Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
Охлаждение центробежных уплотнений
P0 10 ,кгс 25 \
^nped'
,,,кгс/см*
20
15
10
/
'У / /
у /, А
/
т
300
200
100
10 20
30 , UO п 10',о0/м
Рис. 76. График изменения осевого усилия, воспринимаемого диском центробежного уплотнения при P = =PnpeA и отсутствии течи:
значения
и
Pn
1 — значения Pq; 2
кпред
Рассмотрим установившийся тепловой режим. Для охлаждения уплотнений используется отвод через уплотнение части запираемой жидкости.
Количество тепла, выделяющегося в уплотнении в единицу времени,
<?,=¦ ккал/4. (108)
Это тепло при установившемся режиме идет на нагрев протекающей мимо диска жидкости и на отдачу тепла от корпуса уплотнений в окружающее пространство (воздух)
Q2 Qhc Н~ Qn ср
или
Q2 = (Vy) Cp (/вых - U + aS (tK - ;возд), (109)
5* 131
где Q3k — количество тепла, идущего на нагрев жидкости; Qncp — количество тепла, передаваемого от корпуса уплотнений в окружающее пространство; V — объем отводимой жидкости, протекающей мимо уплотнения в единицу времени; tK — температура корпуса уплотнения; tBhlx — температура вытекающей из уплотнения жидкости; tDX — температура жидкости, подводимой к центробежному уплотнению; ср — удельная теплоемкость жидкости; у — удельный вес жидкости; а — коэффициент теплоотдачи от корпуса уплотнения; S — поверхность корпуса уплотнения, через которую передается тепло от уплотнения к окружающей среде.
Коэффициент теплоотдачи а зависит от скорости движения воздуха.
Решая совместно уравнения (108) и (109), определим необходимое количество жидкости, отводимой для охлаждения уплотнения,
Y z=z 8»43IAlrQ Vk ^возд) одЗуц (HO)
YcP (^ВЫХ ^bx)
Если принять Qncp = 0, то
8,4с .
У Cp (?вых — ^bx)
V = - AffiAMa м3/ч.
24. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ВИНТОКАНАВОЧНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ
Винтоканавочные уплотнения находят применение в соединениях при больших скоростях вращения.
Эти уплотнения применяются в агрегатах с односторонним направлением вращения валов.
При вращении вала с нарезанными на нем винтовыми канавками происходит откачка в рабочую полость жидкости, поступившей в полость уплотнений.
Схема винтоканавочного уплотнения представлена на рис. 77.
При вращении вала и наличии перепада давлений по длине уплотнения Ар утечка жидкости через уплотнение
Q = Qi + Q2 — Qs,
где Q1*— утечка жидкости через за-, зор s; Q2—утечка жидкости через винтовую канавку; Q3—возврат жидкости через винтовую канавку при вращении вала, благодаря переносу жидкости поверхностью вала.
Принимая, что движение потока ламинарное ^при Re = <3
< ReKp), рассмотрим значения Q1, Q2 и Qe-
Рис. 77. Схема винтоканавочного уплотнения
132
Расход жидкости через диаметральный зазор 2s
k3ndsz Ap
Qi
12 TtL
где ?э"= 1-г-2,5—коэффициент, учитывающий эксцентричное расположение вала относительно расточки; Ap — потери давления на жидкостное трение; г] — динамический коэффициент вязкости.
Расход жидкости через винтовую канавку согласно формуле Буссинека для трубы прямоугольного сечения
. kcaH Ap
Q2
12т\1
где I =
Sin ф
длина~"канавки; і—число заходов резьбы; k-
коэффициент, зависящий от отношения сторон прямоугольника
4- (рис- 78)-
Возврат жидкости по канавке, обусловленный относительным движением ее стенок, согласно исследованиям В. А. Зотова [27]
31?2пас sin ф
Q;
120/1
(-f+'H'+K+Oi]’
Рис. 78. Зависимость коэффициента k от соотношения
а
сторон прямоугольника —
где Yi — число оборотов вала в минуту;
A, dy а, с, St ср — конструктивные размеры уплотнения.
Направление вращения вала должно быть противоположным направлению винтовой линии канавки.
Принимая общий расход жидкости через уплотнения равным нулю, определим значения Ap и п, при которых отсутствует утечка жидкости. В этом случае Q1 + Q2— Qe = 0.
После подстановки выражений Ql9 Q2 и Q3 и соответствующих преобразований получаем
^ = C1,
(111)
где
C1 =
6 ас sin ф L
10 h
(^+‘Л‘+(^+0-9
Рассмотренное уплотнение проверено экспериментально [27] при d = 27 мм; п = 0-^10 000 об/мин; Ap = 0ч-15 кгс/см2; t = 15-ь70° С; s = 0,07 мм; ф = 3°ч-14° 30', а также авхором данной книги при d = 95 мм, п = О-ьЗООО об/мин; s = 0,06 мм; Ap = Оч-б кгс/см2.
133
Размеры уплотнений приводятся также в работе В. Н. Kokii-чева [33].
Для уплотнений может применяться многозаходная резьба. Изменение предельных давлений для винтоканавочных уплотнений при диаметре вала 95 мм и радиальном зазоре s = 0,06ч-ч~0,07 мм, полученных опытным путем, приведено на рис. 79.
Винтоканавочные уплотнения при наличии давления не обеспечивают герметичности соединения при отсутствии вращения, поэтому они должны применяться в сочетании с контактными
Ра»»-*™/0”*
р, КГС /CM 2
150
100
50
0
Ю ZO 30 UO 50 vtH/c
Рис. 79. Зависимость предельных давлений жидкости от скорости вала (опытные данные) при температуре 20° С:
1 — веретенное масло 3; 2 — масло
АМГ-10
Рис. 80. Зависимость допускаемого предельного давления жидкости от скорости вала:
