г. Москва, проезд Серебрякова, 2к1, этаж 8, офис 7
Ежедневно 10:00 - 18:00
Заказать звонок
Войти
Телефоны
+7 495-181-51-97
Основной офис и склад

Высокоскоростные уплотнения

12 янв 2023
Для таких высокоскоростных машин как насосы, компрессоры и турбины, необходимы специальные уплотнения.

       При скоростях скольжения ʋg до 25 м/с в торцовых уплотнениях можно применять распорные пружины, монтируемые с возможностью вращения, а при скоростях до 35 м/с — те же пружины с направляющими. Вследствие влияния центробежных сил и обусловленных этим нарушений работоспособности при более высоких скоростях пру­жины должны быть неподвижными. При высоких частотах вра­щения следует придерживаться принципа поддержания на мини­мально возможном уровне вибраций и дисбаланса вращающихся масс. На рис. 161 показано неподвижное торцовое уплотнение компрессора с плавающим промежуточным кольцом. Вал ком­прессора вращается с частотой п = 11 200 об/мин.

      Зазор между валом и промежуточным кольцом 2 составляет около 1 мм. Однако ожидаемое снижение частоты вращения в ре­зультате применения плавающих промежуточных колец (согласно данным Элонки кольцо уменьшило бы скорость скольжения наполовину), не реализуется. Да и теоретически это возможно лишь при равенстве коэффициентов трения сцепления и скольже­ния (практически первый в большинстве случаев больше второго).

      Стробоскопическими исследованиями это однозначно подтвер­ждено и для случая применения нескольких промежуточных колец. Преимущество их заключается, однако, в улучшении отвода теп­лоты. Если, например, поверхности, образующие уплотнительный зазор № 1, нагреваются при вращении (кольцо 2 принимаем непод­вижным) до такой степени, что трение между ними становится большим, чем сцепление в неподвижном зазоре № 2, то начинает также вращаться промежуточное кольцо 2, тогда как в зазоре №1 скольжение прекращается. Такого рода периодические изменения способствуют падежной работе уплотнения при высокой темпе­ратуре, однако, утечки при этом возрастают.


     На рис. 162 показано неподвижно закрепленное уплотнение высокоскоростного вала, которое также отличается весьма малой шириной контакта. Давление смазывающе-охлаждающе-запирающего масла р3 на 2—3,5 кгс/см2 превышает давление газа р1= 70 кгс/см2. В отличие от показанных на рис. 161 и 162 одинар­ных торцовых уплотнений на рис. 163 приведено гидродинамиче­ское уплотнение двойного действия, работающее при высоких скоростях.

     Несмотря на высокую концентричность и неплоскостность вра­щающихся контрколец 2, их целесообразно изготовлять из легко изнашивающегося материала, в данном случае угля, поскольку приработка уплотнений при этом происходит быстрее. При исполь­зовании в качестве запирающих жидкостей масел необходимо, что­бы они имели минимально возможные показатели вязкости, рас­творимости газов и склонности к коксованию. При высокой рабо­чей температуре уплотнительных колец запирающая среда должна испаряться по возможности без остатка.

     Часто бывает невозможно обойтись без синтетических сред, например, полигликоля. Циркуляционные расходы охлаждающей среды в высокоскоростных уплотнениях весьма велики — около 50—100 л/мин. При этом следует учесть, что потери, связанные с турбулентностью в вихрях Тэйлора, гораздо больше, чем при трении торцовых поверхностей. Высота зазора в пространстве для завихрения 6 должна составлять величину 7,5-10 мм. С отклонением от этих значений в обе стороны обычно увеличиваются потери на барботаж.

     В уплотнении, показанном на рис. 163, при использовании масла с вязкостью 3—4° С при 50° С потери составили около 20 л. с. При высоких скоростях скольжения следует ожидать дополнительного пенообразования и растворения газа в масле. Вследствие большой разницы в плотностях жидко­сти и газа его пузырьки окружают уплотнение, вызывая его пере­грев и сухое трение. При пуске в эксплуатацию необходимо по­заботиться о хорошей вентиляции. Направляющие пластины 5 увеличивают скорость и делают более благоприятным направле­ние потока запирающей среды; это позволяет вымывать более на­гретые и, возможно, насыщенные газом кольцевые объемы. В кри­тических зонах скорость потока должна быть увеличена до 10 м/с.

     Наряду с обеспечением достаточной механической прочности необходимо уделять внимание, в частности, и тепловым характе­ристикам материалов с точки зрения оптимальных условий от­вода теплоты. Проблемы выбора материалов при очень высоких скоростях скольжения рассмотрены Глэзером и Алленом, а также Ташенбергом и его коллегами. Основную опасность для торцовых уплотнений, работающих с высокой частотой враще­ния, представляет превышение допустимых рабочих температур, при котором происходит возникновение деформации и трещин, а также образуются отложения в виде нагара и продуктов крекинга. С увеличением скорости скольжения утечки резко возрастают.



Источник: Майер Э. Торцовые уплотнения. Пер. с нем.