<p>Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к насосостроению, и может быть использовано в высокооборотных малоразмерных насосных агрегатах. Цель изобрете-</p></li></ul>
<p>2</p>
<p>ния - повышение эффективности, снижение энергозтрат и.автоматизация; процесса регулирования через импеллер. Способ регулирования утечек заключается в том, что на электроды пьезокерамического элемента 5 от источника электрической энергии подают электрический сигнал, амплитуду которого изменяют в зависимости от, скорости вращения импеллера 1. Пьезокерамический элемент 5 размещен в корпусе 4 со стороны рабочей поверхности импеллера I. В тексте описания приведено уравнение, связывающее напряжение, подаваемое на пьезокерамический элемент, со скоростью вращения импеллера. I з.п. ф-лы, 3 ил.</p>
<p>Фие.1</p>
<p>1543165</p>
<p>3</p>
<p>1543)65</p>
<p>4</p>
<p>Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к насосостроению, и может быть использовано в высокоскоростных малоразмерных насосных агрегатах.</p>
<p>. Цель изобретения - повышение эффективности, снижение энергозатрат и автоматизация регулирования при измнении скорости вращения импеллера за счет изменения амплитуды электри<sup>-</sup>· ческого сигнала.</p>
<p>На фиг.1 изображено гидродинамическое уплотнение, общий вид; на фиг.2 - график зависимости изменения утечек от скорости вращения импеллера; на фиг.З - график зависимости изменения амплитуды электрического сигнала Ц , подаваемого на электроды пьезокерамического элемента, от скорости вращения импеллера.</p>
<p>Гидродинамическое уплотнение состоит из импеллера 1 с радиальными каналами 2, смонтированного на валу 3 и размещенного в корпусе 4. Со стороны рабочей поверхности импеллера 1 в корпусе 4 размещен пьезокерамический элемент 5, связанный с источником электрической энергии 6.</p>
<p>Способ использования устройства. При изменении скорости вращения импеллера 1 на электроды пьезокера- . мического элемента 5 от источника электрической энергии 6 подается напряжение высокой частоты, величина которого зависит от величины скорости вращения импеллера 1. Если скорость вращения импеллера (0 удовлетворяет условию СО О, , то напряжение не подается совсем. Если СО 5= СО, , то напряжение и изменяют по линейному за</p>
<p>кону· й определяют по формуле </p>
<p>__и___</p>
<p>СОг~ ίΰι</p>
<p>(ω - со о.</p>
<p>и =</p>
<p>Выбор</p>
<p>величины напряжения и осно </p>
<p>вывается на зависимости изменения утечек (} от скорости вращения импел· лера СО .</p>
<p>В рабочем зазоре импеллерного уплотнения образуется жидкостный </p>
<p>вихрь, устойчивость которого характеризуется величиной скорости вращения импеллера СО « Рассматриваются три зоны (фиг.2): зона устойчивого вращения жидкостного вихря при</p>
<p>О έ (Ο ί ω<sub>0</sub> , когда утечки практически отсутствуют, зона слабой неустойчивости вращения жидкостного вихря при СО <sub>о</sub> СМ <ω,, когда утечки малы, </p>
<p>и зона сильной неустойчивости СО, когда утечки через импеллер велики. В зоне неустойчивости йаблюдается линейная зависимость изменения утечек р в зависимости от скорости вращения импеллера СО . Поэтому, если скорость вращения импеллера 0 6 СО έ СО, , то подавать напряжение ;на электроды пьезокерамического элемента 5 нецелесообразно, так как это может способствовать потере устойчивости жидкостного вихря. Ёсли же СО, < СО < СО2 , то наблюдается резкое 15 увеличение утечек через импеллер.</p>
<p>В этом случае от источника электрической энергии 6 подают напряжение на электроды пьезокерамического элемента 5, который начинает периоди20 чески деформироваться с высокой частотой. Это будет способствовать уменьшению.утечек; Утечки через импеллер происходят как за счет образования пристеночной пленки жидкос25 ти^ так и за счет высокой, энергии, которую имеют капли жидкости при движении в двухфазном подслое и в газовом вихре, достаточной для-того, чтобы вырваться из газового вихря.</p>
<p>30 Периодическое деформирование пьезокерамического элемента способствует, с. одной стороны, разрушению пристеночной пленки, а с другой стороны, . Дроблению капель жидкости, что в 35 свою очередь приводит к потере их кинетической энергии и уменьшению· утечек через импеллер, Так как в зоне сильной неустойчивости жидкостного вихря наблюдается линейная зависи40 мость изменения утечек С} от скорости вращения импеллера (0 , то изменение напряжения и от СЭ в этой зоне также выбрано линейным. Уравнение прямой линии определяется координа45 тамиадвух-точек (фиг. 3) : (бЗ,, 0) и (С0£,и)·. Максимально допустимое напряжение, обеспечивающее__функционирование системы υ=πιίη(υ,, и^), где и, - максимальное напряжение, кото5θ рое не оказывает влияние на устойчивость жидкостного вихря, а лишь разрушает пристеночную пленку, максимальное напряжение, которое можно подавать на электроды пьезокерамического элемента, не опасаясь его пробоя.</p>
<p>Для того.чтобы понять принцип регулирования утечек, рассмотрим причины, вызывающие эти утечки.</p>
<p>1543165</p>
<p>При вращении импеллера 1 жидкость, находящаяся в радиальных, каналах 2, а также в полости между рабочей поверхность (со стороны радиальных каналов 2) и корпусом 4 (пьезокерамическим элементом 5), вовлекается во вращательное движение; давление жидкости в радиальном направлении возрастает, что препятствует перетеканию жидкости через импеллер 1. Вследствие обтекания потоком жидкости уступов, образующих радиальные канавки 2, возникают отрывные течения, характеризующиеся появлением возвратных потоков и вихрей. Взаимодействуя с движущейся жидкостью в зазоре, эти потоки приводят к созданию циркуляционного течения в полости со стороны рабочей поверхности импеллера 1. Вихревые движения жидкости в свою очередь способствуют возникновению газового вихря. В области раздела между жидкостью и газом образуется зона двухфазного подслоя, в который попадают капли жидкости, вылетевшие из канавок 2 в результате отрыва с поверхности. В дальнейшем эти капли жидкости могут быть увлечены либо газовым потоком к центру, либо по инерции в окружном направлении обратно к поверхности жидкости. Некоторые капли достигнут поверхности пьеэокерамического элемента 5, в результате соуда-. рения с которым одна часть капель, дробясь, отразится от его поверхности, а другая часть капель прилипнет к торцовой поверхности пъезокерамического элемента 5, что вызовет появление пленки жидкости, текущей по стент ке, от границы раздела фаз к центру вращения. Траектория полета части капель может пересечься с поверх—.· ностью на границе раздела фаз, и капли либо сольются с ней, либо отразятся и вместе с каплями, потерявшими окружную скорость, за счет торможения попадут в зону увлечения газовым вихрем в осевой зазор или на стенку. Таким образом, утечки через импеллер слагаются из утечек, вызванных появлением пристеночной пленки жидкости, и из утечек, вызванных появлением капель, обладающих энергией, чтобы вырваться из газового вихря в полости, прилегающей к· рабочей поверхности импеллера.</p>
<p>При увеличении скорости вращения импеллера, начиная с СБ <0|, происходит резкий рост утечек из-за интенсивного образования пристеночной пленки жидкости и увеличения числа капель, способных вырваться из газового вихря. Поэтому в указанном диапазоне изменения скорости вращения импеллера на' электроды пьезокерамического элемента подают синусоидаль10 ный электрический сигнал от источника электрических колебаний,·амплиту<sup>-</sup>' да которого изменяется по приведенному закону в зависимости от скорости вращения импеллера. Вследствие обратного пьезоэффекта колебания электрического сигнала преобразуются в механические колебания пьезокерамического элемента в осевом направлении (осевая поляризация). Это при~ 20 водит, с одной стороны, к разрушению пристеночной пленки жидкости, а с другой стороны, к дроблению капель жидкости и уменьшению их кинетической энергии, препятствующему в даль25 нейшем их возможному покиданию газового вихря. Это снижает утечки через импеллер, причем с ростом утечек растет и препятствие причинам возникновения утечек,</p>
<p>30 В зонах же устойчивого вращения жидкостного вихря при 0 -έ СБ ^63о й слабой неустойчивости вращения жидкостного вихря при оБ<sub>0</sub>4СА^(Б, электрический сигнал на электроды ; .</p>
<p>35 пьезокерамического элемента не подается, что позволяет сохранить практически устойчивыми происходящие гидродинамические процессы и снизить</p>
<p>. энергозатраты.</p>
<p>40 Таким образом, способ позволяет регулировать утечки через импеллер по основному (а иногда и единственному) контролируемому параметру скорости вращения ротора насосного .</p>
<p>45 агрегата ЭД , причем способ регулирования отличается высокой эффективностью и экономичностью.</p>