Особенности проектирования торцовых уплотнений элементов систем судовых энергетических установок

• Автор: Игнатьев, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 138 с. : ил.

Список сокращений

Глава 1. Аналитический обзор технических решений по торцовым

уплотнениям. Цель и задачи исследования

1.1. Область применения торцовых уплотнений в судовом оборудовании

1.2. Обзор технических решений ведущих фирм и производителей

торцовых уплотнений

1.3. Цель и задачи исследования

Глава 2. Математическое описание гидродинамических процессов в торцовом

уплотнении, численное моделирование его напряженно-деформированного состояния

2.1. Гидродинамические процессы, происходящие в торцовом

уплотнении
2.2. Определение причин появления перекосов с помощью численного
моделирования напряженно-деформируемого состояния торцового уплотнения
2.3. Влияние перекоса на распределение давления в контакте торцового
уплотнения
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Экспериментальное исследование процессов, протекающих при
функционировании торцовых уплотнений
3.1 Задачи экспериментальных исследования процессов, протекающих
при функционировании торцовых уплотнений. Способы определения параметров работы уплотнений
3.2 Описание экспериментальных стендов
3.3 Методика проведения экспериментальных исследований. Результаты
исследований

3.4 Выводы по главе

Глава 4. Разработка комплекса критериев оптимизации конструкции и * методика проектирования торцового уплотнения
4.1. Предлагаемые направления и технические решения конструирования
торцовых уплотнений
4.2. Создание и стабилизация макрогеометрии поверхностей
уплотняющего подвижного контакта
4.3. Выбор конструктивной схемы уплотнений
4.4. Основные требования к качеству деталей уплотнения
4.5. Методика проектирования уплотнения
4.6. Примеры реализации авторских технических решений
4.7 Выводы по главе
Глава 5. Разработка конструкций малорасходных уплотнений для судовых
систем
5.1. Разработка конструкций малорасходных уплотнений вала судовых
центробежных компрессоров и нагнетателей природного газа
5.2 Применение малорасходных торцовых уплотнений на судах речного
флота и плавсредствах
5.3. Модернизация насосов топливно-энергетического комплекса
5.4 Выводы по главе
Заключение
Библиографический список используемой литературы
Приложения
Акт внедрения результатов диссертационной работы на ЗАО «Нижегород
подводстрой»
Акт внедрения результатов диссертационной работы на ОАО «Лукойл
Нижегороднефтеоргсинтез»
Акт внедрения результатов диссертационной работы на ОАО «СИБУР
Нефтехим»
Патенты №29971, №29972, №33204, №2154211, №2159884, №2170864
Свидетельства №27413, №27414, №27415, №19886, №225053, №19406,
№13971, №13972
В настоящее время торцовые уплотнения широко применяются в топливно-энергетической, нефтеперерабатывающей, химической и транспортной промышленности, включая и суда речного флота. Эти отрасли вносят значительный вклад в развитие экономики, но и являются наиболее опасными с точки зрения экологии. Уменьшение утечек в торцовых уплотнениях, которые установлены в судовых насосах, компрессорах, двигателях, позволяет повысить одновременно экономические показатели и их экологическую безопасность. В связи с этим совершенствование методов и конструкций торцовых уплотнений для судовых установок является актуальной задачей.
Торцовое уплотнение вала состоит из уплотнительных элементов кольцевой формы, один из которых вращается вместе с валом, а другой соединен с корпусом и не вращается. Между вращающимся и неподвижными уплотнительными элементами образуется уплотняющий подвижный контакт (УПК), имеющий форму плоской кольцевой щели высотой в осевом направлении от долей микрона до нескольких микрон. Ввиду малой высоты щели, протечки через УПК отсутствуют или имеют небольшую величину. Для компенсации торцового биения при вращении один из уплотнительных элементов или оба сразу делаются подвижными в осевом направлении, благодаря чему они могут “отслеживать“ друг друга при вращении без раскрытия подвижного уплотнительного стыка. Уплотнительные элементы состоят из антифрикционного и опорного колец, контактирующих друг с другом по торцам, причем, опорное кольцо выполнено обычно из металла, а антифрикционное - из углеграфита, керамики и др. Торцовые уплотнения, выполненные по указанной схеме, хорошо известны, и применялись ранее, а в настоящее время область их применения все более расширяется. Они зарекомендовали себя экономичными и надежными устройствами при невысоких давлениях (до 1 МПа) и температурах (плюс 20°...40°С), малых

6.8Е
6.6Е
6.4Е
6.2Е
6.0Е
5.8Е
5.6Е
5.4Е
1 1

у
Левое кольцо /

0.001 0.002 0.003 0
1 1
1 . Правое кольцо

— Левое КОТТЫЮ _ Граничное условие
0.001 0.002 0.003 0
Рисунок 2.20. Деформации (а) и нормальные напряжения (б) уплотнительных колец в зоне контакта при давление 3 МПа
Рисунок 2.21. Деформации (а) и нормальные напряжения (б) уплотнительных колец в зоне контакта при давление 4 МПа