотнения, проложенного между ними. Соответствующие поверхности двух фланцев при этом образуют уплотнительные поверхности, которые имеют прямой контакт друг с другом в смонтированном состоянии. Для данного решения, по меньшей мере, один паз под уплотнение обычно создается в нижней части или в крышке, или в нижней части и в крышке, причем паз под уплотнение проходит с обоих сторон вала по всей аксиальной длине насоса, и уплотнительный элемент в виде шнура, например, уплотнительный элемент в виде кольцевой прокладки круглого сечения вставляется в паз под уплотнение. После вставления уплотнительного элемента в виде шнура в паз под уплотнение нижнюю часть и крышку свинчивают в упор друг с другом так, что уплотнительные поверхности двух фланцев находятся в прямом контакте друг с другом, и уплотнительный элемент в виде шнура упруго деформируется в пазу под уплотнение для обеспечения при этом надежного уплотнения.
Поскольку плоское уплотнение не вставлено между фланцем нижней части и фланцем крышки в данном решении, винтовые соединения, с помощью которых нижнюю часть и крышку скрепляют друг с другом, должны нести значительно уменьшенную нагрузку. При этом получают ряд преимуществ: например, фланцы, которые образуют уплотнительные поверхности, можно выполнить значительно более тонкими и узкими, меньше материала требуется для фланцев, что дает экономию расходов и массы; можно применять винты и/или болты уменьшенного размера для свинчивания вместе нижней части и крышки, при этом винты и/или болты можно также расположить ближе к гидравлическому контуру. Кроме того, применение уплотнительного элемента в виде шнура допускает увеличенную деформацию корпуса в сравнении с вариантом применения плоских уплотнений. Данное является в частности предпочтительным для многоступенчатых насосов, поскольку протечку между областями с отличающимся давлением, присутствующими в насосе, можно значительно уменьшить или можно даже исключить.
Уплотнительные элементы обычно изготавливают из эластомера, например, применяемого для обычных кольцевых уплотнительных прокладок круглого сечения, например, нитрильного каучука или бутадиен-нитрильного каучука.
Для большинства вариантов применения создают несколько пазов под уплотнение, в каждый паз под уплотнение вставляют уплотнительный элемент в виде шнура. При этом, например, можно оборудовать внутренний уплотнительный элементом в виде шнура изолирующий область всасывания от области повышенного давления, и наружный уплотнительный элемент в виде шнура, изолирующий внутреннюю область насоса от внешней среды, то есть относительно давления окружающей среды. В частности, для многоступенчатых насосов можно создавать дополнительные пазы под уплотнение с соответствующими вставленными элементами в виде шнура для уплотнения друг от друга областей повышенного давления, в которых отличающиеся давления находятся в рабочем состоянии.
Для конструктивного исполнения таких уплотнений с уплотнительным элементом в виде шнура предпочтительным является индивидуальное конструктивное исполнение уплотнительных элементов в виде шнура, если возможно, замкнутой формы, то есть кольцеобразных уплотнительных элементов, поскольку соединительные или контактные точки между индивидуальными уплотнительными элементами могут давать протечки, в частности в насосах с высоким рабочим давлением, например, до 100 бар (10 МПа). Вместе с тем, по чисто конструктивным соображениям невозможно обеспечить совершенное уплотнение элементов, примыкающих друг к другу. Всегда существуют критические точки, на которых два индивидуальных уплотнительных элемента должны примыкать один к другому или соединяться друг с другом и где элементы должны взаимодействовать друг с другом для требуемого уплотнения.
Например, для многоступенчатого насоса внутренний уплотнительный элемент в виде шнура, который служит для уплотнения между двумя ступенями, должен соединяться с уплотнительным элементом, вставленным в наружный паз под уплотнение. Данное соединение должно быть надежным и в случае техобслуживания должно быть ремонтопригодным, не требующим больших затрат труда и финансовых затрат, а также специального инструмента.
Такая критическая точка в виде примера схематично показана на фиг. 1, в данной точке два уплотнительных элемента 101 и 103 в виде шнура находятся в контакте друг с другом в Т-образной соединительной точке. Уплотнительные элементы 101, 103 в виде шнура обычно имеют закругленное, в частности, круглое поперечное сечение. Плоская, то есть не криволинейная концевая поверхность 102 уплотнительного элемента 101 находится в контакте с криволинейной поверхностью 104 рубашки другого уплотнительного элемента 103 на Т-образной соединительной точке. При этом образуются по существу треугольные зоны 105, в которых два уплотнительных элемента 101 и 103 не имеют контакта. Данные зоны 105 могут стать причиной протечек, которые отрицательно влияют на эффективность уплотнительного устройства.
С учетом описанного уровня техники изобретением предложен насос с осевым разъемом для перемещения текучей среды, в котором уплотнение обеспечено также на соединительных точках между уплотнительными элементами.
Объект изобретения, удовлетворяющий условиям данной задачи, отличается наличием признаков по независимому пункту формулы изобретения.
Согласно изобретению предложен насос с осевым разъемом для перемещения текучей среды, имеющий корпус с осевым разъемом, который содержит нижнюю часть и крышку; при этом нижняя часть имеет первую уплотнительную поверхность, и крышка имеет вторую уплотнительную поверхность, при этом нижнюю часть и крышку можно скреплять друг с другом способом, где две уплотнительные поверхности имеют в прямой контакт друг с другом, при этом первый паз под уплотнение для приема первого уплотнительного элемента в виде шнура обеспечен в уплотнительных поверхностях, и второй паз под уплотнение обеспечен для приема второго уплотнительного элемента в виде шнура, второй паз под уплотнение соединен с первым пазом под уплотнение проемом, и при этом соединительный элемент обеспечен в проеме, причем соединительный элемент имеет два боковых выреза соответственно для приема одного из уплотнительных элементов в виде шнура, при этом вырезы расположены и выполнены так, что два уплотнительных элемента в виде шнура могут проходить по существу параллельно в зоне соединительного элемента.
При этом первый уплотнительный элемент в виде шнура предпочтительно вставлен в первый паз под уплотнение и второй уплотнительный элемент в виде шнура вставлен во второй паз под уплотнение, и каждый из двух боковых вырезов соединительного элемента соответственно принимает один из уплотнительных элементов в виде шнура.
Изобретение основано на заключении по описанию, приведенному выше со ссылкой на фиг. 1, что проблемы могут возникать в частности в таких контактных точках между двумя отдельными уплотнительными элементами, где плоская, то есть не криволинейная концевая поверхность одного уплотнительного элемента входит в контакт с криволинейной поверхностью, например, поверхностью рубашки второго уплотнительного элемента с круглым сечением. Данная геометрия приводит к уменьшению контактной поверхности между двумя уплотнительными элементами, так что протечки могут здесь возникать легко и просто.
Вследствие тот факта, что соединительный элемент с двумя боковыми вырезами обеспечен в проеме согласно изобретению, два уплотнительных элемента в виде шнура можно расположить параллельно друг другу и при этом значительно увеличить эффективную контактную площадь на соединительном элементе, что приводит к значительному улучшению действия уплотнения на данной соединительной точке. Таким образом, в частности, можно исключить вход в контакт плоской концевой поверхностью одного из уплотнительных элементов с криволинейной поверхностью другого уплотнительного элемента, фактически на Т-образной соединительной точке.
Через посредство конструктивного исполнения изобретения взаимодействие уплотнительных элементов можно значительно улучшить, обеспечив весьма надежное уплотнение между индивидуальными зонами насоса, в частности работающими с высокими давлениями.
Согласно предпочтительному варианту осуществления один из двух вырезов принимает прямой конец одного из уплотнительных элементов в виде шнура. Данное устройство может заменить Т-образную соединительную точку между двумя уплотнительными элементами в виде шнура. При том, что первый уплотнительный элемент вставлен в один из двух вырезов соединительного элемента и является непрерывным, конец второго уплотнительного элемента, проходящий перпендикулярно первому, направляется в другой вырез соединительного элемента и проходит в нем параллельно первому уплотнительному элементу.
В частности, предпочтительный признак состоит в том, что каждый из вырезов имеет внутренний контур, который повторяет поверхность соответствующего уплотнительного элемента в виде шнура. Благодаря данному признаку каждый уплотнительный элемент можно соответственно идеально посадить внутри контура выреза, получив при этом максимально возможную контактную поверхность и весьма надежное действие уплотнения.
На практике обнаружено, что предпочтительно вырезы в соединительном элементе имеют длину, по меньшей мере, трех диаметров вставленного уплотнительного элемента.
Согласно предпочтительному варианту осуществления каждый паз под уплотнение обеспечен в нижней части корпуса, что в частности упрощает изготовление и установку.
Предпочтительно, соединительный элемент изготовлен из пластика, например, по технологии литья под давлением.
Согласно предпочтительному варианту осуществления первый паз под уплотнение расположен для уплотнения внутренней области насоса от давления окружающей среды. Поскольку данный паз под уплотнение можно конструктивного исполнить непрерывным на всем отрезке аксиальной длины насоса, то есть без прерываний, можно при этом реализовать особо надежную изоляцию внутренней области насоса относительно окружающей среды.
Второй паз под уплотнение предпочтительно выполнен для уплотнения между собой двух областей повышенного давления в насосе, в которых отличающиеся давления возникают в рабочем состоянии.
Дополнительный предпочтительный признак состоит в том, что проем имеет вырез, который проходит параллельно продольной протяженности соединительного элемента.
Если необходимо, можно вставлять в данный вырез упругий предварительно нагружающий элемент, который прикладывает предварительную нагрузку, направленную наружу, на уплотнительный элемент в виде шнура. Данный признак дает преимущество достижения весьма надежного действия уплотнения с самого начала, уже при давлениях ниже рабочих, например, при пуске насоса. Кроме того, преимущество состоит в том, что при большой продолжительности работы насоса, когда деградация или другие изменения могут возникать в уплотнительном элементе в виде шнура, упругий предварительно нагружающий элемент компенсирует данные изменения и надежно прижимает уплотнительный элемент в упор к стенке паза под уплотнение.
Также во время монтажа насоса данный признак является предпочтительным, поскольку, например, свободный конец элемента в виде шнура практически закреплен в зоне проема и при этом удерживается требуемом положении.
Предпочтительно предварительно нагружающий элемент является упруго пружинящим и проходит параллельно уплотнительному элементу в виде шнура. В частности, предпочтительно предварительно нагружающий элемент выполнен, как пружина.
В отношении материала, предпочтительным является изготовление уплотнительных элементов из эластомера, в частности из нитрильного каучука, конкретно, из бутадиен-нитрильного каучука (БНК).
Насос, согласно изобретению, является подходящим для весьма высоких рабочих давлений и может предпочтительно иметь конструктивное исполнение центробежного насоса с расчетным давлением, по меньшей мере, 50 бар (5 МПа) и предпочтительно, по меньшей мере, 100 бар (10 МПа).
В предпочтительном варианте применения насос согласно изобретению выполнен, как многоступенчатый насос.
Дополнительные предпочтительные признаки и детали конструктивного исполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Изобретение описано подробно ниже в вариантах осуществления и со ссылкой на чертежи. На чертежах, выполненных частично в виде сечений, показано следующее.
На фиг. 1 схематично показана Т-образная контактная точка между двумя уплотнительными элементами.
На фиг. 2 показан в изометрии вариант осуществления насоса согласно изобретению, где крышка снята и показана условно.
На фиг. 3 показан вид сверху на нижнюю часть корпуса варианта осуществления фиг. 1.
На фиг. 4 схематично показана деталь I фиг. 3.
На фиг. 5 показан в изометрии вариант осуществления соединительного элемента.
На фиг. 6 показано сечение соединительного элемента с вставленными уплотнительными элементами.
На фиг. 7 показан вариант осуществления фиг. 2 на иллюстрации аналогичной фиг. 4.
На фиг. 2 показан в изометрии вариант осуществления насоса с осевым разъемом согласно изобретению, в целом обозначенный ссылочной позицией 1. Насос 1 содержит корпус 2 с осевым разъемом, который имеет нижнюю часть 21 и крышку 22. Для ясности крышка 22 на фиг. 2 снята и только условно показана. На фиг. 3 показан вид сверху на нижнюю часть 21 корпуса 2 данного варианта осуществления.
Корпус 2 содержит впуск 5 для всасывания текучей среды, подлежащей перекачке, а также выпуск 6 текучей среды. Насос 1 дополнительно содержит вращающийся вал 3, продольное направление которого образует аксиальное направление А., по меньшей мере, одно лопастное колесо 4 неподвижно закреплено для вращения на валу 3, в настоящем случае установлены два лопастных колеса 4, которые перемещают текучую среду от впуска 5 на выпуск 6. Кроме того, соответствующий подшипниковый узел 7 оборудован на обоих концах по аксиальному направлению насоса 1 для несения вала 3 насоса 1. Левый подшипниковый узел 7 (фиг. 1) кроме того снабжен муфтой 8 сцепления, которая может соединяться с не показанным приводом, передающим вращение на вал 3 насоса 1.
Термин насос с 1 осевым разъемом и/или корпус 2 с осевым разъемом в общем означает, что корпус 2 разделен параллельно продольному направлению вала 3, что означает, что он разделен в плоскости, включающей продольную ось вала 3.
Насос 1, показанный на фиг. 2 и фиг. 3, является многоступенчатым центробежным насосом с осевым разъемом, в данном примере, двухступенчатым центробежным насосом однопоточной конструкции с так называемым центральным расположением ротора относительно подшипников, при этом лопастные колеса 4 расположены между подшипниковыми узлами 7. Понятно, что изобретение не ограничено насосами данного типа, но также подходит для всех других насосов с корпусом 1 с осевым разъемом, например, одноступенчатых насосов, то есть насосов, имеющих только одно лопастное колесо 4, двухпоточных насосов одноступенчатой или многоступенчатой конструкции или насосов других типов, отличающихся от центробежных насосов.
В аксиальном направлении А, корпус 2 насоса 1 соответственно закрыт боковой крышкой 9, которая данном случае одновременно образует закрывающую/закупоривающую крышку камеры механического уплотнения вала.
Крышка 22 и нижняя часть 21 корпуса 2 находятся в прямом контакте друг с другом в смонтированном состоянии, при этом не создается плоское уплотнение между данными двумя частями, что должно предотвращать прямой контакт между нижней частью 21 и крышкой 22. Для данной цели нижняя часть 21 содержит первый фланец 211, который в смонтированном состоянии проходит в плоскости аксиального разделения корпуса 2, и его верхняя поверхность, как показано, образует первую уплотнительную поверхность 212. Аналогично, крышка 22 снабжена вторым фланцем 221, который проходит в смонтированном состоянии в плоскости аксиального разделения корпуса 2, и его нижняя поверхность, как показано (фиг. 1), образует вторую уплотнительную поверхность 222.
После установки крышки 22 на нижнюю часть 21 первая уплотнительная поверхность 212 и вторая уплотнительная поверхность 222 находятся в прямом контакте друг с другом для образования уплотненного соединения между нижней частью 21 и крышкой 22 корпуса 2. Первый паз 213 под уплотнение обеспечен в первой уплотнительной поверхности 212 нижней части 21, первый паз под уплотнение проходит от левой крышки 9, согласно иллюстрации, в аксиальном направлении А, следуя внутреннему контуру насоса 1 до крышки 9 с другой стороны. Данный первый паз 213 под уплотнение обеспечен с обеих сторон вала 3. Первый уплотнительный элемент 10 в виде шнура вставлен в первый паз 213 под уплотнение и проходит по всей длине первого паза 213 под уплотнение, уплотняя внутреннюю область насоса 1 от окружающей среды. Поэтому первый паз 213 под уплотнение также называют наружным пазом 213 под уплотнение. Первый уплотнительный элемент 10 в виде шнура обычно имеет круглое сечение, такое, например, как общеизвестные кольцевые прокладки круглого сечения. Естественно также возможно применение уплотнительного элемента в виде шнура с другим сечением, например, прямоугольным сечением и, в частности, с квадратным сечением. В данной связи первый уплотнительный элемент 10 выбирают такого диаметра, что до установки крышки элемент выступает из первого паза 213 под уплотнение. Во время установки крышки 22 на нижнюю часть 21, первый уплотнительный элемент 10 в виде шнура упруго деформируется и при этом обеспечивает надежное уплотнение между нижней частью 21 и крышкой 22 корпуса 2.
Крепят крышку 22 на нижнюю часть 21 предпочтительно с помощью болтов или винтов, которые входят в зацепление, проходя через отверстия или резьбовые отверстия (не указаны ссылочными позициями на фиг. 1 и фиг. 2), созданные в первой уплотнительной поверхности 212, таким образом нижняя часть 21 и крышка 22 стягиваются в упор друг другу и герметично скрепляются вместе винтами.
В настоящем варианте осуществления насос 1 выполнен, как двухступенчатый центробежный насос. При этом внутри насоса 1 имеется множество областей повышенного давления, в которых отличающиеся давления существуют в рабочем состоянии (см. фиг. 3).В области 15 всасывания насоса 1 создается давление всасывания, которое присутствует на впуске 5 насоса 1; в области 16 выпуска создается давление подачи с помощью которого текучая среда подается на выпуск 6 насоса. В промежуточной области 17 присутствует промежуточное давление, величина которого находится между давлением всасывания и давлением подачи. В случае двухступенчатого насоса 1 текучая среда, подлежащая перекачке, пришедшая из впуска 5, перемещается показанным правым лопастным колесом 4 первой ступени в промежуточное область 17 и здесь создается ее промежуточное давление. Из промежуточной области 17 показанное левым лопастное колесо 4 второй ступени перемещает текучую среду в пространство 16 выпуска, где текучая среда находится под давлением подачи и подается на выпуск 6 насоса 1.
Дополнительные пазы под уплотнение созданы для уплотнения между областями с отличающимся давлением в насосе 1. По меньшей мере, один второй паз 214 под уплотнение обеспечен в нижней части 21, который также называют внутренним пазом 214 под уплотнение, поскольку он служит для уплотнения между областями с отличающимся давлением в насосе, в настоящем варианте осуществления второй паз 214 под уплотнение служит для уплотнения между области 15 всасывания и промежуточной областью 17. Как показано на фиг. 3 второй паз 214 под уплотнение аналогично обеспечен с двух сторон от вала 3. Второй уплотнительный элемент в виде шнура 11 вставлен во второй паз 214 под уплотнение, причем второй уплотнительный элемент в виде шнура проходит по всей длине второго паза 214 под уплотнение. Второй уплотнительный элемент в виде шнура 11 обычно имеет круглое сечение такое, например, как у известных общепринятых кольцевых прокладок круглого сечения. Естественно возможно создание второго уплотнительного элемента в виде шнура с отличающимся сечением, например, прямоугольным сечением и в частности квадратным сечением. При этом второй уплотнительный элемент в виде шнура 11 выполняют с таким диаметром, что он выступает за границу второго паза 214 под уплотнение в состоянии до сборки. Вовремя установки крышки 22 на нижнюю часть 21 второй уплотнительный элемент в виде шнура упруго деформируется, и при этом обеспечивает надежное уплотнение между областью 15 всасывания и промежуточной областью 17.
Альтернативно также возможно создание первого и/или второго паза 213 под уплотнение, а также дополнительных пазов под уплотнение в крышке 22 корпуса 2, или создание такого паза/таких пазов как в нижней части 21 так и в крышке 22. По соображениям изготовления и установки предпочтительным является создание всех пазов 213, 214 под уплотнение только в нижней части 21.
Как показано в частности на фиг. 3, второй паз 214 под уплотнение проходит в радиальном направлении перпендикулярно аксиальному направлению. Второй паз 214 под уплотнение соединен с первым пазом 213 под уплотнение проемом 20, так что два уплотнительных элемента 10 и 11 могут взаимодействовать и/или соединяться друг с другом. Данное описано подробно ниже. Для данной целина фиг. 4 представлена с увеличением и схематично деталь I фиг. 3, показывающая зоны проема 2 0 второго паза 214 под уплотнение, проходящего в первый паз 213 под уплотнение. Для ясности первый и второй уплотнительный элемент 10 и/или 11 в виде шнура показаны соответственно заштрихованными на фиг. 4.
Согласно изобретению, в проеме 20 обеспечен соединительный элемент 50. Для ясности на фиг. 5 показан в изометрии вариант осуществления соединительного элемента 50 и на фиг. 6 показано сечение соединительного элемента 50, где два уплотнительных элемента 10, 11 в виде шнура вставлены в соединительный элемент 50 на фиг. 6.
Соединительный элемент 50 имеет прямоугольную нижнюю сторону 53 и прямоугольную верхнюю сторону 52 проходящие на нем параллельно, которые соединены двумя концевыми поверхностями 54. Элемент имеет длину L. Соединительный элемент 50 имеет два боковых выреза 51, которые соответственно проходят по всей длине L между концевыми поверхностями 54. Боковые вырезы 51 каждый выполнен для приема одного из уплотнительных элементов 10 и/или 11 в виде шнура, причем вырезы в зависимости от уплотнительного элемента можно выполнять идентичными или отличающимися друг от друга. Два боковых выреза 51 проходят параллельно друг другу, при этом два уплотнительных элемента 10 и/или 11 в виде шнура лежат параллельно или, по существу, параллельно друг другу после их вставления в вырезы 51 в зоне соединительной детали 50.
Каждый из боковых вырезов 51 соединительного элемента 50 имеет внутренний контур 55 который соответственно следует поверхности 12 и/или 13 рубашки каждого из первого и/или второго уплотнительного элемента 10 и/или 11 в виде шнура, которые вставлены в вырез 51. Если, например, уплотнительные элементы 10, 12 имеют круглое сечение, как показано на фиг. 6, внутренний контур 55 выреза 51 перпендикулярный продольной оси выреза 51 образован половиной окружности с радиусом кривизны, по существу, соответствующим радиусу кривизны сечения уплотнительного элемента 10, 11.
При данном признаке создается максимально возможная контактная площадь между соответствующим уплотнительным элементом 10, 11 и соединительной деталью 50.
Глубину Τ выреза 51, измеренную перпендикулярно его продольной оси, можно выбирать в зависимости от варианта применения. Для уплотнительных элементов 10, 11 круглого сечения установлено, что практически достаточным является контакт выреза 51 самое большее с половиной, предпочтительно меньше чем с половиной поверхности 12, 13 рубашки первого и/или второго уплотнительных элементов 10, 11. В зависимости от варианта применения и конструктивного исполнения соответствующего уплотнительного элемента глубина Τ может отличаться в двух вырезах 51. Также кривизна внутреннего контура 55 может отличаться в двух вырезах 51. В настоящем варианте осуществления глубина Τ и кривизна внутреннего контура 55 является одинаковой в двух вырезах 51.
Как показано на фиг. 4 расширение 60 двух пазов 213, 214 под уплотнение создано в зоне проема 20, в которую можно вставлять соединительный элемент 50. Первый элемент 10 в виде шнура является непрерывным в зоне соединительного элемента 50, данное значит, что его не требуется резать на части или совершать с ним другие манипуляции, нужно просто вставлять в соответствующий вырез 51.
Второй уплотнительный элемент в виде шнура 11 имеет конец 14 в зоне проема 20. Данный прямой конец 14 вставлен в другой один из двух вырезов 51 и при этом проходит параллельно первому уплотнительному элементу 10 в виде шнура в зоне соединительного элемента 50. Второму уплотнительному элементу 11 придают такие размеры по длине, что предпочтительно его конец 14 заканчивается, по существу, заподлицо с концевой поверхностью 54 соединительного элемента 50 после вставления в вырез 51. При этом как максимально возможная площадь контакта для уплотнения создается между соответствующими уплотнительными элементами 10, 11 и вырезом 51, их принимающим.
Устройство, пример которого показан на фиг. 4, обеспечивает замену в ином случае Т-образных соединений или контактных точек между отдельными уплотнительными элементами 10,11 с помощью весьма надежного уплотнительного соединения, в котором два уплотнительных элемента 10, 11 направлены параллельно друг другу в зоне проема 20.
В рабочем состоянии, как показано на иллюстрации, с правой стороны от второго уплотнительного элемента в виде шнура 11 имеется давление Р1, которое меньше давления Р2 с левой стороны, когда такое давление присутствует. Согласно иллюстрации, снаружи корпуса 2 присутствует давление Р0 окружающей среды и/или атмосферное давление, показанное снизу от первого уплотнительного элемента 10. С одной стороны, два уплотнительных элемента 10, 11 прижимаются в упор к стенке первого и/или второго паза 213, 214 под уплотнение, в режиме уплотнения вследствие перепадов давления, с другой стороны, перепад давления прижимает второй уплотнительный элемент 11 в упор к внутреннему контуру 55 выреза 51, при этом действующая сила, приложенная соединительным элементом 50 также прикладывается на первый уплотнительный элемент 10, который при этом прижимается в упор к стенке первого паза 213 под уплотнение.
Подходящую длину L для соединительного элемента 50 получают в зависимости от варианта применения; вместе с тем, на практике подтверждено, что оптимальной для каждого выреза 51 является длина L не меньше трех диаметров вставленного уплотнительного элемента 10 и/или 11.
Соединительный элемент 50 предпочтительно изготовлен из пластика и может, например, являться частью, выполненной литьем под давлением. Притом что придание формы соединительному элементу 50 является в первую очередь важным для надежного по возможности контакта с соответствующим уплотнительным элементом 10 и/или 11, все равно может являться предпочтительным, упруго деформирующийся соединительный элемент 50.
Для первого уплотнительного элемента 10 в виде шнура, а также для второго уплотнительного элемента в виде шнура 11 подходят все известные материалы, которые можно применять для таких уплотнений, в частности эластомеры, например, нитрильный каучук и в особенности бутадиен-нитрильный каучук.
На фиг. 7 специально показан особенно предпочтительный вариант для конструктивного исполнения насоса 1 согласно изобретению, аналогичный показанному на фиг. 4. Ниже поэтому описаны только отличия данного варианта осуществления. Иначе говоря, приведенные выше описания являются действительными, как идентичные или аналогичные также для данного варианта. Ссылочные позиции для аналогичных частей или частей с аналогичными функциями являются идентичными.
В варианте, показанном на фиг. 7, проем 20 дополнительно имеет вырез 70, который проходит параллельно продольной оси и/или продольному расширению соединительного элемента 50. Упругий предварительно нагружающий элемент 71 предпочтительно вставлен в вырез 70 и прикладывает предварительную нагрузку в данном случае на второй уплотнительный элемент в виде шнура 11. Данная предварительная нагрузка передается через соединительный элемент 50 также на другой, в данном случае, первый уплотнительный элемент 10. Устройство предварительно нагружающего элемента 71 и/или выреза 70 при этом подбирают так, что предварительная нагрузка, создается в направлении к пониженному давлению, то есть вниз на фиг. 7. Предпочтительно предварительно нагружающий элемент 71 является пружинящим и, в частности, выполненным, как пружина. Пружина 71 проходит параллельно второму уплотнительному элементу в виде шнура 11 и имеет размеры с шириной в радиальном направлении больше ширины D выреза 70.
Вариант с предварительно нагружающим элементом 71 обеспечивает ряд преимуществ. Во время работы насоса 1 предварительно нагружающий элемент 71 обеспечивает дополнительное приложение силы, так что при малых рабочих давлениях, например, припуске насоса 1, сразу реализуется достаточное эффективное уплотнение между корпусом 2 насоса 1 и окружающей средой и/или между областью 15 всасывания и промежуточной областью 17. Также 1 предварительно нагружающий элемент 71 является предпочтительным при длительной работе насоса. Если деградация, усталостные, другие изменения или износ возникают в уплотнительных элементах 10 и/или 11 в виде шнура с увеличением продолжительности работы насоса 1, их может компенсировать действие предварительно нагружающего элемента 71, который надежно прижимает уплотнительные элементы в 10 и/или 11 виде шнура в упор к соединительному элементу 50 и/или стенке паза 214 под уплотнение.
Улучшенное действие уплотнения на соединительной точке между индивидуальными уплотнительными элементами 10, 11, является предпочтительным, также учитывая максимально высокое возможное рабочее давление насоса 1. Таким образом, насос 1 можно, например, конструировать в варианте осуществления, как центробежный насос с расчетным давлением, по меньшей мере, 50 бар (5 МПа) и предпочтительно, по меньшей мере, 100 бар (10 МПа).
Хотя изобретение описано подробно только для соединительной точки между двумя отдельными уплотнительными элементами, естественно понятно, что уплотнение можно реализовать идентично или аналогично на других или дополнительных соединительных или контактных точках между уплотнительными элементами. Естественно, изобретение также подходит для многоступенчатых насосов с числом ступеней больше двух.
1. Насос с осевым разъемом для перемещения текучей среды, имеющий корпус (2) с осевым разъемом, содержащий нижнюю часть (21) и крышку (22), при этом нижняя часть (21) имеет первую уплотнительную поверхность (212), и крышка (22) имеет вторую уплотнительную поверхность (222), при этом нижняя часть (21) и крышка (22) выполнены с возможностью скрепления друг с другом так, что две уплотнительные поверхности (212, 222) имеют непосредственный контакт друг с другом, при этом в уплотнительных поверхностях (212, 222) имеется первый паз (213) под уплотнение для приема первого уплотнительного элемента (10) в виде шнура, и имеется второй паз (214) под уплотнение для приема второго уплотнительного элемента (11) в виде шнура, причем второй паз (214) под уплотнение соединен с первым пазом (213) под уплотнение через проем (20), отличающийся тем, что в проеме (20) имеется соединительный элемент (50), причем соединительный элемент имеет два боковых выреза (51) для приема соответствующего одного из уплотнительных элементов (10, 11) в виде шнура, при этом вырезы (51) расположены и выполнены так, что два уплотнительных элемента (10, 11) в виде шнура могут проходить по существу параллельно в зоне соединительных элементов (50).
2. Насос по п. 1, в котором первый уплотнительный элемент (10) в виде шнура вставлен в первый паз (213) под уплотнение, и второй уплотнительный элемент (11) в виде шнура вставлен во второй паз (214) под уплотнение, и в котором каждый из двух боковых вырезов (51) соединительного элемента (50) выполнен с возможностью принимать соответственно один из уплотнительных элементов (10, 11) в виде шнура.
3. Насос по одному из предшествующих пунктов, в котором один из двух вырезов (51) выполнен с возможностью приема прямого конца (14) одного из уплотнительных элементов (10, 11) в виде шнура.
4. Насос по п. 1 или 2, в котором каждый из вырезов (51) имеет внутренний контур (55), соответственно повторяющий поверхность (12, 13) рубашки соответствующего уплотнительного элемента (10, 11) в виде шнура.
5. Насос по п. 1 или 2, в котором вырезы (50) соответственно имеют длину (L) в соединительном элементе (50), длина составляет, по меньшей мере, три диаметра вставленного уплотнительного элемента (10, 11).
6. Насос по п. 1 или 2, в котором каждый паз под уплотнение (213, 214) обеспечен в нижней части (21) корпуса (2).
7. Насос по п. 1 или 2, в котором соединительный элемент (50) изготовлен из пластика.
8. Насос по п. 1 или 2, в котором первый паз (213) под уплотнение расположен с возможностью уплотнения внутренней области насоса от давления окружающей среды.
9. Насос по п. 1 или 2, в котором второй паз (214) под уплотнение расположен с возможностью уплотнения между двумя областями (15, 17) повышенного давления в насосе, причем области с повышенным давлением имеют различные давления в рабочем состоянии.
10. Насос по п. 1 или 2, в котором проем (20) имеет вырез (70), проходящий параллельно продольной протяженности соединительного элемента (50).
11. Насос по п. 10, в котором упругий предварительно нагружающий элемент (71) вставлен в вырез (70), причем упругий предварительно нагружающий элемент выполнен с возможностью приложения предварительной нагрузки на один из уплотнительных элементов (11) в виде шнура.
12. Насос по п. 11, в котором предварительно нагружающий элемент (71) является упруго пружинящим и проходит параллельно одному из уплотнительных элементов (11) в виде шнура и предпочтительно выполнен в виде пружины (71).
13. Насос по п. 1 или 2, в котором уплотнительный элемент (10, 11) в виде шнура выполнен из эластомера, в частности из нитрильного каучука, конкретно из бутадиен-нитрильного каучука.
14. Насос по п. 1 или 2, выполненный как центробежный насос, имеющий расчетное давление, по меньшей мере, 50 бар (5 МПа) и предпочтительно, по меньшей мере, 100 бар (10 МПа).
15. Насос по п. 1 или 2, выполненный как многоступенчатый насос.
