Реферати українською » Промышленность, производство » Рекомендацій Щодо конструювання торцевих ущільнень


Реферат Рекомендацій Щодо конструювання торцевих ущільнень

>Рекомендаційщодоконструюванняторцевихущільнень


>Зміст

1.Охолоджуванняущільнень

2.Термогідродинамічніторцевіущільнення

3.Матеріали партертя наосновівуглецю

3.1Прикладиконструкціїторцевихущільненьнасосів АЕС

Списоклітератури


1.Охолоджуванняущільнень

>Найважливішимпоказником, щообмежує ресурсущільнення,євтратипотужності натертя, котріприводять допідвищеннятемператури уторцевомузазорі,руйнуваннязмащувальноїплівки,температурнихдеформацій й врезультаті доінтенсивногозносуконтактнихповерхонь. Тому припроектуванніущільненьнеобхідновживати усідоступні заходьщодозменшеннявтратпотужності натертя,перш на зарахунокгідравлічногорозвантаження (>коефіцієнтнавантаження >k = 0,55-0,85) йвиборуантифрикційнихматеріалів для парітертя.Якщоці заходьєнедостатніми для забезпеченнязадовільного теплового стану,необхіднозбільшуватитепловідведення. Дляущільнень нависокіпараметри (р1v > 100МПа м/с) >потрібностворюватиумовирідинного чинапіврідинногозмащення зарахунокгідро - татермогідродинамічнихефектів чипереходити догідростатичнихущільнень.

>Збільшеннятепловідведеннядосягається задопомогоюспеціальних системохолоджування (мал.1). Усистемі Івідведення тепла ізкамеризбільшується зарахунокциркуляціїущільнювальноїрідини поддієютиску, щорозвивається самим насосом.Така системаефективна,якщо насосперекачуєхолодну воду. Длянасосів, щопрацюють нагарячійводі, системаохолоджуваннядоповнюєтьсявиноснимтеплообмінником,якийвимагаєдодатковогоджерелахолодної води.Системи звнутрішнім холодильником дляохолоджування парітертя (ІІ)можутьпрацювати зарахунокциркуляціїперекачуваноїрідинианалогічносистемі І,якщо насос працює нахолоднійводі.Інакшепотрібнадодатковазовнішня системапрокачуванняхолодної води. Нагарячих насосахвбудовані холодильникивикористовуються яктермобар’єр (ІІІ) дляохолоджуванняущільнювальноїрідини вкамеріущільнення.Щоб підвищитиефективністьвбудованиххолодильників,їмнадаютьгеометричніформи ізрозвиненимиповерхнямитепловіддачі.


Малюнок 1 -Системиохолоджуванняторцевихущільнень

>Значногопоширеннянабулисистемиохолоджування ізвиноснимтеплообмінником тавбудованимлабіринтово-гвинтовим насосом (мал.2), щорозвиваєтиск,достатній для забезпеченнянеобхідноївитратиущільнювальноїрідини через холодильник. як правило [1],примусовациркуляція відвбудованого насосадоповнюєтьсятермосифонноюсистемою, котраявляє собоюпіднятий нависоту не менше двохметрівтеплообмінник,природнациркуляція вякомувідбуваєтьсязавдякирізнійгустинігарячої води навході таохолодженої навиході.

>Найефективнішим способомохолоджування (рис.3 а, б)єпідведення до камериущільненняхолодноїзамикаючої води подтиском, щодещоперевищуєтискущільнювальноїрідини (>гідрозатвор).Найчастішесистемизамиканняпоєднуються ізподвійнимиторцевимиущільненнями (рис.3 б); при цьомувнутрішнєобмежуєперетіканнязамикаючоїрідини впорожнину насоса поддієюневеликого перепадутиску, азовнішнєущільнюєвихідзапірноїрідининазовні із насоса тасприймаєповнийтискгідрозатвора.Такісистемиохолодженняповністювиключаютьзовнішнівитокирідини, щоперекачується насосом, томузастосовуються у всіх насосах Першого контуру.Системи ізгідрозатвором,окрімтеплообмінників тафільтрів,вимагаютьдодаткового насосависокоготиску таавтоматичнихрегуляторів перепадутискузамикаючої йущільнювальноїрідин.Необхіднийтиск уконтуріциркуляціїзамикаючої води можна підгримувати газовуподушкою,утворюваною припідключенні дотеплообмінника черезредукційний клапанбалона ізрідким азотом. При цьомунеминучівтратизамикаючої води, томуперіодичнонеобхіднозаповнюватипідживлюваним насосом.

Малюнок 2 - Системаохолоджування ізвиноснимтеплообмінником тавбудованимлабіринто-гвинтовим насосом

Малюнок 3 -Системиохолоджування ізгідро затвором ізодинарним (а) та ізподвійним (б)торцевимущільненням


2.Термогідродинамічніторцевіущільнення

>Особливість такихущільнень (рис.4 а) -серпоподібні канавки 2 наодній ізконтактнихповерхонь 1.Ціущільненняхарактеризуються тім, щокоефіцієнттертя у якихзменшується ззростаннямущільнювальноготиску (рис.4 б) таколовоїшвидкості.Пояснюєтьсяце тім, що взоні канавокумовиохолоджуваннякращі, ніж навіддалених від нихділянкахконтактноїповерхні. Урезультатіосесиметричнетемпературне полікільцязмінюєтьсяхвилеподібно від канавки до канавки,викликаючивідповіднітемпературнімікродеформації.Завдяки цьомуторцевий зазор за периметромзмінюється згідно з законом,близьким догармонійного, й приковзанніконтактнихповерхоньвідносно якмісцяхзменшення зазорувиникаютьгідродинамічнімікроклини ізпідвищенимтиском. Таким чином,температурнідеформаціїзбільшуютьрозклинюючугідродинамічну силу тазменшуютьконтактнийтискповерхонь тавтратипотужності натертя.Термогідродинамічніущільненнямаютьздатність досаморегулюваннявтратпотужності натертя:зростання контактноготиску Веде до збільшеннятемпературнихефектів, котрізменшуютьсталезначеннявтратпотужності. На шкода,зворотнийзв'язокщодотемператури парітертя порівнянослабкий та непіддаєтьсяпрогнозуванню. Томууспіхи,досягнуті вобластітермогідродинамічнихущільнень,базуються на практичномудосвіді та наінженернихпошукахоптимальнихконструкцій [1].Такіущільненняєпроміжнимступенемміжтрадиційнимимеханічнимиторцевимиущільненнями тагідростатичнимиущільненнями ізсаморегульованим зазором.


Малюнок 4 -Термогідродинамічнеторцевеущільнення:

а -поверхнятертя; б - залежністькоефіцієнтатертя

відпараметрівсерпоподібні канавки


3.Матеріали партертя наосновівуглецю

>Надійність та ресурсконтактнихущільненьвизначаєтьсяголовним чиномфізико-механічнимивластивостямиматеріалів партертя. Парітертяповинні матірмінімальнийкоефіцієнттертя танизькушвидкістьзношування,високутеплопровідність йтермоміцність,низькийтемпературнийкоефіцієнтлінійногорозширення,стійкістьпротизадирання,схоплювання такорозії.Переліченівимогизначноюміроюзадовольняютьантифрикційніматеріали наосновівуглецю.Коефіцієнттеплопровідностіцихматеріалів в 2-4 рази понад, акоефіцієнтлінійногорозширення в 2-3 рази менше, ніж учорнихметалів; смердоті легкопереносятьтермічніудари,здатні досамозмащування тамаютьнизькийкоефіцієнттертя.

Дляторцевихущільнень в основномувикористовуютьштучнівуглеграфітовіматеріали, котріодержують ізнафтового коксу шляхомтермообробки,подрібнення тапресування.Використовуютьтакож антрацит,пековий кокс та сажу. Уякостізв'язувальногоматеріалузастосовуютькам'яновугільний пік та смоли. Дляпідвищенняантифрикційнихвластивостейдодаютьприродний очищеньграфіт.

>Післявипалення (>1200-1300°С)пресованих заготовоккілецьодержуютьобпаленийвуглець (АТ -антифрикційнийобпаленийвуглеграфіт). Привипаленнівипаровуютьсялеткіскладові печу таутворюються пори,об'єм якідосягає 20-40%об'ємуматеріалу;розміри пір >0,01-5мкм.Додатковевипалення заготовок притемпературі >2300-2600°С >викликаєрекристалізаціювуглецю та переводитичастину аморфноговугілля вграфіт, урезультатіодержуютьграфітірованийвуглеграфіт (АГ).

Длязменшенняпористості тапідвищенняексплуатаційнихякостейвуглеграфітів їхньогопросочуютьметалами,термостійкими смолами,кремнієм,фторопластами й т.д.Випалені таграфітизованівуглеграфітиАО-1500-СО5 таАГ-1500-СО5просочені сплавомсвинцю (95%) та олова (5%), аАГ-1500-Б83 таАГ-1500-Б83 -бабітом.Граничнодопустимітемператури взонітертя 300 та 200 °Звідповідно дляпросоченьСО5 таБ83.Перевищенняцих температур приводити довиплавляннюметалу,просочення тапорушеннюгерметичності.Обпаленийвуглеграфіт2П-1000-Фпросоченийфенолформальдегідноюсмолою (припустима температура >140°С).Просоченнясинтетичноюсмолоюзменшуєнебезпекузадирання припідвищеному контактномутиску.Обпаленийантифрикційнийматеріалхиманіт-Твиготовляють методомсуміщеногопресування тавипалення ізподальшимпросоченнямфурфуриловим спиртом татермообробкою при >300°С.Матеріалмаєвисокутермостійкість (до >300°С) тамалийкоефіцієнтомтертя, щозабезпечує йогопрацездатність пришвидкостяхковзання до 25 м/с й контактномутиску до 8МПа.

Дляущільнень ізвисоким танадвисокимступенемнавантаження (табл.1)частіше навикористовуютьсиліційованийграфіт,якийодержуютьпросоченням пористогографітурозплавленимкремнієм. Упроцесіпросочення урезультатівзаємодіїкремнію ізвуглецемутворюєтьсякарбідкремнію.Частинакремнію таграфітузалишається незв'язаною, томусиліційованийграфітявляє собоютрикомпонентну систему. Фазакарбідуобумовлюєвисокіфізико-механічніпоказники тахімічнустійкість, авільнийграфіт -антифрикційнівластивості.СиліційованіграфітиСГ-М,СГ-П,СГ-Трозрізняютьсязмістомфазикарбіду (у порядкузростання) тавідповіднотвердістю йзносостійкістю.Недолікомцихматеріалівєкрихкість (>зростає ззбільшеннямтвердості), інші ж, що смердотіпіддаютьсяобробці лишеалмазним колом нашліфувальнихверстатах.

>МеншкрихкіборосиліційованіграфітиБСГ-30 таБСГ-60, щорозрізняютьсяпористістюпочатковогографітуПРОГ-2400: 30% дляБСГ-30 та 60% дляБСГ-60.Ціграфітитакожобробляютьсялишешліфуваннямалмазним колом.

>Кращим ізсиліційованихграфітівєалюмокарбідкремнієвийграфітГАКК 55/40,якийобробляється наметалорізальнихверстатахтвердосплавнимирізцями.Матеріалдопускаєкороткочасну роботу насухо,коефіцієнт сухоготертя 0,05-0,1.

>Поверхнітертяущільнювальнихкілець ізвуглецевихматеріалівдоводять наскляних тачавуннихпритирахалмазнимипастами,алмазними порошками чи порошкамикарбіду бору.Шорсткістьконтактнихповерхонь последоведення >Ra = 0,025-0,1 >мкм,неплощинність не понад 0,9 >мкм.

3.1Прикладиконструкціїторцевихущільненьнасосів АЕС

>Термогідродинамічніторцевіущільнення (див. мал.5) дляживильнихнасосів АЕСрозробленіфірмою ">Бургман" (>Німеччина) надіаметри валу 150-200 мм,коловашвидкості до 70 м/с татиск до 7МПа [1]. Уякості парітертявикористанийкарбід вольфрамові пографіту чикарбідкремнію пографіту.Ущільнювальнікільцявстановлені в обоймах попресовійпосадці зпопереднімнатягом, щовиключає їхнізвільнення черезрізницютемпературнихкоефіцієнтівлінійногорозширеннякілець та обойм.Гранична температураохолоджувальної води навиході ізкамериущільнення >90°С.Перевищенняцієїмежівикликаєаварійневідключення насоса. Обойма, щообертається,гідравлічнорозвантажена тазафіксована на валушпонкою лише від повороту.Вторинніущільнення -гумовікільця круглогоперерізу. Температураперекачувальної насосомживильної води >150-200°С,зовнішня система 1, 2 >забезпечуєбезперервнеочищення таохолодження води вкамеріущільнення до >50-70°С.Циркуляцію води в цьомуконтуріздійснюєвбудованелабіринтно-гвинтовий насос 3 збагатозахідноюпрямокутноюнарізкою.


Малюнок 5 -Торцевеущільненняживильного насосафірми ">Бургман"

>Фірма ">Борг-Вонер" (США)поставляєторцевіущільнення (>Рис.6) дляпотужних (до 12,5 МВт)високообертових (до 8000об/хв)живильнихнасосів АЕС [24] ;тискущільнювальноїрідини до 14МПа,коловашвидкість до 75 м/с. Кількатертякарбід вольфрамові -графіт доброприпрацьовується тамаєпідвищенутермостійкість,завдякичомуущільненнязберігаєпрацездатність вумовахзапарювання насоса. При цьомупередвключенедисковеущільнення 1 >підтримуєтиск укільцевійкамері й тім самимперешкоджає протоці пара ізпорожнини насоса до камери основногоущільнення.Циркуляція води череззовнішній холодильникзабезпечується зарахуноквідцентрового натиску, щорозвивається вкамеріущільнення диском, щообертається 1.Ущільнювальнікільцявстановлені в обоймах повільнійпосадці йгерметизуються потильнихповерхняхгумою круглогоперетину.Опорнекільце, щообертається,зафіксоване вобойміштифтом, ааксіальнорухомеутримується відпроворота силамитертя.


Малюнок 6 -Ущільненнявисокообертовогоживильного насоса АЕСфірми ">Борг-Вонер"

>Конструкціяторцевогоущільненняфірми ">Летті" (>Франція)відрізняється способом установкиущільнювальнихкілець вобойми (див. мал.7).Посадкакільця, щообертається, повнутрішньомудіаметрузабезпечує добротепловідведення відзовнішньоїциліндровоїповерхні.Аксіальнорухомекільцегерметизуєтьсядвомагумовимикільцями круглогоперерізу.Ущільненняпризначене дляживильнихнасосів АЕС,тискущільнювальноїрідини 5МПа,коловашвидкість упарітертя 60 м/с.

Малюнок 7 -Ущільненняживильного насоса АЕСфірми ">Летті"


Уторцевомуущільненніфірми ">Флексибокс" (>Англія) обоймакільця (див. мал.8), щообертається,спирається нагумовекільце круглогоперерізу, щодопускаєдеякесамоцентрування тазменшуєторцевебиття. Формаперерізукільця, щообертається, тааксіальнорухомогокільця й їхнього посадка в обоймахвибрані ізумовимінімумусумарнихсилових татемпературнихдеформацій, щопорушуютьплощинністьконтактнихповерхонь. якматеріали парітертявикористовуютьсякарбідикремнію чи вольфрамові пографіту.Ущільненнярекомендується дляживильнихнасосів,ущільнювальнийтиск до 7МПа приколовійшвидкості до70 м/с.

Малюнок 8 -Торцевеущільненняфірми ">Флексибокс"

>Блоковаконструкціяторцевогоущільнення типу Т (див. мал.9)розробленаВНДІАЕН тасерійновиготовляєтьсяНальчикськиммашинобудівним заводом. Кількатертяутворюють дваоднаковікільця 8 ізсиліційованогографітуСГ-П, щовільновстановлені ваксіальнорухомій 6 >обоймі таобоймі, щообертається 9.Відпровертаннякільцяутримуютьсяповідцями 7 таущільнюютьсягумовимикільцями 5.Аксіальнорухома обойма із пружинами 2встановлена вкорпусі 3ущільнення тазафіксована відпровертаннягвинтами 13. Обойма, щообертається,пружинноюшайбою 11кріпиться наперехіднійвтулці 12 таутримується відвідносногопровертанняповідцем 10.Монтажна скоба 1 разом ізперехідноювтулкоюзабезпечуютьблоковістьконструкціївузлаущільнення. яквторинніущільнення 4використовуютьсягумовікільця круглогоперерізу.

Малюнок 9 -Механічнеторцевеущільнення типу Т

>Конструкціюобойми (>коефіцієнтнавантаженняаксіальнорухомоїобойми 0,7) таспосіб установкикілецьзабезпечують їхнімінімальнідеформації.Середнійдіаметрущільнювальнихпасків від 75 до 120 мм,тискущільнювальноїрідини до 6МПа,коловашвидкість до 25 м/с.

>Ущільненнявикористовуються вголовних (>ПЕА 1650-80) тарезервних (>ПЕА 250-80)живильних насосахенергоблоків із реакторамиРБМК-1500, вконденсатних насосахКсВА 700-180 таКсВА 650-135, в насосахрозхолоджування таінших насосах зчастотоюобертання ротора до 3000об/хв.

>Аналізнаведенихконструкційпоказує, щоторцевіущільненнянасосів АЕС нависокіпараметри в основномувиготовляють ззовнішнімпідведеннямущільнювальноїрідини та ізаксіальнорухомимикільцями, що необертаються. яквторинніущільненнявикористовуютьсягумовікільця круглогоперерізу, а якнатискніпружніелементи -наборигвинтовихциліндрових пружин,розміщенних вущільнювальнійрідині. Убільшостіконструкційкільцяущільнювачіввстановлюються в обоймах повільнійпосадці, а формапоперечнихперерізівкілець тарозташуваннятильнихопорнихповерхоньвибираються так,щобзвести домінімумудеформації йнеплощинністьущільнювальнихконтактнихповерхонь.

>Повідцевіпристрої дляпередачі крутильного моменту від валу на обойму, щообертається, атакожспособистопоріннякілець в обоймах йкріпленнямонтажнихгільз на валунайрізноманітніші.Вибір того чиіншого конструктивногорішеннявизначаєтьсяумовами роботиущільнень.


Списоклітератури

1.Mayer E.AxialGleitringdichtungen. - 7.,neubearb.underw.Aufl.Dusseldorf:VDI - Verlag, 1982.

2. Гордєєв В.В. Шляхи підвищення економічності, надійності і довговічності торцевих ущільнень насосів // Оглядова інформація.Сер.ХМ-4. М.:ЦИНТИ-химнефтемаш, 1982. - 38 з.

3. КондаковЛ.А. Робітники рідини і ущільнення гідравлічних систем. - М.: Машинобудування, 1982.

4. Голубєв А.І.Торцовие ущільнення обертових валів. - М.: Машинобудування, 1974.

5.Крагельский І.В.,Михин М.М. Вузли тертя машин: Довідник. - М.: Машинобудування, 1984.

6.Словарь-справочник по тертю, швидкого зносу й мастила деталей машин / О.Л.Шведков,Д.Я.Ровинский, В.Д. Зозуля,Э.Д. Браун. - Київ:Наукова думка, 1979.


Схожі реферати:

Навігація