5.4. Розрахунок параметрів змащування нагнітача

Прокачування масла через нагнітач:

,

де: С_м – питома теплоємність масла;

С_м=2,1кДж/кг;

_м – густина масла;

_м = 0,9 кг/м³;

Т – підвищення температури масла в нагнітачі;

Т = 35С;

Q_м – тепловіддача в масло. Визначена по статичних даних. Для нагнітача Q_м = 9…15 кДж/кг, на кожні 100 кВт еквівалентної стендової потужності.

; .

Циркуляційний запас масла:

,

де t_ц – час одного циклу прокачування масла через нагнітач:

.

Повний запас масла, л:

t_max = термін роботи нагнтіча. Приймаємо – 740 год;

G – витрата масла за годину. Приймаємо – 0,5 л/год;

.

Кількість масла, що заливається в бак:

,

де V_п – кількість масла, що необхідне для заповнення трубопроводів, маслорадіатора та інших масляних порожнин;

; .

Ємкість маслобака, л:

.

Визначаємо продуктивність нагнітаючого масляного насоса:

,

де _н – коефіцієнт об’ємної подачі насоса (_н=0,85);

n – частота обертання шестерні n=3500 об/хв ;

- модуль зубців шестерні ( =2,5);

d_m – діаметр ділильного кола шестерні.

,

де U – окружна швидкість шестерні по діаметру ділильного кола. U=30м/с;

l – довжина зуба шестерні l=4 мм;

; .

Продуктивність нагнітаючого насоса задовольняє потребам прокачування масла через нагнітач з необхідним запасом.

5.5. Ущільнення торцеве

На сьогоднішній час на опорах нагнітача встановлені торцеві ущільнення, які для забезпечення своєї роботи виористовуютьмасло.

Торцові ущільнення нагнітача призначені для запобігання виходу газу із машини на кінцевих ділянках ротора. Нагнітач обладнаний двома однаковими по конструкції ущільненнями, розташованими між проточною частиною машини і підшипниками. Ущільнення має корпус з втулками. Пружинами втулка притиснена до упорного кільця, закріпленого на вал гайкою (з лівою різьбою на стороні всмоктування і з правої на стороні нагнітання).

Для відводу тепла тертя, що утворюється при обертанні ротора і запобіганні витоків газу, в порожнину ущільнення подається масло під тиском, що перевищує тиск газу на величину 0,1 – 0,2 МПа (1 – 2 кгс/см²). Необхідний перепад тисків “масло-газ” встановлюється регулятором. Наявність перепаду “масло-газ” сприяє більш щільному приляганню торцевих площин упорного кільця і втулки. Примикаючий до ущільнення опорний вкладиш виконує одночасно роль втулочного ущільнення, що служить для підтримки необхідного тиску в порожнині торцового ущільнення. Щільно підігнані торцеві поверхні упорного кільця і втулки, і ущільнюючі резинові кільця запобігають витіканню масла із ущільнення в сторону проточної частини машини. Для нормальної роботи ущільнення биття торцевої поверхні упорного кільця при обертанні його з валом допускається 0,02мм. Протікання масла з ущільнення при працюючій машині складають не більше 10 кг/год, при нерухомому роторі протікання масла повинні бути відсутніми.

Для більш повного вловлювання і повернення протікання масла через торцеві ущільнення передбачений їх здув газом в поплавкову камеру.

5.6. Безмасляні ущільнення нагнітача

Як правило, у нагнітачах газоперекачувальних агрегатів використовують масляні підшипники й ущільнення. Такі конструкції припускають застосування складних і дорогих маслосистем, вартість яких у десятки разів перевершує вартість підшипників і ущільнень. Крім того, на частку маслоснстем припадає біля 80% відмов у роботі газоперекачувалдьних агрегатів.

Під час експлуатації масляних ущільнень є зазповоротна втрата частки масла, яка зі станінням ущільнень зростає.

Останнім часом поширене застосування магнітних підшипників, сухих газових ущільнень, магнітних підшипників і «сухих» муфт, це дозволяє відмовитися від масляної системи нагнітачів. Розробці беззмазочних ущільнень для газової промисловості сприяло те, що існуючої конструкції не повною мірою задовольняють вимогам, які висуваються до ущільнюючих систем.

Основним елементом ущільнюючої системи є розташований у корпусі вузол ущільнення, який складається з двох однакових ступеней, які включають графітову вставку 2 з ущільнюючою гумовою вставкою 4 круглогог перерізу, яка підтискується пружинами 3 до кільця 5, виконаному з карбіду вольфраму, карбіду титану або карбіду кремнію. Кільце 5 за допомогою втулки 6 і штифтів 7 закріплено на валу й обертається разом із ним. Гумове кільце 9 служить для герметизации стику між втулкою 6 і кільцем 5. Браслетна пружина 10 забезпечує самоустановку кільця 5 по відношенню втулки 6.

Ущільнюючі поверхні кілець 2 і 5 притерті, причому неплоскість не повинна перевищувати 1 мкм. Ущільнююча поверхня графітового кільця - плоска, а частина ущільнюючої поверхні обертового кільця з твердого сплаву має спіральні канавки 11 глибиною від 2 до 12 мкм, виконані методами іонного бомбардування або хімічного травлення. Ущільнення компримованого газу здійснюється по торцевих поверхнях обертових і нерухомих кілець.

При обертанні кільця газ захоплюється спіральними канавками і стискується при русі до ущільнюючої канавки 12. Тиск у торцевій канавці підвищується, викликаючи віджим ущільнюючого кільця, яке не обертається 2; при цьому утвориться деякий торцевий зазор.

На торцеву пару діють гідростатичні сили, а також гидродинамічні сили, що виникають у спіральних канавках і робочому зазорі при обертанні кільця. Зазор між торцевими поверхнями ущільнюючих кілець установлюється, коли сумарна сила гидродинамического тиску в торцевій пари стає рівною силам гідростатичного тиску і притиснення пружини.

Р ис. 5.4.1. Конструкція сухого газового ущільнення.

Газодинамическое ущільнення зі спіральними пазами працює таким чином, що між нерухомим і обертовим ущільнюючими кільцями під дією гідростатичних і гидродинамічних сил забезпечується визначений газовий зазор. Для забезпечення оптимальних характеристик ущільнення розрахунковий зазор повинний складати 2-5 мкм, при цьому контакт між ущільнюючими поверхнями виключається.

При нормальній роботі ущільнення робочий зазор між торцевими поверхнями залишається постійним за рахунок рівноваги гідростатичних і гидродинамических сил, що діють на торцеві поверхні кілець пари тертя. Зменшення (збільшення) зазора сприяє зростанню (зниженню) гидродинамичних сил, за рахунок чого система повертається в рівновагу.

Конструкція цих ущільнень дозволяє підтримувати зазор оптимальним і при кутових деформаціях під дією тиску або в результаті теплового навантаження.

Для нормального функціонування сухих газових ущільнень через малі робочі зазори між ущільнюючими поверхнями необхідно подавати чистий газ. Тому газ, що відбирається з нагнітального трубопроводу, очищається фильтрами. Після очищення газ через витратомірний пристрій надходить на вхід ущільнення.

Співвідношення між витратами перетікань газу, і газу який перепускається на всмоктування, визначається зазорами в сухому газовому і у лабіринтовому ущільненнях і перепадами тисків на них.

Основною перевагою беззмазочних ущільнень перед масляними є простота газової системи забезпечення і контролю. Крім того знижуються витрати на мастильні матеріали.

Для нагнітача оснащеного запропоновеними безмасляними ущільненнями нема необхідності в масляній системі, що знижує експлуатаційні витрати та витрати на закупівлю масла.