Файл: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения.pdf

Направление вращения гладкого элемента винтового уплотне­ ния. При вращении гладкого элемента уплотнения уплотняемая жидкость вследствие вязкостных сил прилипает к вращающейся поверхности и увлекается ею в движение. Неподижная поверх­ ность с многозаходной нарезкой воздействует на это движение жидкости, преобразуя ее кинетическую энергию в потенциальную, препятствующую перетоку жидкости из полости повышенного дав­ ления в полость пониженного.

Естественно предположить, что направление вращения глад­ кого элемента уплотнения и направление нарезки неподвижного его элемента взаимосвязаны. Раз­ личная комбинация направлений нарезок и вращения вала приво­ дит к различным режимам работы уплотнения. Для объяснения этого, рассмотрим треугольники скоростей жидкости в канале винтового уплотнения (рис. 64).

Уплотнение работает с поло­ жительным перепадом давления от камеры Б к камере А , в резуль­ тате которого осуществляется переток жидкости по каналам уплотнения глубиной Л и по коль­ цевому зазору б между движу­ щейся поверхностью уплотнения

пи ее неподвижным профилем

втулку, имеет возможность перемещаться во взаимообратных направлениях с окружной скоростью ±ы .

Учитывая, что для идеальной, несжимаемой жидкости направ­ ление ее относительной скорости + ® и — w совпадает с направле­ нием нарезки, нетрудно получить абсолютные скорости + о и — ѵ, величины которых позволяют определить также и расходные со­ ставляющие скоростей + и т и — ѵт. Направление этих скоростей показывает, что при положительном направлении окружной ско­

должно привести к увеличению протечек жидкости через уплотнение для первого случая и к уменьшению по сравне­

но

нию с протечками через неподвижное уплотнение (п = 0) — для второго. ,

Данные-экспериментальных исследований .подтверждают этот вывод (рис. 65), показывая увеличение протечек жидкости через уплотнение (кривые 2, 3 и 4) и их уменьшение (кривые 5, 6 и 7).

Таким образом, при проектировании винтовых уплотнений с вращающимся гладким элементом особое внимание следует уделять выбору направления хода винтовой линии на неподвиж­ ном элементе уплотнения. Очевидно, что в правильно сконструи­ рованном бесконтактном винтовом уплотнении направление окруж-

А Н .м

Рис. 65. Зависимость напора ДН , удерживаемого винтовым уплотнением с нарезкой на неподвижном корпусе, от величины утечек Q и направления вра­ щения гладкого вала (п1 — л7— различные частоты вращения вала):

/ — л , = 0; 2—4 — п2 < /і3 < л4; 5—7 — н5 < п е < п, .

ной скорости должно образовывать острый угол с направлением движения воображаемого тела, двигающегося по каналам нарезки из зоны высокого давления в-зону низкого.

Следует отметить, что рассматриваемые два случая движения элементов уплотнения —•движение вала и движение втулки — лишь в первом приближении могут рассматриваться как подобные. Действительно, при вращении вала в зазоре уплотнения существует поле центробежных сил и вызванные ими вихри Тейлора, в то время как при вращении втулки поле центробежных сил подав­ ляется самой вращающейся поверхностью и вихри Тейлора в за­ зоре такого уплотнения могут возникнуть лишь при значитель­ ных частотах вращения. Естественно, что такое различие в струк­ туре потока должно отразиться и на рабочих характеристиках уплотнения. Наличие такого влияния уже отмечалось в работе [11]. Однако качественная картина влияния направления вра­ щения гладкого элемента уплотнения на рабочие характеристики

Ш