Фізична модель і розрахунок торцового сальникового ущільнення

Автор(и)

  • Serhii S. Shevchenko Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України (03164, Україна, м. Київ, вул. Генерала Наумова, 15), Україна https://orcid.org/0000-0002-5425-9259

Ключові слова:

торцове сальникове ущільнення, фізична модель, розподіл контактного тиску, особливості проектування

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.

Біографія автора

Serhii S. Shevchenko, Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г. Є. Пухова НАН України (03164, Україна, м. Київ, вул. Генерала Наумова, 15)

Кандидат технічних наук

Посилання

Mahoney, Ph. (2012). How can I compare the performance of pump packing? Pumps & Systems, no. 6, pp. 104–107.

Champion, P. (2003). Sealing is believing. World Pumps, vol. 2003, no. 437, pp. 24–27. https://doi.org/10.1016/S0262-1762(03)90134-9.

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. 151–165.

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.

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.

Gaft, Ya. Z. (2000). Issledovaniye rabochego protsessa i razrabotka nauchnykh osnov proyektirovaniya germetizatorov rotorov nasosov s vyazkouprugoy nabivkoy [Research of the working process and development of scientific foundations for the design of hermetic seals for pump rotors with viscoelastic packing]: Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, 05.04.13.Moscow: CJSC NPO "Hydromash", 296 p. (in Russian).

Gaft, J., Zahorulko, A., Martsynkovskyy, V., & Shevchenko, S. (2000). Face packing seals: new opportunities for pump rotor hermetic sealing. Proceedings of 16th International Conference on Fluid Sealing, 18–20 Sept. 2000, Brugge, Belgium, pp. 335–349.

Zahorulko, А. & Gudkov, S. (2010). Solution of problem concerning elastohydrodynamic lubrication for friction pair of face packing seal. Proceedings XIII International Conference in Sealing Technology, Stuttgart, pp. 317–326.

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).

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-01-10

Номер

Том 23 № 4 (2020)

Розділ

Енергетичне машинобудування

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Serhii S. Shevchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.

Автори, які публікуються в цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи і передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензійного договору (угоди).
  • Автори мають право самостійно укладати додаткові договори (угоди) з неексклюзивного поширення роботи в тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати в складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи в цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установи або на персональних веб-сайтах) рукопису роботи як до подачі цього рукопису в редакцію, так і під час її редакційної обробки, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії і позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).