Физическая модель и расчёт торцового сальникового уплотнения

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2020.04.045
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 2709-2984 (print), 2709-2992 (online)
Выпуск Том 23, № 4, 2020 (декабрь)
Страницы 45–51

 

Автор

С. С. Шевченко, Институт проблем моделирования в энергетике им. Г. Е. Пухова НАН Украины (03164, Украина, г. Киев, ул. Генерала Наумова, 15), e-mail: s.shevchenko@united.productions, ORCID: 0000-0002-5425-9259

 

Аннотация

Повышение надежности и ресурса уплотнений валов динамических насосов является важнейшим требованием при их создании. Наиболее распространенным типом уплотнений остаются традиционные сальниковые уплотнения, которые представляют собой узлы с регулируемой утечкой и периодически восстанавливаются в процессе эксплуатации. Радикальным изменением конструкции традиционного сальникового уплотнения является переход к торцовому сальниковому уплотнению с постоянным давлением на набивку. Показано, что торцовые сальниковые уплотнения могут успешно сочетать в себе достоинства механических торцовых уплотнений, простоту и сравнительно низкую стоимость традиционных сальниковых. Механическое торцовое уплотнение, в котором одно из уплотняющих колец заменено сальниковой набивкой, обладает преимуществами, которые существенно расширяют область применения традиционных сальниковых уплотнений. Описаны схема и физическая модель работы торцового сальникового уплотнения. В процессе работы уплотнения набивка оттесняется от ответной металлической поверхности давлением среды. При этом образуется конфузорный зазор, протяженность которого пропорциональна отношению уплотняемого давления к давлению предварительного сжатия набивки. Приведен расчет распределения гидростатического давления и зазора по радиусу торцового стыка уплотнения. Неравномерность контактного давления по радиусу, обусловленная отжатием набивки уплотняемым давлением на входном участке, вызывает преждевременный износ перегруженных областей контактных поверхностей. Предложены выражения для оценки потерь мощности на трение в торцовом сальниковом уплотнении. Показано, что эти потери существенно ниже по сравнению с потерями мощности в традиционном сальниковом уплотнении. Проведена оценка теплового состояния торцового сальникового уплотнения. Получено выражение для определения расхода, который обеспечивает среднюю температуру на контактной поверхности, не превышающую допустимого значения. Исследования показали, что коэффициент нагрузки торцовых сальниковых уплотнений, в отличие от механических торцовых уплотнений, должен быть близок к единице. Полученные зависимости позволяют выполнять расчёт торцовых сальниковых уплотнений на этапе их проектирования.

 

Ключевые слова: торцовое сальниковое уплотнение, физическая модель, распределение контактного давления, особенности проектирования.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  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.

 

Поступила в редакцию 03 апреля 2020 г.