Notice: Undefined index: linkPowrot in C:\wwwroot\wwwroot\publikacje\publikacje.php on line 1275
[43104] Książka: Problemy uszczelnień zespołów wirującychISSN: 1897-2691Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej Rok wydania: 2013 Miejsce wydania: Kielce Seria wydawnicza: Monografie, Studia, Rozprawy - Politechnika Świętokrzyska Numer w serii wydawniczej: M53 Liczba stron: 286 Liczba arkuszy wydawniczych: 20.00 Autorzy / Redaktorzy / Twórcy
Grupa MNiSW: Autorstwo monografii naukowej w języku polskim Punkty MNiSW: 25 Spis treści biblioteka PŚk Słowa kluczowe: uszczelnienie  uszczelnienia  bezstykowe uszczelnienia czołowe  Keywords: seals  active face seals  |
Monografia porusza zagadnienia dotyczące uszczelnień ruchowych maszyn wirnikowych i zawiera opis oraz analizę teoretyczno-konstrukcyjną czterech głównych rodzajów: uszczelnień sznurowych, stykowych uszczelnień czołowych, wzdłużnych uszczelnień szczelinowych i bezstykowych uszczelnień czołowych.
Opisy wybranych czterech rodzajów uszczelnień obejmują:
- dokonanie przeglądu konstrukcji – budowa, działanie, właściwości;
- sformułowanie modeli fizycznych oraz matematycznych zjawisk zachodzących w wąskich szczelinach i towarzyszących pracy uszczelnień w maszynach wirnikowych;
- wyznaczenie podstawowych parametrów i charakterystyk energetycznych (przepływowych) i hydrodynamicznych;
- analizę dynamiki układu: uszczelnienie – wał wirujący maszyny;
- przedstawienie oryginalnych rozwiązań konstrukcyjnych, w tym uszczelnień aktywnych.
W poszczególnych rozdziałach zawarte opisy zostały tak poprowadzone, aby Czytelnik po zapoznaniu się z podstawowymi wiadomościami na temat danego rodzaju uszczelnienia, w kolejnych punktach mógł przejść do bardziej zaawansowanych teoretycznie problemów związanych głównie z dynamiką układu: uszczelnienie – wirujący wał lub wirnik.
W opisie uszczelnień sznurowych (rozdział pierwszy) ujęto obliczenia podstawowych parametrów, tj. rozkładu nacisków stykowych, strat mocy i temperatury w styku, oraz model mechanizmu szczelności. Następnie przedstawiono wybrane konstrukcje dławnic o wyrównanym obciążeniu pierścieni szczeliwa oraz dławnice z czołowym uszczelnieniem sznurowym.
W rozdziale drugim przedstawiono wzdłużne uszczelnienia szczelinowe. Po wstępnym przeglądzie konstrukcji opisano model geometryczny i model przepływu płynu (medium) uszczelnianego przez szczelinę wzdłużną. Przedstawiono charakterystyki hydrodynamiczne i sformułowano równania drgań poprzeczno-kątowych zespołu wirującego. Przeprowadzono analizę drgań poprzecznych wirnika symetrycznego w uszczelnieniach szczelinowych, wyznaczono prędkości krytyczne i warunki stabilności. Ostatnie dwa punkty tego rozdziału dotyczą uszczelnienia z pływającym pierścieniem. Oprócz zasad jego działania przedstawiono podstawy teoretyczne uszczelnienia aktywnego oraz propozycję aktywnego pozycjonowania pierścienia pływającego względem wirującego wału.
W opisie stykowych uszczelnień czołowych (rozdział trzeci) przedstawiono podstawową konstrukcję, jej zasady działania i klasyfikacje, a także przytoczono obliczenia statyczne i obliczenia cieplne. Ponadto przedstawiono analizę dyna284 Problemy uszczelnień zespołów wirujących miczną warunku styku pierścieni uszczelniających, drgań samowzbudnych oraz identyfikację własności pierścieni elastomerowych.
W kolejnym rozdziale przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące bezstykowego uszczelnienia czołowego. Po przeglądzie mechanizmów formowania ciągłej warstewki medium w szczelinie opisano jej model geometryczny oraz równania przepływu laminarnego, diatermicznego. Sformułowano model termohydrodynamiczny uszczelnienia oraz przeprowadzono analizę drgań kątowych i osiowych
pierścienia zamocowanego podatnie. Następnie opisano analizę statyczną i dynamiczną uszczelnienia impulsowego oraz przedstawiono propozycję konstrukcji aktywnej tego uszczelnienia.
Monografię kończy rozdział zawierający wyniki badań eksperymentalnych aktywnego uszczelnienia czołowego. Opisano model eksperymentalny uszczelnienia oraz oryginalne stanowisko badawcze SUB-1. Przedstawiono charakterystyki statyczne i dynamiczne uszczelnienia oraz wybrane przykłady zastosowania układu sterowania wysokością szczeliny. Na podstawie uzyskanych wyników badań własnych, opisano propozycje nowych konstrukcji aktywnych uszczelnień czołowych.
This monograph is concerned with selected problems related to four types of dynamic seals used in rotating machinery (pumps and compressors): stuffing-box seals, contacting face seals, annular seals, and non-contacting face seals.
The research involved:
- analyzing their construction, operation, and performance;
- formulating physical and mathematical models of the phenomena occurring in a narrow clearance and those accompanying the operation of seals in rotating machinery;
- determining the flow and hydrodynamic parameters and characteristics;
- analyzing the dynamics of the seal−rotary shaft/rotor system;
- developing original structural solutions, especially for active seals.
The different types of seals presented in this monograph are described in a similar order: fundamentals, including design and operation, followed by theoretically more advanced problems related mainly to the dynamics of the seal−rotary shaft/rotor system.
Chapter One deals with stuffing-box seals. It includes calculation procedures for determining the major parameters, i.e. distribution of contact pressure, energy losses, contact temperature, and leak-tightness mechanism. It also gives an overview of stuffing-box seals with equally loaded packing rings and face stuffingbox seals.
Chapter Two examines annular seals. It provides a geometrical model of this type of seal and a model of fluid flow in a longitudinal clearance. Then, there are hydrodynamic characteristics and equations of transverse and angular vibrations of the rotor system. The investigations also involved analyzing transverse vibrations of the symmetric rotor in annular seals and determining the critical velocities and stability conditions. The final sections of this chapter discuss a floating ring seal;
they include a description of the principle of operation and a theoretical analysis of an active seal, and a proposal of active positioning of the floating ring relative to the rotating shaft.
Chapter Three focuses on contacting face seals. It starts with the fundamentals such as design, principle of operation, and classification. Then, there are static and thermal calculations, a dynamic analysis of the contact condition for the sealing rings, a description of the mechanism of self-excited vibrations and finally, identification of the properties of elastomeric rings.
The next chapter addresses some of the key issues concerning non-contacting face seals. It reviews the mechanisms of formation of a fluid film in the clearance. It presents a geometrical model of the clearance and equations of flow for laminar and diathermal flows. The formulation of a thermohydrodynamic model of a noncontacting face seal and an analysis of the angular and axial vibrations of the flexibly mounted ring are also included. Finally, we have static and dynamic analyses of an impulse seal and a description of a new active design of this type of seal.
The last chapter of this monograph presents experimental data obtained for face seals using active control. It describes an experimental model of the seal and an original test stand (SUB-1). It also includes static and dynamic characteristics of the seal and examples of application of a system for controlling the clearance height. The test results were used to develop new designs of active face seals.
The structure of the monograph, i.e. the order of the chapters, reflects the sequence of the key steps in the development of dynamic seals used in rotating machinery and the degree of their complexity. The work begins with the oldest generation of seals, i.e. stuffing-box seals (Chapter One), and finishes with the most recent, i.e. face seals using active control, being an example of the most innovative mechatronic devices (Chapter Five).