Задача создания надежных уплотнений штоков поршневых компрессоров до сих пор остается актуальной. Требования, предъявляемые к этим уплотнениям просты: достаточная герметичность, небольшие потери на трение, износостойкость и надежность. Для изучения рабочего процесса в уплотнении и проработки рекомендаций нами была разработана расчетная программа. Для удобства программа была написана на языке баз данных, имеющем наглядный интерфейс и возможность работы в диалоговом режиме. Кроме того, все расчеты автоматически заносятся вместе с датой проведения расчета в соответствующую базу, позволяющую обратиться к ней в любой момент для просмотра и печати избранных фрагментов.
На начальном этапе граничными и начальными условиями являлись постоянное давление и температура на входе и выходе из уплотнения. Математическая модель базировалась на традиционных уравнениях: термодинамики незамкнутой системы, теплообмена и уравнении истечения Сен-Венана-Венцеля.
Основные зависимости в конечно-разностной форме:
Нами были проведены оценочные расчеты при изменении от 100 до 500, т.е. в несколько расширенных границах по сравнению с теми, в которых обычно находится коэффициент теплоотдачи. Было установлено, что на распределение давлений и температур по камерам уплотнения коэффициент оказывает слабое влияние ( по давлению при заданном диапазоне изменения не превышают 0.1 %, а по температуре – 0.5 %). Это связано, по-видимому, с очень небольшой поверхностью теплообмена, малым временем контакта и незначительной разностью температур газа и стенок уплотнительных камер. Поэтому в расчетах коэффициент принимался равным 300. Поскольку большая часть уплотнения находится вне рабочей камеры цилиндра, то температура поверхности камер задавалась одинаковой, равной среднеарифметической между температурой на входе в уплотнение и на выходе из него. В случае задания переменного давления на входе выбиралась температура нагнетания и температура в картере.
Основным комплексом, влияющим на массовые перетечки через уплотнение, собственно и определяющих его герметичность, является произведение коэффициента расхода на значение зазора.
Эти коэффициенты можно получить только в процессе проведения экспериментов. С этой целью на Краснодарском компрессорном заводе была создана экспериментальная установка, позволяющая исследовать процессы в камерах УШ и массообмен через уплотнение в зависимости от количества уплотняющих камер.
Принципиальная схема стенда включает в себя экспериментальный компрессор, 2 вспомогательных компрессора, влагомаслоотделители и измерительные приборы: тензостанцию, осциллографы, мосты постоянного тока, газовые счётчики и датчики давления и температуры.
Для записи мгновенных давлений в камерах сальника были изготовлены малогабаритные тензометрические датчики, имеющие пределы измерения от 0,2 до 25МПа. Мембрана датчика изготовлена из сплава 36НХТЮ. Сплав обладает высоким модулем нормальной упругости (19000-20000 МПа) и применяется для изготовления упругих чувствительных элементов. Для преобразования деформации мембраны в электрический сигнал используется, включаемый по схеме ионного моста, фольговый тензопреобразователь с базой 10мм, который наклеивается клеем горячего отвердения ЕГ-250.
Для измерения мгновенных температур в камерах сальника были специально изготовлены датчики, работающие по принципу термометров сопротивления. Термоприёмники этих датчиков выполнены из вольфрамовой проволоки с золотым покрытием диаметром 6 мкм.
Для контроля температуры трущейся поверхности штока в нём были установлены 3 хромель-копелевые термопары. Их чувствительные элементы располагались на расстоянии 0,5мм от поверхности штока. Вывод проводов термопар производился через радиальные и осевые сверления на токосъёмное устройство, позволяющее подвести провода к ампер-вольтметру, регистрирующему термо-э.д.с.
Конструкция стенда позволяет измерять утечки газа через УШ с помощью газового счётчика ГСБ-400.
На стенде испытывался сальник с плоскими уплотнительными элементами (рис.1).
Сальник содержит камеры 1 с уплотнительными элементами, состоящими из замыкающего кольца 2, уплотняющего кольца 3 и неразрезного опорного кольца 4.
Высота колец 2 и 3 выполнена в соответствии с ОСТ-26-12-2035-83 при диаметре штока, равном 32мм. Замыкающее кольцо 2 разрезано на 3 части, а уплотняющее кольцо 3 разрезано на 6 частей таким образом, что короткие радиальные прорезы перекрыты сверху сегментами. Замыкающее кольцо 2 не устраняет прохода газа в камеру и, будучи прижато давлением газа к уплотняющему кольцу 3, служит для того, чтобы перекрывать с торца прорезы уплотняющего кольца 3. Для обеспечения перекрытия стыков кольца 2 и 3 взаимно фиксированы штифтом. Каждое из колец охватывается по окружности браслетной пружиной 5, производящей предварительное уплотнение между кольцом сальника и штоком. Материалом уплотнительных колец был графитофторопласт АФГ-80ВС.
Видео:Поршневой компрессорСкачать
Неразрезные кольца 4 выполнены из текстолита, в котором в качестве наполнителя используется шифон. Эти кольца установлены по отношению к штоку с гарантированным зазором. Между наружными поверхностями колец 4 и внутренними расточками колец 2 и 3 после изготовления УШ предусматривается зазор, по величине меньший, чем зазор между кольцами 4 и штоком. По мере приработки колец 2 и 3 к штоку зазор между кольцами 4 и кольцами 2 и 3 ликвидируется, после чего кольца 2 и 3 плотно охватывают кольца 4 своими расточками. В результате этого не происходит дальнейшего прижатия колец 2 и 3 к штоку, что снижает износ колец и потери на трение.
Исследование работы УШ проводилось при давлении перед сальником, равном 10, 11, 12 и 13 МПа. Средняя скорость штока составляла 2,08 м/с. Сальник состоял из 9 камер. Замерялись давления и температуры по камерам уплотнения.
Читайте также: Abac компрессоры v400 supra
Для определения зазоров при течении газа через УШ производился замер утечек с помощью газового счётчика. Было проведено сравнение массового расхода утечек с теоретическим массовым расходом, рассчитанным по формуле проф. С.Е.Захаренко:
Коэффициент расхода назначался постоянным и равным 0.7. По результатам продувок различных авторов он находится в пределах 0.7-0.9. Сравнивая расчетный расход через уплотнение с имеющимися экспериментальными данными можно сделать вывод, что зазор в уплотнении колеблется в пределах 3-10 мкм.
Расхождение в значениях обусловлено, по-видимому, неточностями эксперимента. Поэтому были проведены вариантные расчеты, демонстрирующие влияние значения зазора на распределение давлений по камерам уплотнения и на количество утечек через уплотнение. Зазор менялся от 1 до 30 мкм. При этом давление на входе в уплотнение было постоянным и равным 0.7 МПа, температура на входе не менялась и равнялась 390 К. Свободный объем камеры рассчитывался исходя из ОСТа 26-12-2035-83 (тип А) и в основных расчетах принимался равным 0.4•10-4м3. Частота вращения задавалась постоянной n=1000 об/мин. Расчеты производились через 1 поворота коленчатого вала. Уменьшение шага расчета не приводит к увеличению точности, однако, его увеличение может вызвать ошибки в расчете, в особенности, в области перехода от докритического к критическому истечению. Расчеты проводились методом последовательных приближений. Цикл повторялся через каждые 360. Количество итераций увеличивалось с уменьшением числа уплотнительных элементов (УЭ). Это связано с тем, что распределение давлений по камерам для небольшого числа камер отличается от пропорционального, заданного как начальное.
В данной работе изучается рабочий процесс в уплотнении при постоянном давлении на его входе. При проведении параметрического анализа на монитор и печать выводились следующие данные: давление и температура по всем камерам, массовый расход через каждый УЭ.
Было исследовано влияние числа камер, зазора в уплотнении при их одинаковом значении для каждого элемента и увеличении одного из зазоров по длине уплотнения, свободного объема камеры и изменения перепада, срабатываемого на уплотнении.
ВЛИЯНИЕ ЧИСЛА КАМЕР В УПЛОТНЕНИИ.
При исследовании число УЭ изменялось от 3 до 7 при различных зазорах и свободных объемах камер. Чем больше количество УЭ, тем меньше перепады давлений на каждом из них (рис.2). Расчет приводился при Vкам= 0,4•10-3м3 и =5 мкм. Для z>5 максимальный перепад срабатывается на последнем элементе, где зачастую наблюдается критическое истечение. Для меньших значений z максимальный перепад возникает на первом и на последнем УЭ. При любых количествах УЭ перепад на первом камере несколько выше перепадов на промежуточных элементах при достаточно больших свободных объемах. Уменьшение объема приводит к возрастанию перепада на предпоследнем и последнем элементе. Любопытно, что перепад на последнем кольце практически не зависит от объема камеры.
Что касается температуры, то она возрастает для небольших объемов, причем, чем больше количество УЭ, тем больше разность между температурами при больших и малых Vкам, достигающая 50 (рис. 3). При числе камер z=7 температурный перепад составляет до 100 . Чем меньше объем, тем меньше температурный перепад, что физически легко объяснимо: газ не успевает в маленьких объемах потерять достаточное количество теплоты.
Изменение зазора не меняет практически пропорциональный характер распределения давлений по камерам (рис. 4). Зазор менялся от 1 мкм до 30 мкм. Чем больше зазор, тем меньше перепады на промежуточных элементах. Зазор более 40 мкм представляет собой отверстие, давления по камерам мало отличаются от давления на входе и весь перепад срабатывается на последнем элементе.
Для зазоров 1 мкм и 5 мкм был рассчитан расход через уплотнение в зависимости от числа УЭ (рис. 5). Как выяснилось, расход не пропорционален зазору: при меньших зазорах влияние числа камер менее выражено, кроме очень малого числа камер (в нашем случае при z =3). Это связано с тем, что при малых z возникает критическое истечение, зависящее только от параметров перед щелью.
В процессе работы уплотнительные элементы изнашиваются неравномерно. Это зависит от перепада давлений, срабатываемого в каждой уплотнительной камере, а также от неоднородности используемого материала, неточности сборки и дефектов обработки. Поэтому было интересно исследовать, какое влияние на герметичность уплотнения оказывает неравномерность зазора по длине уплотнения. В уплотнении из 7 камер последовательно увеличивался зазор в 10 раз на одном из УЭ. Как показали расчеты, давление в камере с увеличенным зазором уменьшается, однако, в последующей камере происходит рост давления и увеличение перепада на последующем элементе. Возмущение заметно только на УЭ с увеличенным зазором и на следующем за ним элементе. Во всех остальных камерах параметры практически не меняются. Увеличение зазора на последнем УЭ ведет к уменьшению давления в последней камере (рис. 6).
Видео:Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Расход через уплотнение при увеличении зазора на одном из УЭ практически не меняется за исключением последних 2-х камер. Увеличение зазора на предпоследнем элементе приводит к возрастанию расхода на 80%, а на последнем на 90% по сравнению с расходом при увеличении зазора на предыдущих элементах (рис. 7). Таким образом, герметичность резко уменьшается, если на последних элементах увеличивается зазор.
Читайте также: Компрессор воздушный в братске
ВЛИЯНИЕ СВОБОДНОГО ОБЪЕМА КАМЕРЫ УПЛОТНЕНИЯ.
Однозначной зависимости расхода от свободного объема камеры не было обнаружено. При малом количестве УЭ при большом объеме (объем менялся в 10 раз от Vкам=0.4•10-4м3 до Vкам=0.4•10-3м3) расход несколько выше (рис. 8), а при большом количестве камер наоборот уменьшается, что связано, по-видимому, с переходом при z =5 с критического на докритическое истечение. Поэтому для каждого конкретного случая необходим расчет.
ВЛИЯНИЕ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЙ НА УПЛОТНЕНИИ
Давление на входе в уплотнение менялось от 0.7 МПа до 10 МПа. Давление на выходе оставалось постоянным и равным 0.1 МПа. Было установлено, что зависимость расхода от перепада давлений практически прямопропорциональная (рис 9). Увеличение зазора приводит к резкому увеличению расхода особенно при высоких давлениях. Расход при =10 мкм примерно в 2.5 раза превышает расход при =1 мкм при давлении на входе 10 МПа.
Нами была разработана программа для расчета параметров газа по длине уплотнения штока и герметичности уплотнения.
На основании параметрического анализа данных полученных по программе, было установлено, что увеличение количества камер уплотнения приводит к уменьшению расхода, причем, при z>5 это уменьшение уже незначительно. Уменьшение свободного объема камеры неоднозначно сказывается на расходе: при небольшом количестве УЭ расход при малом объеме больше, чем при большом, а при z>5 – меньше.
Зависимость от зазора при 5 мкм практически пропорциональная. При малых зазорах имеет место переход от критического к докритическому истечению. Влияние неравномерности задания зазора по длине уплотнения существенно лишь при увеличенном зазоре на последнем и предпоследнем элементе.
Увеличение перепада приводит к пропорциональному росту расхода, причем, чем больше зазор, тем более выраженный характер имеет уменьшение герметичности.
В дальнейшем предполагается изучить характер изменения параметров газа в уплотнении при давлении на входе, меняющемся в соответствии с индикаторной диаграммой. Кроме того, необходимо сравнить результаты, полученные при расчетах по формуле Сен-Венана-Венцеля и по формуле профессора С.Е. Захаренко.
Билет № 8. 1.Конструкция уплотнений штоков поршневого компрессора.
1.Конструкция уплотнений штоков поршневого компрессора.
В цилиндрах компрессоров применяются самоуплотняющиеся сальники с уплотняющими элементами различной конструкции.
Видео:Устройство уплотнений штоков компрессораСкачать
Сальники с чугунными уплотняющими кольцами состоят из нескольких камер, образованных обоймами, в каждой из которых имеются дроссельные кольца и уплотнительные кольца двух типов. Разрезные уплотнительные кольца первого типа расположены в камерах первыми, считая от полости цилиндра. Они не устраняют прохода газа в камеру, а служат главным образом для того, чтобы перекрыть торцовые зазоры уплотнительных колец второго типа, также разрезанных на три части, но не радиально, а ступенчато. Зазор в радиальных разрезах уплотнительных колец допускает сдвиг их частей, компенсирующий износ уплотняющей поверхности. Для обеспечения перекрытия стыков уплотнительных колец их взаимное расположение фиксируется штифтом. Каждое кольцо охватывается браслетной пружиной, создающей предварительное уплотнение между элементами сальника и штоком. Основное усилие, прижимающее уплотнительные кольца к штоку, создается в результате разности давлений газа в камере и слое масла в зазоре между кольцами и штоком. Смазку к сальнику подводят под давлением от лубрикатора через отверстия в крышке и обоймах. Дроссельные кольца затрудняют проход газа через камеры и способствуют лучшему удержанию масла в полости сальника.
В сальниках с самоуплотняющейся набивкой из фторопластовых уплотняющих элементов (смотреть рисунок 5) кольца первого типа, расположенные в камерах первыми, считая от полости цилиндра, разрезаны по типу поршневых колец.
Уплотнительные кольца второго типа имеют отрезной уплотняющий сегмент. Зазор в разрезе уплотнительных колец допускает их перемещение, компенсирующее износ уплотняющей поверхности. Взаимное положение уплотнительных колец, как и в металлических сальниках, фиксируется штифтом.
Каждое кольцо охватывается браслетной пружиной. Первая камера со стороны цилиндра, кроме разрезных колец имеет дроссельное кольцо.
. Когда сжимаются токсичные или взрывоопасные газы, применяется специальный сальник фонаря, фонарь цилиндра продувают нейтральным газом под избыточным давлением 500 мм вод.ст.
2.Испытания сосудов компрессорной установки на прочность и плотность.
4.6.1. Гидравлическому испытанию подлежат все сосуды после их изготовления.
Сосуды, изготовление которых заканчивается на месте установки, транспортируемые на место монтажа частями, подвергаются гидравлическому испытанию на месте монтажа.
4.6.2. Сосуды, имеющие защитное покрытие или изоляцию, подвергаются гидравлическому испытанию до наложения покрытия или изоляции.
Сосуды, имеющие наружный кожух, подвергаются гидравлическому испытанию до установки кожуха.
Допускается эмалированные сосуды подвергать гидравлическому испытанию рабочим давлением после эмалирования.
4.6.3. Гидравлическое испытание сосудов, за исключением литых, должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле
где Р — расчетное давление сосуда МПа(кгс/см2);
[сигма] , [сигма — допускаемые напряжения для материала сосуда 20 t или его элементов соответственно при 20°С и
расчетной температуре, МПа (кгс/см2).
Отношение [сигма]_20/[сигма]_t принимается по тому из использованных материалов элементов (обечаек, днищ, фланцев, крепежа, патрубков и др.) сосуда, для которого оно является наименьшим.
Читайте также: Что такое воздухосборник для компрессора
4.6.4. Гидравлическое испытание деталей, изготовленных из литья, должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле
Видео:Уплотнение штока А311Скачать
Испытание отливок разрешается проводить после сборки и сварки в собранном узле или готовом сосуде пробным давлением, принятым для сосудов, при условии 100% контроля отливок неразрушающими методами.
Гидравлическое испытание сосудов и деталей, изготовленных из неметаллических материалов с ударной вязкостью более 20 Дж/см2 (2 кгс х м/см), должно проводиться пробным давлением, определяемым по формуле
4.6.6. Гидравлическое испытание вертикально устанавливаемых сосудов допускается проводить в горизонтальном положении при условии обеспечения прочности корпуса сосуда, для чего расчет на прочность должен быть выполнен разработчиком проекта сосуда с учетом принятого способа опирания в процессе гидравлического испытания.
При этом пробное давление следует принимать с учетом гидростатического давления, действующего на сосуд в процессе его эксплуатации.
4.6.7. В комбинированных сосудах с двумя и более рабочими полостями, рассчитанными на разные давления, гидравлическому испытанию должна подвергаться каждая полость пробным давлением, определяемым в зависимости от расчетного давления полости.
Порядок проведения испытания должен быть оговорен в техническом проекте и указан в руководстве по эксплуатации сосуда организации-изготовителя.
4.6.8. При заполнении сосуда водой воздух должен быть удален полностью.
4.6.9. Для гидравлического испытания сосудов должна применяться вода температурой не ниже 5°С и не выше 40°С, если в технических условиях не указано конкретное значение температуры, допускаемой по условию предотвращения хрупкого разрушения.
Разность температур стенки сосуда и окружающего воздуха во время испытаний не должна вызывать конденсации влаги на поверхности стенок сосуда.
По согласованию с разработчиком проекта сосуда вместо воды может быть использована другая жидкость.
4.6.10. Давление в испытываемом сосуде следует повышать плавно. Скорость подъема давления должна быть указана: для испытания сосуда в организации-изготовителе — в технической документации, для испытания сосуда в процессе работы — в руководстве по эксплуатации.
Использование сжатого воздуха или другого газа для подъема давления не допускается.
4.6.11. Давление при испытании должно контролироваться двумя манометрами. Оба манометра выбираются одного типа, предела измерения, одинаковых классов точности, цены деления.
4.6.12. Время выдержки сосуда под пробным давлением устанавливается разработчиком проекта. При отсутствии указаний в проекте время выдержки должно быть не менее значений, указанных в табл.9.
| Толщина стенки сосуда, мм | Время выдержки, мин |
|Для литых, неметаллических и | 60 |
|многослойных сосудов независимо от | |
Видео:Центробежный компрессорСкачать
4.6.13. После выдержки под пробным давлением давление снижается до расчетного, при котором производят осмотр наружной поверхности сосуда, всех его разъемных и сварных соединений.
Обстукивание стенок корпуса, сварных и разъемных соединений сосуда во время испытаний не допускается.
4.6.14. Сосуд считается выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено:
течи, трещин, слезок, потения в сварных соединениях и на основном металле;
течи в разъемных соединениях;
видимых остаточных деформаций, падения давления по манометру.
4.6.15. Сосуд и его элементы, в которых при испытании выявлены дефекты, после их устранения подвергаются повторным гидравлическим испытаниям пробным давлением, установленным Правилами.
4.6.16. Гидравлическое испытание, проводимое в организации-изготовителе, должно производиться на специальном испытательном стенде, имеющем соответствующее ограждение и удовлетворяющем требованиям безопасности и инструкции по проведению гидроиспытаний в соответствии с НД.
4.6.17. Гидравлическое испытание допускается заменять пневматическим при условии контроля этого испытания методом акустической эмиссии или другим, согласованным в установленном порядке методом.
Пневматические испытания должны проводиться по инструкции, предусматривающей необходимые меры безопасности и утвержденной в установленном порядке.
Пневматическое испытание сосуда проводится сжатым воздухом или инертным газом.
4.6.18. Значение пробного давления и результаты испытаний заносятся в паспорт сосуда лицом, проводившим эти испытания.
3.Предупреждение неустойчивой работы, предаварийной ситуации центробежных компрессоров.
Если компрессор работает при подаче меньше критических значений Q то возникает явление помпажа, которое характеризуется чередованием прекращения и возобновления подачи газа и сопровождается вибрацией конструкции компрессорной машины, а также сотрясениями трубопроводов, что может привести к поломке машины.
Сущность помпажа компрессора состоит в следующем. При уменьшении подачи компрессора до QK (см. рис. 5.15, а) давление
нагнетания становится максимальным, равным рк. Дальнейшее уменьшение подачи до Q и числа рабочих лопаток, а в некоторых конструкциях — поворот направляющих лопаток. Безлопаточные диффузоры обеспечивают больший диапазон возможных режимов работы, чем лопаточные (см. рис. 5.4, б).
Ко второй группе относятся меры предупреждения помпажа при малых подачах, принимаемые в отношении работающих установок. Наибольшее распространение получили антипомпажные устройства, действующие в автоматическом режиме: к напорному (или всасывающему) трубопроводу компрессора подключают регулятор подачи газа, который через сервомотор воздействует на антипомпажный клапан. Регулятор вступает в действие только при уменьшении подачи до минимально допустимой Qmin. Изменяя степень открытия антииомпажного клапана, сбрасывающего газ в атмосферу (или во всасывающую линию, если потеря газа недопустима), регулятор обеспечивает постоянную подачу компрессора Qmia при любом расходе через сеть Qc
Дата добавления: 2015-04-21 ; просмотров: 8 ; Нарушение авторских прав
Видео:Гидравлические уплотнения: грязесъемники, уплотнение штока, уплотнение поршня, опорные кольца.Скачать
- 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
Основная Поломка и Особенности Ремонта Китайского КомпрессораСкачать
штоки поршни компрессора АГНКССкачать
Компрессор AURORA PRO PASSAT-40 BLACK Сбылась мечта идиота!Скачать
Шестеренный насос - устройство, принцип работы, применениеСкачать
О чем МОЛЧАТ производители КОМПРЕССОРОВ как продлить срок службыСкачать
Как работает центробежный газовый компрессорСкачать
Не качает цилиндр компрессора что делать?Скачать
Компрессор сбрасывает давление при отключении. Ремонт поршневого компрессора.Скачать
Ремонт поршневого компрессора Remeza СБ4/С-100.LB30A (замена термозащиты)Скачать
Работа винтового компрессора, его принцип действия и устройство.Скачать
Прокладки для компрессора - как подобрать правильно прокладки на компрессор? Ответы Запчасти МаркетСкачать
Поршневой воздушный компрессорСкачать
Обслуживание компрессора, замена масла и фильтра. Компрессор плохо качает. Поиск причины и ТО.Скачать
Поршневой компрессорСкачать
