Фізична модель і розрахунок торцового сальникового ущільнення

DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.04.045
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Випуск Том 23, № 4, 2020 (грудень)
Сторінки 45–51

 

Автор

С. С. Шевченко, Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України (03164, Україна, м. Київ, вул. Генерала Наумова, 15), e-mail: s.shevchenko@united.productions, ORCID: 0000-0002-5425-9259

 

Анотація

Підвищення надійності і ресурсу ущільнень валів динамічних насосів є найважливішою вимогою під час їх створення. Найбільш поширеним типом ущільнень залишаються традиційні сальникові ущільнення, які являють собою вузли з регульованим витоком і періодично відновлюються в процесі експлуатації. Радикальною зміною конструкції традиційного сальникового ущільнення є перехід до торцового сальникового ущільнення з постійним тиском на набивання. Показано, що торцові сальникові ущільнення можуть успішно поєднувати в собі переваги механічних торцових ущільнень із простотою і порівняно низькою вартістю традиційних сальникових. Механічне торцове ущільнення, в якому одне з ущільнюючих кілець замінено сальниковою набивкою, має переваги, які суттєво розширюють сферу застосування традиційних сальникових ущільнень. Описано схему і фізичну модель роботи торцового сальникового ущільнення. В процесі роботи ущільнення набивка відтісняється від відповідної металевої поверхні тиском середовища. При цьому утворюється конфузорний зазор, протяжність якого пропорційна відношенню тиску, що ущільнюється до тиску попереднього стиснення набивки. Наведено розрахунок розподілу гідростатичного тиску і зазору по радіусу торцового стику ущільнення. Нерівномірність контактного тиску по радіусу, що обумовлена віджимом набивки ущільнюваним тиском на вхідній ділянці, викликає передчасний знос перевантажених областей контактних поверхонь. Запропоновано вирази для оцінки втрат потужності на тертя в торцовому сальниковому ущільненні. Показано, що ці втрати істотно нижче порівняно з втратами потужності тертя в традиційному сальниковому ущільненні. Проведено оцінку теплового стану торцового сальникового ущільнення. Отримано вираз для визначення витоку, який забезпечує середню температуру на контактній поверхні, що не перевищує допустимого значення. Дослідження показали, що коефіцієнт навантаження торцових сальникових ущільнень, на відміну від механічних торцових ущільнень, повинен бути близький до одиниці. Отримані залежності дозволяють виконувати розрахунок торцових сальникових ущільнень на етапі їх проектування.

 

Ключові слова: торцове сальникове ущільнення, фізична модель, розподіл контактного тиску, особливості проектування.

 

Література

  1. Mahoney Ph. How can I compare the performance of pump packing? Pumps & Systems. 2012. No. 6. P. 104–107.
  2. Champion P. Sealing is believing. World Pumps. 2003. No. 437. P. 24–27. https://doi.org/10.1016/S0262-1762(03)90134-9.
  3. Martsinkowsky V., Gaft J., Gawlinsky M. Contemporary Tendencies of the Gland Packings Improvement. Seals and Sealing Technology in Machines and Devices: Proc. VIII Intern. Conf., Wroclaw, 1998. P. 151–165.
  4. Marzinkovski W., Gaft J., Sсhewtschenko S. Konstruktionen und Berechnung der Dichtungen mit Schwimmringen. Untersuchung und Anwendung von Dichtelementen: XII Intern. Dichtungskolloquium. Vulkan-Verlag, Essen, 2001. P. 147–155.
  5. Gaft J., Marcinkowski W. A choice of the seal for the shaft of the pump. Proc. Pump users Intern. Forum, Karlsruhe, 2004. P. 29–30.
  6. Гафт Я. З. Исследование рабочего процесса и разработка научных основ проектирования герметизаторов роторов насосов с вязкоупругой набивкой: дис. …  д-ра техн. наук: 05.04.13 / ЗАО НПО «Гидромаш». М., 2000. 296 с.
  7. Gaft J., Zahorulko A., Martsynkovskyy V., Shevchenko S. Face packing seals: new opportunities for pump rotor hermetic sealing. Proc. 16th Intern. Conf. on Fluid Sealing, 18–20 Sept., 2000. Brugge, Belgium, 2000. P. 335–349. https://doi.org/10.1016/S1350-4789(00)90442-2.
  8. Zahorulko А., Gudkov S. Solution of problem concerning elastohydrodynamic lubrication for friction pair of face packing seal. Proc. XIII Int. Conf. in Sealing Technology. Stuttgart, 2010. P. 317–326.
  9. Марцинковский В. А., Шевченко С. С. Насосы атомных электростанций: расчет, конструирование, эксплуатация: моногр. / под общ. ред. С. С. Шевченко. Сумы: Унив. кн., 2018. 472 с.

 

Надійшла до редакції 03 квітня 2020 р.