Уплотнительные устройства - Макаров Г.В.
Скачать (прямая ссылка):
рис. 90, а.
Как видно из этого графика, с помощью частичного отвода жидкости можно понизить давление в полости уплотнений, например, в 5—10 и более раз по сравнению с давлением в рабочем цилиндре. Величина отводимой жидкости должна учитываться при расчете, гидравлического агрегата.
156
Эффективность гидродинамической защиты при ламинарном истечении жидкости в зазоре
Перепад давлений в зазоре (рис. 89), вызванный потерями на жидкостное трение,
\2r\QyL AP = P-Py=-^r-.
Перепад давлений в отводящем канале или трубопроводе
128 TjQyL2
Py-P2 =
4
2
где L2 — длина соединительного трубопровода; d2 — внутренний диаметр трубопровода; Qy — объем протекающей жидкости.
Приняв р2 = 0, получим
?•=¦ + <|2°)
•р» . ру L
График изменения ¦— в зависимости от и -j— при ламинарном истечении представлен на рис. 90, б.
Как видно из графика, и в этом случае вполне возможно надежное понижение давления перед уплотнением в 5—10 и более раз.
Определение расхода жидкости при частичном отводе при турбулентном движении жидкости із зазоре
Из уравнения непрерывности потока получим
S ±ui S2U2 Qy*
Подставляя значение U2 в выражение ру, имеем
*2 -
pY- 2g U
Выражая Qy и подставляя значение ру из уравнения (119), получим
і
1 +
т\
k2 V O1
Утечка жидкости пропорциональна Y P•
При ламинарном истечении утечка пропорциональна давлению. Учитывая производительность гидронасосов Qrtl от 9 до 780 л/мин и допуская утечки Qy до 10% от Qrll при перепаде давлений Ар от 200 до 1000 кгс/см2, получаем сравнительно малые значения допускаемых зазоров, в отдельных случаях трудно технически реализуемые.
157
Чтобы сделать приемлемым частичный отвод жидкости из полости уплотнений для различных агрегатов, необходимо иметь малые утечки, допустимые для изготовляемых машин, решить задачу уменьшения и регулирования утечек, с тем чтобы при увеличении давления утечки практически не увеличивались. С этой целью нами было предложено и исследовано гидродинамическое уплотнение с деформируемой втулкой и частичным отводом жидкости.
31. ЩЕЛЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ С РЕГУЛИРУЕМОЙ УТЕЧКОЙ
Гидродинамическое уплотнение с деформируемой втулкой и с частичным отводом жидкости
Гидродинамическое уплотнение предназначено для запирания жидкости высокого давления (например, до 1000 кгс/см2) в подвижных соединениях при длительной непрерывной работе. Через гидродинамическое уплотнение заранее предусматривается протекание незначительного объема жидкости, необходимого для обеспечения жидкостного трения в подвижном соединении (для работы без нагрева и получения высокого к. п. д. агрегата). В уплотнении для регулирования объема утечки жидкости используется разность наружного и внутреннего давлений на поверхностях металлической втулки.
На рис. 91 изображено гидродинамическое уплотнение штока и поршня. Рассмотрим уплотнение штока.
Для уплотнения используется металлическая (например, латунная) втулка 4, которая на неподвижной поверхности уплотнена резиновым кольцом круглого поперечного сечения 5 и таким же кольцом 2.
К наружной поверхности через отверстия 3 в кольцевой проточке 6 подводится рабочая жидкость с давлением р±. Втулка изготовлена с минимальным зазором (по обмеру штока), через этот зазор и устремляется запираемая жидкость.
Часть проходящей между штоком и втулкой жидкости проходит через отверстия 5, заполняет пространство между втулкой и стенками цилиндра и создает давление pv Остальная жидкость проходит в специальный сборник и по соединительной трубке отводится обратно к насосу.
Для предохранения от вытекания жидкости наружу по штоку в левой части втулки 4 в специальной канавке располагаются контактные уплотнения / и 7, которые работают при давлении, близком к атмосферному. При другом способе удаления проникающей через зазор между втулкой 4 и штоком жидкости уплотнения 1 и 7 могут не применяться, втулка 4 при этом будет меньшей длины.
158
При течении жидкости в малом зазоре — между втулкой 4 и штоком — происходит потеря давления по длине втулки. При этом на некотором расстоянии по длине втулки создается положительная разность давлений рг и рх, действующих на втулку изнутри (примерная эпюра распределения указанных давлений по длине втулки приведена на рис. 91).
По мере увеличения давления в цилиндре увеличиваются разность давлений P1 — рх на участке за отверстиями 3 и прогиб втулки, зазор же между втулкой и штоком уменьшается.
Необходимая разность давлений на наружной и внутренней поверхностях втулки 4 в зависимости от рабочего давления р
^VY WmL 7 2 'Lр} 6Ii J V TlMr pj т Сї. I fi I fi P J І! Iltf Ifi т УУ/Л Л
L If h L
Рис. 91. Уплотнение с деформируемой втулкой для поршня и штока
и размеров втулки может регулироваться изменением размера I19 определяющего положение проточки 6 и отверстий 3.
Для высоких давлений, например свыше 300 кгс/см2, избыточное давление становится большим и во избежание появления нагрева уплотнения и цилиндра необходимо увеличивать размер I1.
