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danslesmachineshydrauliquesDynamicbehaviourofringseals
inhydraulicturbomachinaryA.Verry
EDF-DER
6,quaiWatier
78400Châtou
P.Guiton
Retraité
BergeronS.A.
lesutilisateurs. lecomportementdynamiquedes DWEnconclusion,onmetl'accentsur
industrielsactuels.Theinfluence
bymanufacturers,experimentators andusers.Afteradescription
ofHirsequations bedeepenedtocopewithtodayindustrial problems.1.Introduction
2.Différentstypesdelabyrinthes
constant)3.2.Raideurhydrostatique
4.-Amortissementetinertiesansrotation
5.1.Phénomènesphysiques
5.2.Modélisation
5.4.Validationexpérimentale
7.-Étudedelastabilité
7.2.Tournoiementd'arbreetinstabilités
8.-Conclusion
LAHOUILLEBLANCHEIN°3 -1986Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1986019
202LAHOUILLEBLANCHEIN°3 -1986
Notations
Oxyzrepèreorthonorméliéaustator
ocentredelasurfacestatoriquedulabyrinthe côtébassepression poure=0 etsortie dulabyrinthe (Il=.Î4lpourh=ho)L/D:longueurrelative
composantes V o: vitessetangentielle labyrintheUvitessepériphériquedulabyrinthe
K.B,G :raideur,amortissement,inertie
K,'Fx'/e:raideurdirecte
00'1Excentricité
O'x'portéparli
pression centredelasurfacerotoriquedulabyrinthe centré surl'arbre vecteurexcentricité e= repèreorthonorméavec angleentreOx'etOx
:jeuradial jeuradialmoyenpoure=0 excentricitérelative(0 <;;;e<;;;1) diamètreetrayondelasurfacerotorique diamètredelasurfacestatorique longueurdulabyrinthe pression vitesseaxialemoyennelelong d'unegénéra trice a e=00':O'x'y'z·
Be h ho e=e/h o D,R D s L P V.1.Introduction
depuislongtemps parlesconstructeurs,lesexpérimenta teursetlesutilisateurs.Suivantlescas,ilspeuvent
diminuerouaugmenterles blesd'instabilité pouvantentraînersamisehorsservice. surleplan théoriqueque surmachinesd'essai,commencéeily a25ans avecLOMAKIN[1]s'estpoursuivieaufuretà
enplus surtouten nominales.Citons parexemplelespompesalimentairesde pesdefusées. sont essentielsrencontrés danslesdiverstypesdelabyrinthes eninsistant ques.Ils limitesdes tant auxproblèmesindustrielsactuels.Remarque:
en deleursdérivées parrapportautemps: r'x]._[Kk][eX]_[Bb][ê x ]_[G01[ë X l' -kKe-b8éGo. yyy0e y2.Principauxtypesdelabyrinthes
dispositif de"labyrinthe»ausenspropre.., Alalimite,aucontraire,il coaxiauxàl'arrêt. sieurstypesdelabyrinthes dontlagéométrieetles conditionsdefonctionnement sonttrèsdifférentes.La deslabyrinthes pouvantexistersurunepompemulticelluA.VERRY,P.GUITON203
2e-L.1byd..nthemultiple
,b-L,by"n",Figure2.-Différentstypesdelabyrinthes
Figure3.-Lignespiézométriques
dansunlabyrinthe cylindriqueà jeuconstantsansrotation(lesvitesses dansles considérées commenégligeables). :ot;;;0r:::%4'L --_._----------_._-2c:-t.o1byrinthe!cllniqucc:onvcq;cnt
convergente (fig.2c),enescalier(fig.2d),oumultiple (fig.2e); pressionquelquefoisremplacées parunpalierhydrody namiqueouhydrostatique; taires dans d'autrescas. rencontrés surdespompesalimentairesqueLomakinétabliten1957
unepremièremodélisationdeseffets thes [1). aux rotationcommelesforcesdebalourd. constant) La delafaçon suivante:204LAHOUILLEBLANCHE/N'3 -1986
644 --_... }=0,5 0,1 O,Z 0,4 )lo 0) 0.8 0,4 4 ri8 0,08 }JZ 0,06 O,OZ o 6P 'M -------1------------ .--+.1 _L-_ 1
P,A<""""=-+-...c.....
pihometriqun pI---------:--:-::------,.-p.;-'- négligé). F t\.pLD 0.35 0.30 0.Z5 O.ZO 0.15 0.10 0.050.10.2030.40.50.60.70.80.9
Excentricitérelative
relative E=0,9Figure7.-Evolutiondescoeffients~I
etenfonctiondelalongueurrelative apparenteçd'aprèslaréf.[7]. A o.Z 0.1 .110ri pLignepiézométriQueDO'
piézométriQueBB' 8. croisée.Apparitiond'untermederaideur
A.VERRY,P.GUITON205
collementDanslaréalitéindustrielle,
lecoeffïcientdepertede chargeà1;
parViano[2],Yamada[3]ouHirs[4]; sortie delabyrinthe.complètequipermet d'obtenirenplusdelaraideurune expression mouvementradial del'arbreensupposantquel'écoule laireàcelledespaliersinfinimentcourts).
Cette relatifsL/D<0.2.
Aprèsintégration
del'équation,1.dp_dV_Vl
Pdzdth
(1+00 2 (1+1;+20)2Fnt1pDr.Til.,ëTl]
= -2TlJ1.°e+,u1e+r2crK_2ÀoLK
--;-x'-nhox', J1.oAnoterque:
(1+1;+20)" (1+0'0+(1+0(2.33+200'+3.33(1+00]+1.330" (1+1;+20)] Black ( VétantlavaleurdeVamodifiéeparlemouvement radial). donnedesexpressionsanalytiques pourlescoeffïcientsde raideur,d'amortissementet demasse. cequiestcohérentavecl'expressiondu paragraphe3.2.Lescourbes
J1.o,,Ul,,Ulenfonctiondecrsonttoujours
croissantesalorsqueK,,.passeparunmaximum(fig.7).
avecclégèrementinférieurà 1etÀconstant. La commeconstante resà0.5. La blementenfonction ducoeffïcientdelalongueurrelative raideurà0,7.Au-delàla
raideuradimensionnellediminueet enmoins "payante».K,==ncr(l+Ç)
,,1pLD&2(2cr+l+ç)'-2c(I+Ç)&l l'arbre) métriques (fig.4).Ilenrésultepourlerotoruneforcede
long au séepermetd'évaluerlaforceF"exercéesurlapartie
rotorique dulabyrinthe.Ilenrésultel'expressionsuivante
pourlaraideuradimensionnelle: taires localesdu nombredeReynoldssurÀdanslecalculdu champdepression. •Lesabaques deVianoetlesformulesdeYamada l'arbresurlecoeffïcientÀ. proposeune formulesemi-empirique(voir5.3) pourtenircomptedela réductionderaideur dueàladéviationdesfïletsfluides4.Amortissementetinertiesansrotation
5.1.Phénomènesphysiques
quientraîne, lorsquele jeuradialn'estpasconstant,un perpendicu· tournerlepoint0'autourdupoint0danslesensdela
rotation coeffïcientderaideurcroisée Fy'K,..=--
.,1pDI&5.2.Modélisation
liJdurotor, précédentdansunrepère tournantàlavitesseangulaire206LAHOUILLEBLANCHE/N°3 -1986
Figure
10.-Schémadeprincipedelamachine
ontétéconstruites[8], [9],[10], [12],[13],[14]... ex --vs 1 =0 ----VS 1 =-112RIAl 10000.8 excenmcitérflative
0,40.60.2
0,15 0.05 0.1 o c.. u..Alimentation
H(ViILabyrinttetesté
A.Capteurde
:"pb,..", ,&]1-iCharge
OrainFigure9.-
Comparaisondescapacitésde
charges théoriquesetexpérimentalesobtenues parH.F.Black[7](/';.p'"3,5b;L=50,8mm;D=50,8mm;ho=0,27mm).
.CN/M)le103 o soootlmnBVVe,,,RLw
'Vite•••ditrotation ming[12J(L/D=0.5;Rw/V..,=0.5)40(N/M)x•
calculées mm;D=42mm;ho=0.35mm;/';.p=2,23b '000t/mn 100010
A.VERRY,P.GUITON207
1 h' avecnoet1tloconstantessemiempiriquesetV n =VolV;V,=V/V
11(1'Cl.Y2auhUauau
•u((u-t)·U)].[n_7.._ .hU-"!-] :;0ZUUalRaezaz1'\2an.oUnIll.·\~O-o.Y2
--.ô!.2- -(-)[u(u•U,) uUa=.2z6 raideurcroisée. circonférentielsdumêmeordrede grandeurquelesD'autrepart,
importante atteignelavitessecirconférentielleVaasymptotiqueRw/2,
raideurcroisée (cf.jig.13publiéeparFleming(12)).Nordmann.Cesrésultats(fig.
Il)montrentqu'engénéral,
lescalculseffectués pourles unecommunicationpubliéeen1982[9],Gopalakrishnan
montrequ'ilaobtenuunetrès bonneprévisiondesvitesses critiques d'unemachined'essaidetaillebeaucoupplus importantequelesmachinesdelaboratoire deBlacketNordmann.
riquessemblent concorderdefaçonsuffisammentsatisfaiIlfautnoterqueles
parChiIds [10]montrentlamêmetendance. pourles filmsminces. Hirs: .J[] y 1 w,T .Uo f.Lo +0.28(UR)' J.lo f.L11+0.23(UR)'
J.l, J.l,1+0.06(L/R)'
calcul ducomportementdynamiqued'uneligned'arbre complète. taires courts sentunécoulementcirconférentiel d'autantplusimportant quel'allongementrelatifestimportant.BlacketJensen
[7]onteffectuédescalculsplusélaborésqui
desformulesdecorrectiondescoefficients ,Uo,J.l"J.l'.5.4.Validationexpérimentale
qu'ilestdifficile d'obtenirdesvaleursfiablespourles suivantes,:quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46[PDF] le lac des cygnes analyse de l'oeuvre
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