Файл: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения.pdf

126

через лабиринто-вихревое уплотнение увеличивается прямо про­ порционально росту зазора между вращающимся винтом и не­ подвижной втулкой вне зависимости от того, что суммарная пло­ щадь проходных сечений меняется от FT = 157 мм2 для 6 = 0,1 мм до F T = 220 мм2 для б = 0,5 мм, т. е. изменяется всего на 40%. Это означает, что величина радиального зазора оказывает преобла­

условия работы лабиринтно-вихревых уплотнений. Поле опти­

мальных значений ( -^ -JonT на рисунке заштриховано и для

127

ReQ — 10 ограничено диапазоном оптимальных значений

0,04 — 10-6R e „^ f-5 -') < 0 ,0 4 + 10-5Re„.

При ReQ = 50 указанный диапазон ( “j~)onT несколько сужен и может быть определен неравенством

\ а / опт

Использование этих неравенств позволяет выбрать оптималь­ ную глубину нарезки лабиринтно-вихревого уплотнения в зави-

Рис. 77. Зависимость коэффициента сопротивления Лд от

и Re„.

Сопоставление приведенных данных с аналогичными данными, полученными в работе [32] (рис. 72), показывает, что по порядку величин глубина ленточной нарезки лабиринтно-вихревого уплот­ нения совпадает с глубиной нарезки лабиринтно-вихревых уплот­

чину удерживаемого напора, используем безразмерный комплекс — . Применяя зависимость (10), показывающую связь между утечками жидкости через уплотнение любого типа, нетрудно

128

ческий диаметр лабиринтно-вихревого уплотнения; F „р — про­ ходная площадь уплотнения; П — периметр уплотнительной щели; K s — эквивалентная шероховатость. При этом (см. рис. 66)

4Fnp .

Под эквивалентной шероховатостью K s лабиринтно-вихревых уплотнений понимается такая величина и форма нарезки, которая, обеспечивает потери давления через уплотнение, равные потерям при движении жидкости, через трубу с песочной шероховатостью. Для случая с полностью развитой песочной шероховатостью коэф­ фициент сопротивления A Q определяется зависимостью

Величина эквивалентной шероховатости лабиринтно-вихревых уплотнений может быть определена по уравнению

0,357л

^ 6 у . 005 '

которое в первом приближении может быть заменено зависимостью

Ks -= 0,4h.

Режим развитой песочной шероховатости в лабиринтно-вихре­ вых уплотнениях имеет место при условии соблюдения неравенства

/<5> 1 4 , 3 / Л ^ ^ .

Во всех отстальных случаях работы уплотнений этого типа суще­

является вышеприведенная зависимость (96). Для режимов дви­ жения жидкости в каналах лабиринтно-вихревого уплотнения,

ограниченных неравенством ReQ < 5 -ІО3, следует пспользо-

S 3 . Н а р е з к а с п е р е м е н н ы м и п а р а м е т р а м и

Как уже отмечалось, основой работы винтовых'и лабиринтно­ вихревых уплотнений является наличие в их каналах боЛее или менее крупных вихрей,' образующихся при обтекании нарезок уплотнения со срывом струй. Чем больше энергии этих вихрей, т. е. чем больше турбулизация потока, тем больше эффективность уплотнений.

В лабиринтно-вихревых уплотнениях этот периодический пульсационный увихревой процесс может быть нарушен путем исклю­ чения симметричного характера нарезок на винте и втулке. Эта асимметричность должна в еще большей степени увеличить эф­ фективность лабиринтно-вихревых уплотнений, поскольку неупо­ рядоченность движения есть основа турбулентного потока [27 ], а неустановившееся турбулентное движение связано с большей потерей энергии [44].

Вопросы эффективности неидентичных нарезок на винте и втулке уже рассматривались применительно к лабиринтным на­ сосам [7], однако это рассмотрение было ограничено лишь вопро­ сами влияния числа нарезок. Неравномерность остальных эле­ ментов нарезки— угла наклона винтовой линии а и глубины на­ резки h — в указанной работе не рассматривалась. Более того, как это было показано выше при сопоставлении характеристик лабиринтно-вихревых уплотнений и лабиринтных насосов, ха­ рактеристики последних определяются законами, отличными от первых, поэтому в нижеследующем разделе особое внимание уде­ лено рассмотрению влияния неравномерности нарезок на эффек­ тивность уплотнений лабиринтно-вихревого типа.

В работе [7 ] было показано наличие турбулентных синусои­ дальных пульсаций в каналах лабиринтного насоса. Частота и ам­ плитуда колебаний возрастают с ростом окружного и осевого кри­ териев Рейнольдса. При этом абсолютная величина пульсаций, например давления, составляет до 3% абсолютного давления жидкости, чем и обусловливается высокая эффективность на­ сосов этого типа.

130