Дросселирование всегда уменьшает работоспособность рабочего тела, поэтому в большинстве случаев является вредным процессом. Однако зачастую оно является необходимым и достаточно широко применяется в технике. Так, в частности, на эффекте дросселирования основана работа многих измерительных приборов (мерные шайбы, трубки и др.), явление дросселирования используется при регулировании тепловых машин (турбин, ДВС и др.), в гидравлических и пневматических системах автомобилей, строительных и дорожных машин, механизмов подъемно-транспортных машин.
В карбюраторах двигателей внутреннего сгорания в качестве одного из основных регулирующих элементов применяется дроссельная заслонка, являющаяся, по существу, дроссельным клапаном.
В холодильной технике дросселирование используется для получения низких температур. Иногда дросселированием получают перегретый пар.
Для уменьшения утечек между ступенями лопаточных компрессоров и турбин, а также из пространства за последней ступенью компрессоров применяют лабиринтные уплотнения, в которых также используется явление дросселирования. Рассмотрим схематическое устройство уплотнения, представленное на рис.7.2. Лабиринтные уплотнения являются бесконтактными и допускают некоторую утечку газов через них. В то же время они обеспечивают работу при относительных скоростях деталей турбокомпрессоров двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных установок до 300 м/с, что невозможно для контактных уплотнительных устройств.
В лабиринтном уплотнении на пути перетекающего газа создается большое гидравлическое сопротивление. С увеличением числа гребешков и с уменьшением зазора между гребешком и неподвижной деталью гидравлическое сопротивление возрастает и количество перетекающего газа уменьшается. Для уменьшения утечки между ступенями применяют лабиринтное уплотнение с 3-5 гребешками. За последней ступенью компрессора их число доходит до 10-12. Расположение гребешков под углом с наклоном навстречу потоку, как это показано на рис.7.2б, способствует улучшению уплотнения. В уплотнениях с изменяющимся направлением потока газа (рис.7.2.в) эффективность еще выше.
Лабиринтное уплотнение работает на принципе дросселирования. Его работа возможна только при перетекании газа. Если радиальный зазор в лабиринтном уплотнении остается таким же, как и в гладком кольцевом канале, то расход через «лабиринт» уменьшается. Причиной этого являются потери кинетической энергии потока при внезапных расширениях газа. Происходит дросселирование газа при его прохождении через ряд последовательных местных сопротивлений. Скорость под гребешком определяется перепадом давлений на этом гребешке. Массовый расход газа меньше, чем в обычном зазоре, т.к. перепад давлений на один гребешок весьма незначителен. От гребешка к гребешку скорость растет, а плотность падает. Скорость может достигать скорости звука, но это возможно лишь на последнем гребешке.
Если даже предположить, что скорость на предпоследнем гребешке станет равной критической, то на последнем гребешке она не может быть больше критической. Следовательно, на последнем гребешке скорость не больше критической, а на предпоследнем — меньше критической.
С уменьшением зазоров эффективность лабиринтного уплотнения повышается. Однако при этом возможно задевание гребешков за неподвижные детали в процессе приработки уплотнения. Применение графитовых и графито-алюминиевых покрытий позволяет устанавливать малые и даже нулевые зазоры в уплотнениях.
Массовый расход газа через уплотнения определяется выражением
где К — коэффициент расхода, учитывающий особенности расширения;
Видео:Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Лабиринтное уплотнение — Labyrinth seal
Лабиринтное уплотнение представляет собой тип механического уплотнения , что обеспечивает извилистый путь , чтобы помочь предотвратить утечку. Пример такого уплотнения иногда можно найти в подшипнике оси , чтобы предотвратить утечку масла, смазывающего подшипник.
Лабиринтное уплотнение может состоять из множества канавок, которые плотно прижимаются внутри другой оси или внутри отверстия, так что жидкость должна проходить длинный и трудный путь для выхода. Иногда резьба бывает на внешней и внутренней части. Они блокируются, чтобы создать длинный характеристический путь, который замедляет утечку. Для лабиринтных уплотнений на вращающемся валу между кончиками лабиринтной резьбы и рабочей поверхностью должен существовать очень маленький зазор. «Зубцы» лабиринтного уплотнения могут находиться на вращающемся валу (Зубья на роторе — TOR) или на статоре (TOS), или на обоих, в конфигурации блокировки.
Читайте также: Компрессор кондиционера subaru impreza wrx
Лабиринтные уплотнения на вращающихся валах обеспечивают бесконтактное уплотнение, контролируя прохождение жидкости через множество камер за счет центробежного движения, а также за счет образования контролируемых вихрей жидкости. На более высоких скоростях центробежное движение выталкивает жидкость наружу и, следовательно, прочь от любых каналов. Точно так же, если камеры лабиринта спроектированы правильно, любая жидкость, вышедшая из основной камеры, попадает в камеру лабиринта, где она вынуждена совершать вихревое движение. Это предотвращает его утечку, а также отталкивает любую другую жидкость. Поскольку эти лабиринтные уплотнения бесконтактны, они не изнашиваются.
Во многих газотурбинных двигателях с высокими частотами вращения используются лабиринтные уплотнения из-за отсутствия трения и длительного срока службы. Поскольку заполненные жидкостью лабиринтные уплотнения по-прежнему выделяют тепло из-за вязкости уплотняющего масла, и поскольку уплотняющее масло может загрязнять технологические жидкости, в современных высокопроизводительных газовых турбинах используются сухие газовые уплотнения, в которых используются подпружиненные кольца с инертным газом между ними. грани колец для обеспечения уплотнения. Это создает еще меньшее трение и обеспечивает герметичное уплотнение. Однако в таких двигателях часто обнаруживается утечка масла в камеру сжатия. Действительно, многие уплотнения газотурбинных двигателей имеют утечку из-за своей конструкции.
Лабиринтные уплотнения также встречаются на поршнях, которые используют их для хранения масла и уплотнения от высокого давления во время сжатия и рабочего хода , а также на других невращающихся валах. В этих приложениях именно длинный и трудный путь и образование контролируемых вихрей жидкости плюс некоторое ограниченное контактно-уплотняющее действие создают уплотнение.
Видео:Лабиринтное уплотнение Турбины. Турбонагнетатель 4х тактного судового двигателя в деталях.Скачать
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора
Владельцы патента RU 2409769:
Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано при проектировании компрессорной техники, а именно при разработке узлов бесконтактных лабиринтных уплотнений. Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора содержит в месте стыка ротора с корпусом конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении. Канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру — выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок. Техническим результатом предложенного устройства является уменьшение потерь рабочего газа, перетекающего через уплотнение. 7 ил.
Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано при проектировании компрессорной техники, а именно при разработке узлов бесконтактных лабиринтных уплотнений.
Созданию бесконтактных лабиринтных уплотнений в книге В.Б.Шнеппа «Конструкция и расчет центробежных машин» издательства «Машиностроение» 1995 г., УДК 621.515, посвящен раздел 3.5, стр.129-132, в котором раскрыт механизм работы лабиринтных уплотнений, приводятся расчеты и сделаны рекомендации по выбору их параметров, а также рассмотрены различные варианты конструктивного исполнения уплотнений с указанием их достоинств и недостатков. Как показано в книге, действие бесконтактных лабиринтных уплотнений основано на торможении потока утечки газа, перетекающего из области с повышенным давлением в область с более низким давлением. В лабиринте газ поочередно то увеличивает скорость в щелях, то теряет эту скорость почти до нуля в камерах. Газ, проходя последовательно через многократно повторяющиеся участки сужения и расширения лабиринта, теряет свою энергию, затормаживается, уменьшая давление и скорость. Как показал расчет и опыт, наиболее удачными конструктивными исполнениями лабиринтов являются соты в качестве камер расширения вместо канавок потому, что в сотовых ячейках происходит более полная потеря энергии протекающего газа, однако применение сотовых лабиринтов ограничено в связи с их высокой трудоемкостью и стоимостью.
Читайте также: Компрессор abac b7000 500ft 10hp
Известно аэродинамическое лабиринтно-винтовое уплотнение, содержащее установленные с радиальным зазором поверхности статора и ротора, на поверхностях которых выполнены резьбовые канавки, причем указанные канавки статора и ротора имеют противоположное направление (см. патент RU 2193698, опубликован 27.11.2002).
Наиболее близким аналогом является лабиринтно-винтовое уплотнение компрессора, содержащее статор и ротор, на валу ротора с натягом установлена цилиндрическая втулка и закрепленная с возможностью регулировки радиальных зазоров, на поверхности статора закреплена ответная втулка, при этом на обращенных друг к другу поверхностях втулок, роторной и статорной, выполнены резьбовые канавки одного направления (см. патент RU 34677, опубликован 10.12.2003).
Недостатком известных устройств является значительная потеря рабочего газа, протекающего через уплотнение, которая составляет до 9% производительности корпуса сжатия.
Техническим результатом предложенного устройства является уменьшение потерь рабочего газа, перетекающего через уплотнение.
Этот технический результат достигается благодаря тому, что лабиринтное уплотнение корпуса компрессора содержит в месте стыка ротора с корпусом конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении, при этом канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру — выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок.
Сущность предложенного устройства представлена на фиг.1-7.
На фиг.1 показан общий вид корпуса сжатия с частичным вырывом и обозначенным выносным элементом А узлом лабиринтного уплотнения.
На фиг.2 показан узел лабиринтного уплотнения (вынос А на фиг.1).
На фиг.3 показаны канавки втулок (вынос Ж на фиг.2).
На фиг.4 показан разрез И-И на фиг.3.
На фиг.5 показаны кольцевые канавки втулки корпуса (разрез Б-Б на фиг.2).
На фиг.6 показаны спиральные канавки втулки ротора (разрез В-В на фиг.2).
На фиг.7 показаны детали узла лабиринтного уплотнения в аксонометрическом изображении.
Лабиринтное уплотнение устанавливается в месте стыка ротора 2 с корпусом 1 (выносной элемент А, фиг.1) и содержит конусную втулку 3, скрепленную с ротором 2 и обращенную конусной поверхностью Д к сопрягаемой конусной поверхности Е ответной втулки 5, установленной в корпусе 1. Втулка 5 связана с корпусом 1 через регулирующее кольцо 6 и фиксируется в требуемом положении крепежными деталями 7. Герметизация стыка втулки 5 с корпусом 1 обеспечивается уплотнительными кольцами 8, размещенными в кольцевых гнездах, выполненных на цилиндрической поверхности ответной втулки 5 (фиг.2, 7). На конической поверхности Д втулки 3 выполнены канавки 4 в виде спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная «а» к любой точке Г каждой спирали образует с направлением ее перемещения «б«, при вращении ротора 2, острый угол α, при виде в плане (фиг.6). Каждая спиральная канавка 4 конусной втулки 3 входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую «глухую» сбеговую канавку 9, а по большому диаметру выходит на торец К втулки 3, причем конус втулки 3 своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления Р (фиг.2). На конической поверхности Е втулки 5, установленной в корпусе 1, выполнен ряд кольцевых канавок 10.
Читайте также: Ресиверы компрессоров для пескоструйных аппаратов
Устройство работает следующим образом. Перед пуском установки производят сборку лабиринтного уплотнения в следующей последовательности.
1. Устанавливают конусную втулку 3 на ротор 2, например, напрессовкой.
2. Устанавливают конусную втулку 5 в корпус 1, например в крышку, предварительно установив в кольцевые гнезда втулки 5 уплотнительные кольца 8 и регулирующее кольцо 6 в расточку крышки корпуса 1 с заведомо увеличенной толщиной h кольца 6 (фиг.2).
3. Закрепляют втулку 5 с крышкой корпуса 1 крепежными деталями 7.
4. Производят замер фактического кольцевого зазора S между втулками 3 и 5.
5. Производят демонтаж втулки 5 и осуществляют доработку кольца 6 по размеру h для обеспечения требуемого зазора S.
6. Производят окончательную сборку втулки 5.
При работе компрессора перед лабиринтным уплотнением возникает повышенное давление (P1>P) (фиг.2), при этом из зоны повышенного давления P1 через лабиринт устремляется рабочий газ, который проходит последовательно через сужающие каналы высотой S (зазор между втулками 3 и 5) и полости кольцевых канавок 10 (фиг.3), при этом постепенно теряя свою энергию, а следовательно, скорость и давление. Одновременно часть газа попадает в полости спиральных канавок 4, которые во время работы компрессора вращаются вокруг оси ротора 2. Рабочий газ под действием центробежных сил и составляющей силы от наклона спирали на угол α от направления «б» (фиг.6) отклоняется по направлению «г» в сторону большого диаметра конусной втулки 3, при этом в кольцевом зазоре S по малому диаметру втулки 3 давление рабочего газа уменьшается, а следовательно, уменьшается перепад давления относительно полости низкого давления Р, что способствует уменьшению утечек газа через уплотнение.
Приведенные в устройстве отличительные признаки обусловлены следующими соображениями.
1. В части ориентации спиральных канавок 4 на конусной втулке 3. Рабочий газ, попадая из кольцевого зазора S в полость спиральной канавки 4, меняет свое направление на сравнительно небольшую величину — острый угол α (направление «г«), изменение направления струи происходит плавно, при этом сила торможения газа незначительна и не приводит к значительным потерям мощности на валу.
2. Изменение направления струи рабочего газа за счет указанного наклона α спиральных канавок 4 в сочетании с центробежной силой отбрасывает рабочий газ в канавках 4 за кромку К втулки 3, создавая при этом пониженное давление в зоне сбеговой канавки 9.
3. Предусмотренная в устройстве сбеговая канавка 9 отсекает выход спиральных канавок 4 в полость пониженного давления Р, тем самым препятствует подсосу газа из полости пониженного давления Р в полость с повышенным давлением P1.
Таким образом, выполнение лабиринтного уплотнения корпуса компрессора из двух втулок с сообщенными конусными поверхностями, на которых выполнены кольцевые и спиральные канавки, обеспечивает уменьшение потерь протекающего через него рабочего газа путем снижения скорости поступающего в уплотнение рабочего газа, понижения его энергии и давления, устраняя возможность прохода рабочего газа из зоны с большим давлением в зону с меньшим давлением.
Лабиринтное уплотнение корпуса компрессора, содержащее, в месте стыка ротора с корпусом, конусную втулку, скрепленную с ротором и обращенную конусной поверхностью с выполненными на ней канавками к сопрягаемой конусной поверхности ответной втулки, установленной в корпусе с возможностью ее перемещения вдоль оси ротора и ее фиксации в требуемом положении, отличающееся тем, что канавки на конической поверхности втулки ротора имеют форму спиралей, оси которых совпадают с осью конуса, а касательная к любой точке каждой спирали образует с направлением ее перемещения при вращении ротора острый угол при виде в плане, каждая спиральная канавка входит в зоне малого диаметра конуса в кольцевую сбеговую канавку, а по большому диаметру — выходит на торец втулки, при этом конус втулки ротора своей вершиной обращен в сторону полости пониженного давления, а на конической поверхности ответной втулки выполнен ряд кольцевых канавок.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
📹 Видео
Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать
Про лабиринтное уплотнение /Скачать
Лабиринтные уплотнения производства AESSEAL freeСкачать
Лабиринтные уплотнения проточной части компрессор CKDСкачать
Центробежный компрессорСкачать
лабиринтное уплотнениеСкачать
Устройство и причины выхода из строя турбокомпрессораСкачать
Эволюция уплотнений: история, применения, конструктивные особенности уплотнений FreudenbergСкачать
Устройство уплотнений штоков компрессораСкачать
Сухие газовые уплотнения. Покрытие MODENGY для снижения трения и устранения шума при работе #shortsСкачать
Самое простое обьяснение.Механический сальник 2.0 Как работает механическое торцевое уплотнение.Скачать
Как работает центробежный газовый компрессорСкачать
Лабиринтное уплотнение под подш 205Скачать
Ремонт и динамические испытания сухих газодинамических уплотнений (СГДУ)Скачать
Уплотнение лабиринтное (ООО "ПИГРУПП")Скачать
о лабиринтном уплотнении коленвала ЯВА.Скачать
Лабиринтные уплотнения и корпуса подшипников к конвейерным роликамСкачать
Лабиринтное уплотнение под подшипник 204 конвейерного ролика.Скачать
