Усовершенствование конструкций сальниковых устройств валов центробежных насосов на основе изучения физической модели механизма герметизации
Ключевые слова:
сальниковое устройство, механизм герметизации, контактное давление, несоосность, самоцентровкаАннотация
Сальниковое устройство – наиболее распространенный тип уплотнений роторов насосов, поскольку оно является регулируемым и периодически восстанавливаемым в процессе эксплуатации узлом. На основании изучения физических процессов сформирована модель механизма герметизации сальникового устройства как сочетание двух последовательно расположенных гидравлических сопротивлений: предвключенного сопротивления, аналогичного щелевому дросселю, и контактного уплотнения, где происходит непосредственная герметизация вала. Зона контакта набивки с валом представляет собой сумму микроучастков, на которых возникают контактные давления. Система лабиринтных каналов, по которым происходит утечка, физически наиболее близка к системе фильтрации жидкости через слой пористого тела. Предложен метод расчета напряженного состояния набивки путём решения задачи гидроупругости. Получены выражения для вычисления зазора и распределения уплотняемого давления по длине радиального сальникового устройства, а также протечки через уплотнение. Учтены радиальные и угловые смещения оси вала относительно оси сальниковой коробки, которые приводят к возникновению дополнительных контактных давлений набивки на вал и областей раскрытия контакта набивки с валом, что ведет к увеличению утечек. Стремление их ограничить побуждает обслуживающий персонал увеличивать осевое обжатие набивки, а это приводит к еще большему увеличению местного контактного давления. Предложены конструкции сальниковых устройств с радиально подвижным, самоцентрующимся относительно вала пакетом набивки, обеспечивающие выравнивание контактного давления и повышение ресурса сальникового устройства. Получены выражения для вычисления минимальных значений параллельной и угловой несоосностей, при которых сальниковая коробка под действием центрирующих силы и момента начинает отслеживать радиальные и угловые смещения вала. Радиальная подвижность предотвращает появление областей отрыва набивки от вала и образование пятен контакта с увеличенным давлением.Библиографические ссылки
Gaft, J. & Marcinkowski, M. (2004). A choice of the seal for the shaft of the pump. Proceeding of the Pump Users International Forum, 29–30 sept. 2004,Karlsruhe, pp. 37–44.
Martsinkovsky, V. A. & Shevchenko, S. S. (2018). Nasosy atomnykh elektrostantsiy: raschet, konstruirovaniye, ekspluatatsiya [Pumps of nuclear power plants: Calculation, design, operation].Sumy: University Book Publishing House, 472 p. (in Russian).
Marzinkovski, W., Gaft, J., & Sсhewtschenko, S. (2001). Calculation of flow and power losses to friction in radial stuffing box seal. Seals and Sealing Technology in Machines and Devices: Proceedings of IX International Conference,Wroclaw– Polanica Zdroj, pp. 108–115.
Gaft, J. Z. & Marzinkovski, W. A. (1997). Die untersuchung newer konstruktionen von radialen und axialen packungsdichtungen. X Internationales Dichtungs Kolloqium Unter-suchung und Anvendung von Dichtelementen,Steinfurt,Germany: Vortrage, pp. 182–205.
Diany, M. & Bouzid, A.-H. (2009). Analytical evaluation of stresses and displacements of stuffing-box packing based on a flexibility analysis. Tribology International, vol. 42, iss. 6, pp. 980–986. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2009.02.002.
Diany, M. & Bouzid, A.-H. (2010). An experimental-numerical procedure for stuffing-box packing characterization. American Society Mechanical Engineers (ASME). Pressure Vessel and Piping Division, vol. 2, pp. 183–189. https://doi.org/10.1115/PVP2010-25012.
Derenne, M. & Masi, V. (2005). Predicting gasket leak rates using a laminar-molecular flow model. Proceedings of the ASME/JSME, PV. P. Conference, Denver, vol. 2, pp. 87–96.
Gaft, Ya. Z., Martsinkovskiy, V. A., & Zagorulko, A. V. (2002). Mekhanizm germetizatsii i raschet radialnykh salnikov [The sealing mechanism and calculation of radial oil seals.]. Tightness, vibration reliability and environmental safety of compressor equipment: Proceedings of 10 International Scientific and Technical Conference, Sumy, vol. 2, pp. 46–57 (in Russian).
Martsinkowsky, V., Gaft, J., & Gawlinsky, M. (1998). Contemporary tendencies of the gland packings improvement. Seals and Sealing Technology in Machines and Devices: Proceedings of VIII International Conference, Wroclaw – Polanica Zdroy, pp. 15–165.
Kazeminia, M. & Bouzid, A. (2004). Analytical and numerical evaluation of the sealing contact stress of different soft-packed stuffing-box. ASME-Turbo Expo Conference, Vol. 3B. Wind Energy-2004. Düsseldorf, Germany, pp. 16–20.
Marzinkovski, W., Gaft, J., & Sсhewtschenko, S. (2001). Konstruktionen und berechnung der dichtungen mit schwimmringen. Untersuchung und Anwendung von Dichtelementen: XII Internationales Dichtungskolloquium. 09–10.05.2001, Essen, Vulkan-Verlag, pp. 147–155.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2020 Serhii S. Shevchenko
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NoDerivatives» («Атрибуция — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Авторы, публикующиеся в этом журнале, соглашаются со следующими условиями:
- Авторы оставляют за собой право на авторство своей работы и передают журналу право первой публикации этой работы на условиях лицензионного договора (соглашения).
- Авторы имеют право заключать самостоятельно дополнительные договора (соглашения) о неэксклюзивном распространении работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном хранилище учреждения или публиковать в составе монографии), при условии сохранения ссылки на первую публикацию работы в этом журнале.
- Политика журнала позволяет размещение авторами в сети Интернет (например, в хранилищах учреждения или на персональных веб-сайтах) рукописи работы, как до подачи этой рукописи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, поскольку это способствует возникновению продуктивной научной дискуссии и позитивно отражается на оперативности и динамике цитирования опубликованной работы (см. The Effect of Open Access).
