ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчет цилиндрических щеОсобенности расчета щелевых уплотнений при высоких перепадах давления из "Уплотнения и уплотнительная техника " В рассмотренных типах радиальных уплотнений для предотвращения контактов поверхностей щели радиальный зазор должен превышать несоосность ротора относительно корпусных деталей. В связи с этим зазор принимают относительно большим (обычно десятые доли миллиметра). При необходимости использования меньших зазоров и для достижения повышенной герметичности применяют уплотнения с плавающими кольцами. [c.377] Таким образом, в уплотнении с плавающими кольцами сочетаются элементы радиального щелевого и торцового уплотнений. Щелевое уплотнение работает с относительно малыми зазором и утечками. Контакт и изнашивание его поверхностей предотвращаются в результате свободной установки и самоцентрирования одного из уплотнительных элементов. Поверхности трения торцового стыка работают без относительного вращения, они лишь скользят одна по другой в радиальном направлении, в результате чего обеспечиваются минимальные тепловыделения в торцовом стыке и снимается проблема его охлаждения. [c.377] Уплотнения с плавающими кольцами обеспечивают существенно лучшую герметичность, чем простые щелевые уплотнения, но имеют значительно большие утечки, чем торцовые плотнения. Б связи с этим в большинстве практических случаев уплотнения с плавающими кольцами не используют в качестве концевых уплотнений, их преимущественно устанавливают в узлах предварительных, межступенных и вспомогательных уплотнений, или уплотнений с затворной средой. Уплотнения с плавающими кольцами эксплуатируют в центробежных насосах и компрессорах, в турбомашинах энергетических установок и в других роторных машинах, работающих на жидких и газообразных средах. Эти уплотнения успешно используют при высоких перепадах давлений и скоростях скольжения (соответственно до 40 МПа и до 250 м/с), при низких и высоких температурах (от 20 до 650 К) в агрессивных, взрывоопасных, радиоактивных, легкокипящих, криогенных и других средах. [c.377] Значения Re p зависят от наличия возмущений, действующих на поток жидкости. К их числу относятся вибрация, шероховатость стенок, пульсации перепада давлений, условия входа жидкости в щель. Для гладких щелей, по данным разных исследователей, значения Re p колеблются от 1000 до 2800. Так, для торцовых и цилиндрических концентричных щелей Re p = 1250 для цилиндрических эксцентричных щелей при относительном эксцентриситете е = 1 ReKp=1100 [24]. Относительно малые значения Re p объясняются тем, что в исследованных щелях высота микронеровностей и волнистость стенок были соизмеримы с высотой зазора щели и поэтому являлись активными турбулиза-торами потока. [c.378] Устойчивость ламинарного вращающегося течения в цилиндрических щелях повышается также при вращении наружной втулки. В этом случае центробежные инерционные силы прижимают поток жидкости к подвижной наружной поверхности щели, что стабилизирует течение. Наоборот, при вращении внутренней втулки центробежные силы отбрасывают жидкость от движущейся поверхности, стремясь этим нарушить упорядоченность ламинарного потока. [c.379] При чисто ламинарном режиме (область I) и отсутствии эксцентриситета вращение не влияет на гидравлическое сопротивление щели. При ламинарном вихревом режиме (область П) это влияние очень слабое. При турбулентном режиме (области III и IV) влияние вращения на гидравлическое сопротивление щелей проявляется наиболее сильно. Наличие эксцентриситета в цилиндрических щелях при всех режимах течения приводит к уменьшению гидравлического сопротивления. [c.379] Таким образом, для расчета гидродинамических характеристик щелевых уплотнений необходимо знать коэффициенты и X,, которые можно определить экспериментально или теоретически. [c.380] Одно из теоретических решений задачи о течении несжимаемой жидкости в щелевых каналах получено Г. И. Федоровой. Для ламинарного и турбулентного режимов принята единая модель течения, согласно которой в потоке выделяют две области начальный участок и развитый поток (рис. 11.3). На начальном участке происходит формирование профиля скорости. Принимают, что во входном сечении скорость одинакова по высоте щели и равна среднерасходной скорости. За входным сечением вследствие трения на стенках поток разбивается на три зоны. В центральной зоне, представляющей собой ядро потока, жидкость движется с одинаковой по высоте щели скоростью. Две боковые зоны являются пограничными слоями. [c.380] Если зависимости напряжений т ,, х от скоростей v , Vy, известны, то в результате совместного решения уравнений (11.1) и (11,2) можно определить составляющие скорости жидкостного потока, распределение давления, утечки и радиальную силу в щели. [c.380] Сопоставление результатов расчетов по формулам (11.5) и (11.6) с экспериментальными данными дает хорошее совпадение при относительных зазорах ho/r = 0,0136... 0,115 [19]. При ho/r 0,01 и при больших значениях Re , точность этих формул уменьшается, что можно объяснить влиянием вибрации вала, наличием и изменением во времени эксцентриситета. [c.382] В строгой постановке задача о гидравлическом сопротивлении эксцентричной щели имеет сложное решение, которое может быть получено с использованием численных методов на ЭВМ. [c.382] Вернуться к основной статье