Глава 02.3 Основная особенность работы поршневых уплотнений

Перетекания сжимаемого газа т_Пш п (см. рис. 13) через порш­невое уплотнение в рабочую полость цилиндра во время обратного расширения и всасывания чередуются в обеих полостях цилиндра: газ перетекает через поршневые кольца на сторону всасывания в течение всего цикла. Масса газа, перетекающего через поршневое уплотнение за цикл, кроме небольшой части хода от момента окончания всасывания до начала перепуска, входит в потери быстроты действия от внутренних перетеканий [см. уравнения (1.4) и (1.5)].

Основная особенность работы поршневых уплотнений в насосе с перепускными клапанами на зеркале цилиндра заключается в том, что число уплотняющих поршневых колец переменно по ходу поршня. По мере приближения поршня к мертвым точкам поршневые кольца начинают заходить на перепускные каналы и перестают уплотнять полость сжатия цилиндра. Например, в вакуумном насосе системы МВТУ марки 2ВНП-3 все четыре поршневых кольца работают только на 15° поворота кривошипа, в то время как максимальный перепад давлений уплотняется минимальным числом колец в конце хода всасывания.

Через золотник происходят перетекания в полость впуска из рабочих полостей золотникаm_зол1, цилиндра m_зол3 и перетека­ния из рабочих полостей золотника в рабочие полости цилиндра за время перепуска и обратного расширения m_зол2. Масса газа m_зол1 и m_зол2перетекающего на сторону всасывания, непосред­ственно входит в потери быстроты действия от перетеканий. Масса газа m_зол1 является основной составляющей, так как эти перетекания происходят из полостей с наиболее высоким давле­нием и имеют место в течение всего цикла. Перетекания газа m_зол3 незначительны вследствие малого времени действия — времени перепуска и малого перепада давлений. Масса газа m_зол2 мала по сравнению с другими перетеканиями и практически не влияет на Я.

Цилиндровые окна в золотниковой втулке служат причиной того, что в зависимости от угла поворота кривошипа полость впуска золотника уплотняется различным числом колец, а, следо­вательно, условная площадь зазоров золотниковых уплотнений в течение цикла величина переменная.

Перетекания по поршню и золотнику рассчитывают, пред­полагая, что в уплотнениях имеет место сверхкритическое истече­ние, а процесс совместного сжатия — изотермический. Мгновен­ный массовый расход через уплотнения поршня