ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.06.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 1
Материал поверхности вала, соприкасающегося с манжетой манжетно-винтового уплотнения, влияет в основном на эластич ность манжеты. В этих условиях наиболее практичным могут ока заться материалы с хорошей теплопроводностью: медь, золото, алюминий, серебро и т. д.
Опыты, описание которых приведено в работах [14, 25], по казывают, что посеребренная поверхность вала в значительной степени улучшает эксплуатационные характеристики уплотнений такого типа.
31. К о м б и н и р о в а н н ы е т а г н и т н о - ж и д н о с т н ы е
у п л о т н е н и я
Рассмотренные выше конструкции комбинированных уплотне ний разработаны на основе использования бесконтактных уплот нений статического и динамического действий с различными ти пами контактных. Это накладывает определенные требования на технологию их изготовления, отражается на условиях их работы
иобслуживания, на сроках службы как самого уплотнения, так
ивсего агрегата в целом. В этой связи представляется интересным рассмотреть такие схемы комбинированных уплотнений, которые были бы лишены недостатков, связанных с использованием кон тактных уплотнений в качестве рабочих или в качестве стояноч ных. Таким уплотнением является уплотнение магнитно-жидкост ного типа.
Общеизвестен тот факт, что в случае заполнения какого-либо пространства, например внутреннего пространства стеклянной трубы, ферромагнитной жидкостью и помещения этой трубы в поле действия постоянных магнитов, указанная ферромагнитная жидкость займет все внутреннее пространство трубы и разделит ее на две полости. В зависимости от магнитной проницаемости ферро магнитной жидкости, магнитного сопротивления материала трубы и напряженности магнитного поля эти полости могут находиться под действием различного давления или вакуума. Тем самым прин ципиально возможно создание контактного магнитного уплотне ния, различные полости которого, разделенные ферромагнитной жидкостью, находятся под действием различного по величине давления при условии наличия постоянного или переменного ма гнитного поля некоторой напряженности. В зависимости от свойств материала, замыкающего магнитный поток, например в зависи мости от материала уплотняемого вала, могут быть разработаны два вида конструкций магнитно-жидкостного уплотнения —'Для магнитного (рис. 90, а) и для немагнитного (рис. 90, б) валов [69 ].
В первом случае магнитные силовые линии, создаваемые магни том 3, замыкаются через вал установки и удерживают ферромаг нитную жидкость 5 в зазоре между кольцевой пластиной 4 и ва лом 1. Во втором случае ферромагнитная жидкость 5 удержи вается в зазоре, образованном фасонными поверхностями кольце
152
вых пластин 2 и 4. Как в первом, так и во втором случаях ферро магнитная жнДкость замыкает силовые линии и удерживается ими в состоянии равновесия даже при наличии вращения вала и на личии перепада давлений между уплотняемой полостью и наруж ным помещением.
Магнитно-жидкостные уплотнения обладают следующими до стоинствами:
1) в области рабочих условий они могут обеспечить полное отсутствие утечек жидкости через зону уплотнения;
2)поверхностный контакт между вращающимся •элементом уплотнения и неподвижной его частью осуществляется жидкостью,
врезультате чего фактически отсутствует износ соприкасающихся поверхностей уплотнения;
3)элементы поверхности уплотнения не требуют тщательной обработки и полировки и могут быть выполнены по более низкому классу точности;
V 2 3 4
' Ä
3
'//
1
4) |
Рис. 90. Схемы магнитно-жидкостного уплотнения [58 ] |
источ |
|
уплотнение не требует подачи смазки от внешнего |
|||
ника; |
у |
|
|
поскольку в период работы магнитно-жидкостного |
уплот |
||
5) |
нения фактически отсутствует унос ферромагнитной жидкости, то перезарядка уплотнения указанной жидкостью не требуется;
6)работа магнитно-жидкостного уплотнения возможна при от носительно высоких частотах вращения вала;
7)уплотнение магнитно-жидкостного типа обладает некоторой демпфирующей способностью и способно воспринимать радиаль ные нагрузки на вал;
8)уплотнение магнитно-жидкостного типа обладает самовосстанавливаемостыо.
Эффективность магнитно-жидкостных уплотнений во многом зависит от свойств ферромагнитной жидкости, а следовательно, от свойств основной жидкости и характеристик взвешенных частиц, находящихся в ней и сообщающей ей ферромагнитные свойства.
Для получения оптимального уплотняющего действия и обес печения стабильности характеристик уплотнения в течение всего времени 'его эксплуатации ферромагнитные частицы должны иметь -высокую магнитную проницаемость при большой напряженности
153
магнитного |
поля; быть |
износостойкими и коррозпониостойкпми |
и не иметь способности к коагуляции. |
||
Поэтому |
в качестве |
наполнителей основнойсреды стремятся |
использовать исключительно мелкие магнитные частицы различи
ных металлов, |
способных образовывать |
коллоидные |
растворы |
в жидкостном |
наполнителе. Размеры |
частиц для |
магнитно |
жидкостных уплотнений обычно не должны превышать вели чины ІО "4— ІО "5 мм.
В качестве ферромагнитного порошка может быть использовано карбонильное железо с частицами сферической формы. Для уве личения коррозионной стойкости железо может быть легировано
хромом. В качестве жидкости |
магнитно-жидкостных уплотнений |
||||||||||||
|
|
|
|
|
обычно |
используются |
мине |
||||||
|
|
2 |
3 |
|
ральные масла |
(t |
= |
40-ь70°С), |
|||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
трансформаторные |
масла |
(I = |
|||||||
|
|
|
|
|
— |
|
|
|
|
и |
различные |
||
|
|
|
|
|
70-ь 100° С) |
|
|||||||
|
|
|
|
|
кремннйорганнческпе |
соедине |
|||||||
|
|
|
|
|
ния. |
При этом вязкость среды, |
|||||||
|
|
|
|
|
наполненной |
ферромагнитными |
|||||||
|
|
|
|
|
частицами, |
должна |
быть |
дос |
|||||
|
|
|
|
|
таточно |
высокой — порядка |
|||||||
|
|
|
|
|
100 сП. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
настоящее время уже раз |
|||||||
|
|
|
|
|
работаны |
магнитно-жидкостные |
|||||||
|
|
|
|
|
уплотнения |
|
выдерживающие |
||||||
Рис. |
91. Комбинированное магнитно |
температуру |
до 150° С и обес |
||||||||||
|
жидкостное уплотнение |
|
печивающие |
нулевую |
утечку |
||||||||
|
|
|
|
|
жидкости |
при |
перепаде давле |
||||||
|
|
|
|
|
ния 0,7 кгс/см2. Указанные па |
||||||||
|
|
|
|
|
раметры |
работы |
|
уплотнений |
|||||
рассматриваемого типа еще недостаточны для |
широкого |
исполь |
|||||||||||
зования их в машинах и |
аппаратах. |
Однако уже и эти данные |
|||||||||||
говорят о том, что при определенных условиях |
работы указанных |
||||||||||||
машин, уплотнения этого типа могут быть |
с |
успехом использо |
|||||||||||
ваны |
в машиностроении, |
особенно в |
тех |
случаях, |
когда |
они |
используются р комбинации с бесконтактными динамическими или статическими уплотнениями, снижающими величину давле ния' перед контактным магнитно-жидкостным уплотнением.
На рис. 91 показана схема комбинированного уплотнения, со стоящего из уплотнения статического действия (кольцевого уплот нения с кольцевыми цилиндрическими канавками) и магнитно жидкостного уплотнения. Вал установки 1 выполнен из двух половин таким образом, что его вторая часть имеет немагнитные свойства. В этом случае в зоне немагнитного вала удается раз местить кольцевой магнит 2, выполненный, например, из кера мического материала. Кольцевой магнит располагают так, чтобы один из его полюсов касался полости а, заполненной ферромагнит ной жидкостью 3. Вал уплотнения 1 и его корпус имеют цилиндри-
154
ческне кольцевые выточки, увеличивающие сопротивление пере току жидкости на участке от патрубка подвода уплотняемой жидкости 5 до отводящего патрубка 4. Размеры статического уплот нения и величину отводящего патрубка следует выбирать из усло вия обеспечения в камере б перед магнитно-жидкостным уплотне нием давления, не превышающего 1 кгс/см2. Следует отметить, что в случае повышенной частоты вращения вала удерживающая спо-
Рис. 92. Комбинированное магнитно-жидкостное уплот нение
собность' магнитно-жидкостного уплотнения падает примерно на 20% (для п = 800 об/мин) по сравнению-с удерживающей способ ностью указанного уплотнения в статическом положении (п = 0).
При использовании комбинированных уплотнений это умень шение удерживающей способности магнитно-жидкостного уплот нения компенсируется увеличением сопротивления предшествую щего ему бесконтактного уплотнения. В тех же случаях, когда имеющийся' в уплотняемой камере перепад давления не может быть компенсирован сопротивлением статического уплотнения, последнее с успехом может быть заменено динамическим уплот нением (рис. 92).
СПИСОК Л И ТЕ Р А ТУР Ы
1. А л ь т ш у л ь А . Д . |
Гидравлические потери па трение в трубопрово |
|||
дах. М .— Л ., Госэнергоиздат, |
1963, 256 с. |
|
|
|
2. |
Авиационные центробежные насосные агрегаты. Под ред. Г. М . Заслав |
|||
ского. М ., «Машиностроение», |
1967, 256 с. |
Авт.: Л . С . Арннушкин, Р. Б. Абра |
||
мович, А . Ю . Поликовский и др. |
|
|
||
3. |
В о р о х о в А. М. , |
Г а н ш и и |
А. С. , |
Д о д о н о в Н . Т. Волокни |
стые и |
комбинированные сальниковые набивки. |
М ., «Машиностроение», 1966, |
312с.
4.Б и л л е А . В. Уплотнительная техники в условиях космоса. — В кн.:
Проблемы современной |
уплотнительной техники. М ., «Мир», |
1967, с. 32—48. |
|
5. В а с и л ь ц о в |
Э . А ., Р а б и н о в и ч |
Ю . Р . К вопросу об определе |
|
нии коэффициента сопротивления кольцевых |
зазоров. — В |
сб. трудов Лен- |
НИИхиммаша № 4 «Исследование и конструирование аппаратов с герметическим
приводом». Л ., «Машиностроение», 1969, с. 77— 87. |
|
6. В а с и л ь ц о в Э. А. , Р а б и н о в и ч Ю . Р . Полные |
круговые ха |
рактеристики лабиринтно-вихревых уплотнений. — В сб. трудов |
ЛенНИИхим- |
маша № 4 «Исследование и конструирование аппаратов с герметическим при
водом». |
Л ., «Машиностроение», |
1969, с. 87—96. |
|
|
7. |
В а с и л ь ц о в |
Э . А ., |
Н е в е л и ч В. В. Герметические электрона |
|
сосы. Л ., «Машиностроение», 1968, 260 с. |
|
|||
8. |
В и ш н е в с к и й Н . Е .., Г л у х а н о в Н. П. , К о в а л е в И . С ., |
|||
Аппаратура высокого давления |
с герметическим |
приводом. Л .— М ., Машгиз, |
||
I960,- 248 с. |
|
|
|
|
9. |
В о р и Ч а у . |
Теоретический анализ |
уплотнений со спиральными |
канавками при турбулентном режиме. — В сб. трудов АОГ1М «Проблемы трения и смазки». Т. 91, серия F, № 4. М, «Мир», 1969, с. 81—92.
10. В е й н а н д . Гидродинамическое уплотнение с винтовой манжетой. — В сб. трудов АОИ М «Проблемы трения и смазки». Т . 90, серия F, № 2. М ., «Мир», 1968, с. 142— 157.
11.Г о л у б е в А . И . Лабиринтные насосы для химической промышлен ности. М ., Машгиз, 1961, 76 с.
12.Г о л у б е в А . И . Современные уплотнения вращающихся валов. М ., Машгиз, 1963, 216 с.
13.Г о л у б е в А . И . Разработка трехступенчатого лабиринтно-торцового
уплотнения. — В сб. трудов ВНИИгидромаша «Гидромашиностроение». М ., «Энергия», 1969, с. 202— 209.
14. Д ж о н с Р . Некоторые вопросы уплотнения газовых турбин. — В кн.: Проблемы современной уплотнительной техники. М ., «Мир», 1967, с. 89— Ю2.
15.Д о р ф м а н Л . А . Гидродинамическое сопротивление и теплоотдача вращающихся тел. М ., Физматгиз, 1966, 260 с.
16.Д е г а. Итоги работ по усовершенствованию герметичных манжетных
уплотнений кромочного |
типа. — В сб. трудов |
АО И М |
«Проблемы трения и |
|
смазки». Т. 90, серия F, № |
2. М ., «Мир», 1968, |
щ 66— 85. |
||
17. 3 а д о р с к и й |
В . |
М . Уплотнения валов насосов. — «Химическое и |
||
нефтяное машиностроение», |
1965, № 3, с. 41— 42. |
|
||
18. 3 о р ь я и Л . |
А ., |
А б д у р а ш и д о в С . |
А . Об определении |
коэффициента сопротивления в зазоре между разгрузочным диском и кор пусом насоса. — «Химическое и нефтяное машиностроение», 1962, № 12,
с.9— 11.
19.3 о т о в В. А . Классификация уплотнительных устройств. — «Стандар
тизация», № 9, 1962, с. 17— 21.
20.3 о т о в В . А . Исследование винтоканавочных уплотнений. — «Вестник машиностроения», № 10, 1959, с. 3—9.
21.И в а н о в а Н . Г. Влияние сил инерции смазки на характеристики под шипников скольжения. — В кн.: Развитие гидродинамической теории смазки
подшипников быстроходных машин. М ., А Н СССР , 1962, с. 174—206.
22. К л а й н В . Д ж . Подобие и приближенные методы. М ., «Мир», 1968, 302 с.
156
23. К о ж е в и и к о в а Е . II. |
Исследование гидравлических сопротивле |
|
ний узких щелей. — В сб. трудов ВИГМ «Исследование гидромашин». Вып. X X JV . |
||
М ., Машгиз, 1959, |
с. 77—92. |
|
24. К е т о л а, |
М а к ■ Г р ы о . |
Распределение давления, сопротивление |
трения и расходные характеристики для частично смоченного вращающегося диска. — В сб. трудов АОИ М «Проблемы трения и смазки». Т. 30, серия F, № 2. М ., «Мир», 1968, с. 86— 102.
25.К у р т н и В . и др. Методы уплотнения вращающихся устройств в ва кууме. — В кн.: Проблемы современной уплотнительной техники. М ., «Мир», 1967, с. 48— 61.
26.Л о м а к и и А . А . Центробежные и осевые насосы. Л ., «Машинострое ние», 1966, 364 с.
27. |
Л о й ц я н с к и й Л . Г. Механика жидкости и газа. М ., «Наука», |
1970, 904 с. |
|
28. |
М а к к р ю, М а к X ь ю. Теоретическое и экспериментальное исследо |
вание |
работы вннтокаиавочного уплотнения в ламинарном и турбулентном ре |
жиме. |
— В сб. трудов АОИ М «Теоретические основы инженерных расчетов». |
Т. 87, |
серия D, № 1. М ., «Мир», 1965, с. 183— 196. |
29.М а к а р о в Г. В . Уплотнительные устройства. Л ., «Машиностроение», 1965, с. 158.
30.М а р ц и н к о в с к и й В . А . Гидродинамика и прочность центробеж
ных насосов. М ., «Машиностроение», |
1970, 271 с. |
|
||||
31. |
М о т р а м А . В. Т ., |
С а и л и Л . Г. Уплотнения в ракетных двигате |
||||
лях на жидком топливе. — В |
кн.: Проблемы современной уплотнительной тех |
|||||
ники. М ., «Мир», |
1967, с. |
15—32. |
|
|
||
32. |
М я с к о в с к и й |
Е . |
Г. Лабиринтно-винтовое уплотнение. — «Хими |
|||
ческое |
и нефтяное машиностроение», |
1964, № 15, с. 11— 12. |
|
|||
33. |
Н и к о л а е в Л . К- Насосы пищевой промышленности. М ., |
«Пищевая |
||||
промышленность», |
1972, с. 220. |
|
|
|||
34. |
О в с я н н и к о в |
Б. |
Н. , |
Б о р о в с к и й Б . Н . Теория |
й расчет |
|
турбонасосных агрегатов жидкостных |
ракетных авиадвигателей. М ., |
«Машино |
||||
строение», 1971, 540 с. 220. |
|
|
|
|||
35. |
О с т и н |
Р . М ., |
Ф и ш е р |
М . Д ж . Гидростатические уплотнения пи |
тательных насосов для паровых котлов. — В кн.: Проблемы современной уплот нительной техники. М ., «Мир», 1967, с. 377— 405.
36.С а й м о н с . Геометрия вала — главный фактор в работе масляных
уплотнений. — В сб. трудов АОИ М «Проблемы трения и смазки». Т. 30, серия F, № 2, М ., «Мир», 1968, с. 42— 57.
37. С т а с ю л я в и ч. у с И . К ., С у р в и н а В . Ю ., А ш м а н т и с Л . А. Гидравлическое сопротивление в трубе с винтообразной канавкой.— «Энерго
машиностроение», 1964, |
№ 10, с. |
45. |
38. С п е р р о у Е ., |
Л и н |
С . Развитие ламинарного течения и падение |
■ давления в начальном участке кольцевого канала. — В сб. трудов АОИ М , «Теоре тические основы инженерных расчетов». Т . 86, серия D, № 4. М ., «Мир», 1964,
с.155— 163.
39.С т е й р. Влияние геометрии канавки на рабочие характеристики винтоканавочного уплотнения. — В сб. трудов АОИ М «Энергетические машины и
установки». Т. 90г"серия А , № 4. М ., «Мир», |
1967, с. 170— 171. |
||||
40. |
С т е п а н я н ц |
Л . Г. Учет инерционных членов в гидродинамической |
|||
теории |
смазки. — В |
сб. |
трудов |
Л П И «Техническая гидромеханика», № 198. |
|
М — Л ., |
Машгиз, 1958, с. 99— 106. |
|
|||
41. |
У и л к о к, |
Б ь е р к л и , |
Ч е н г . |
Расчет малозазорных уплотнений |
с плавающими башмаками для компрессоров сверхзвуковых реактивных двига телей. — В сб. трудов АО И М «Проблемы трения и смазки». Т . 90, серия F , № 2. М ., «Мир», 1967, с. 231— 245.
42.X о л а н К- Уплотнения в машиностроении. — В кн.: Проблемы совре менной уплотнительной техники. М ., «Мир», 1967, 344 с.
43.Ч е н г, Ч о у, У и л к о к. Поведение гидростатических и гидродинами ческих бесконтактных торцовых уплотнений. — В сб. трудов А О И М «Проблемы трения и смазки». Т. 90, серия F, № 2. М ., «Мир», 1968, с. 246—259.
157