Статья:

Бесконтактные щелевые уплотнения применяемые в гибридных энергетических машинах

Конференция: XVII Студенческая международная научно-практическая конференция «Технические и математические науки. Студенческий научный форум»

Секция: Технические науки

Выходные данные
Грибанов С.В. Бесконтактные щелевые уплотнения применяемые в гибридных энергетических машинах // Технические и математические науки. Студенческий научный форум: электр. сб. ст. по мат. XVII междунар. студ. науч.-практ. конф. № 6(17). URL: https://nauchforum.ru/archive/SNF_tech/6(17).pdf (дата обращения: 09.08.2020)
Лауреаты определены. Конференция завершена
Эта статья набрала 0 голосов
Мне нравится
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
Дипломы
лауреатов
Сертификаты
участников
на печатьскачать .pdfподелиться

Бесконтактные щелевые уплотнения применяемые в гибридных энергетических машинах

Грибанов Сергей Вячеславович
студент, Омский государственный технический университет, РФ, г. Омск
Щерба Виктор Евгеньевич
научный руководитель, профессор, д-р техн. наук, Омский государственный технический университет, РФ, г. Омск

 

Гибридная энергетическая машина сочетает в себе компрессор и насос которые находятся в одном корпусе. Над поршнем находится компрессорная полость, а под поршнем насосная. Для герметизации рабочих полостей в данной конструкции применяют бесконтактные уплотнения.

Бесконтактные уплотнения создают между герметизирующими полостями минимально возможный зазор – щель, в котором осуществляется дросселирование рабочей жидкости. Расход жидкости через щель зависит от значения перепада давлений между герметизирующими полостями, а также от площади щели, которая определяется величиной зазора и длиной щели.

Щелевые уплотнения могут выполняться как с радиальными, так и с осевыми зазорами. Утечки жидкости через уплотнение являются большими [1, с. 3]. Уменьшения щели можно произвести путем нанесения на неподвижную деталь мастики на порошкообразном графите.

Уплотнения предназначены для снижения перетечек рабочей среды и устанавливаются между полостями, заполненными жидкостью или газом, но с разными давлениями. Надежная изоляция полостей возможна лишь при контактных уплотнениях.

В качестве бесконтактных уплотнений используют гладкое щелевое и ступенчатое уплотнение.

Недостаток щелевого уплотнения - высокая стоимость изготовления сопрягаемых деталей и возможность зарастания щели.

Поршневое концентричное уплотнение представляет прямой участок без каких-либо неровностей. При работе агрегата в процессе нагнетания жидкости при давлении P1 в насосной секции, жидкость под давлением перетекает через щель δ1 в полость компрессора, где происходит процесс всасывания при давлении P2, такое направление течения жидкости принято называть прямым.

 

Рисунок 1. Гладкое концентричное щелевое уплотнение

 

Рисунок 2. Принципиальная схема действия концентричной щели

 

В ступенчатом поршневом уплотнении при ходе поршня от ВМТ к НМТ длина щели с величиной зазора δ1 уменьшается, а длина щели с величиной зазора δ2, увеличивается [2, с. 46]. Что приводит к снижению общего гидравлического сопротивления щели. Очевидно, что при ходе поршня вниз в компрессорной секции происходит расширение и всасывание, а в насосной секции сжатие и нагнетание жидкости. За счет возникающего перепада давления жидкость перетекает из насосной в компрессорную секцию. По мере движения поршня перепад давления остается постоянным, а гидравлическое сопротивление щели уменьшается, что вызывает повышение расхода жидкости через уплотнение.

 

Рисунок 3. Ступенчатое щелевое уплотнение

 

Наиболее часто в практических ситуациях уплотнение устанавливается с эксцентриситетом, это означает что поршень в цилиндре расположен не концентрично, тем самым его эксцентриситет меняется по углу поворота коленчатого вала. Данная конструкция сложна в изготовлении, а также отличается относительно малым сроком службы по сравнению с концентричным щелевым уплотнением ступенчатого вида.

 

Рисунок 4. Эксцентричное расположение щелевого уплотнения ступенчатого вида

 

В современных машинах наиболее предпочтительно используется ступенчатое уплотнение так как в нем обеспечивается разность расходов в прямом и обратном направлении жидкости.

 

Список литературы:
1. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов/ Г.А. Никитин / Машиностроение. – 1982.
2. Разработка и исследование поршневого уплотнения, выполненного в виде гладкой щели ступенчатого вида, для поршневой гибридной энергетической машины объемного действия / В. Е. Щерба, Е. А. Лысенко, Г. А. Нестеренко, А. В. Григорьев, А. Ю. Кондюрин, А. М. Баженов // Химическое и нефтегазовое машиностроение. – 2016. – № 4.