有關(guān)迷宮式密封祥解

1、有關(guān)迷宮式密封祥解迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達到阻漏的目的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風(fēng)機的軸端和的級間的密圭寸，其他的動密圭寸的前置密圭寸。1迷宮密封的密封機理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流M減少的機能稱為迷宮效應(yīng)”對液體，有流體力學(xué)效應(yīng)，其中包括水力磨阻效應(yīng)、流束收縮效應(yīng)；對氣體，還有熱力學(xué)效應(yīng)，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；止匕外，還有透

2、氣效應(yīng)”等。而迷宮效應(yīng)則是這些效應(yīng)的綜合反應(yīng)，所以說，迷宮密封機理是很復(fù)雜的。1.1 摩阻效應(yīng)泄露液流在迷宮中流動時，因液體粘性而產(chǎn)生的摩擦，使流速減慢流M（泄露M）減少。簡單說來，流體沿流道的沿程摩擦和局部磨阻構(gòu)成了磨阻效應(yīng)，前者與通道的長度和截面形狀有關(guān)，后者與迷宮的彎曲數(shù)和幾何形狀有關(guān)。一般是：當(dāng)流道長、拐彎急、齒頂尖時，阻力大，壓差損失顯著，泄露M減小。1.2 流束收縮效應(yīng)由于流體通過迷宮縫口，會因慣性的影響而產(chǎn)生收縮，流束的截面減小。設(shè)孔口面積為A,則收縮后的流束最小面積為CcA此處Cc是收縮系數(shù)。同時，氣體通過孔口后的速度也有變化，設(shè)在理想狀態(tài)下的流速為u1,實際流速比u1小，令C

3、d為速度系數(shù)，則實際流速u1為u1=Cdu1于是，通過孔口的流M將等于q=CcCdAu1式中Cc-o4=幺流M系數(shù)）。迷宮縫口的流M系數(shù)，與間隙的形狀，齒頂?shù)男螤詈捅诿娴拇植诙扔嘘P(guān)。對非壓縮性流體，還與雷諾數(shù)有關(guān)；對壓縮性流體，還于壓力比和馬赫數(shù)有關(guān)。同時，對縫口前的流動狀態(tài)也有影響。因此在復(fù)雜型式的迷宮只，不能把一個縫口的流M系數(shù)當(dāng)作所有縫口的流M系數(shù)。根據(jù)試驗，第一級的流M系數(shù)小一些，第二級以后的縫口流M系數(shù)大一些，一般流M系數(shù)常取1。但是尖齒的流M系數(shù)比1小，約在0.7左右，圓齒的流M系數(shù)接近于1,通常取a=1計算的泄露M是偏大。1.3 熱力學(xué)效應(yīng)理想的迷宮流道模型，它是由一個個環(huán)形齒隙

4、和齒間空腔串聯(lián)而成的。氣體每通過一個齒隙和齒間空腔的流動可描述如下：在間隙入口處，氣體狀態(tài)為p0,T0和零開始，氣體越接近入口，氣流越是收縮和加速，在間隙最小處的后面不遠處，氣流獲得最大的速度；當(dāng)進入空腔，流速截面突然擴大，并在空腔內(nèi)形成強烈的旋渦。從能M觀點來看，在間隙前后，氣流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋Ｍ瑫r，當(dāng)溫度下降（熱給值h減?。?，氣體以高速進入兩齒之間的環(huán)行腔室時，體積突然膨脹產(chǎn)生劇烈旋渦。渦流摩擦的結(jié)果，使氣流的絕大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，被腔室中的氣流所吸收而升高溫度，熱始又恢?fù)到接近進入間隙前的值，只有小部分動能仍以余速進入下一個間隙，如此逐級重復(fù)上述過程。1.4 透氣效應(yīng)在理想迷宮中，

5、認為通過縫口的氣流在膨脹室內(nèi)動能，全部變成熱能。也就是說，假定到下一個縫口時的漸近速度等于零，但這只是在膨脹室特別寬闊和特別長時才成立。在一般宜通迷宮中，由于通過縫口后的氣流只能向一側(cè)擴散，在膨脹室內(nèi)不能充分的進行這種速度能（動能）向熱能的能M轉(zhuǎn)換，而*光滑壁一側(cè)有一部分氣體速度不減小或者只略微減小，宜接越過各個齒頂流向低壓側(cè)，把這種一掠而過的現(xiàn)象稱為“透氣效應(yīng)2迷宮密封的結(jié)構(gòu)型式迷宮密封按密封齒的結(jié)構(gòu)不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。密封片結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)中與機殼相碰，密封片能向兩側(cè)彎曲，減少摩擦，且拆換方便。密封環(huán)由6?8塊扇形塊組成，裝入機殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機殼上，彈簧片壓

6、緊力約60?100N當(dāng)軸與齒環(huán)相碰時，齒環(huán)自行彈開，避免摩擦。這種結(jié)構(gòu)尺寸較大，加工復(fù)雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調(diào)換，因此應(yīng)用不及密封圈結(jié)構(gòu)廣泛。3理想迷宮的泄露計算給定下列幾個條件：1）泄露氣體是理想氣體，不考慮焦?fàn)?湯姆遜效應(yīng)，即氣體的給只與溫度有關(guān)；2）假設(shè)迷宮是連續(xù)的多縫口組成的一個系列，兩縫口之間的膨脹室足夠大；3）通過縫口的流動作絕熱循環(huán)膨脹，在這里引用一個流M系數(shù)a4）通過縫口之后的流動速度能M在膨脹室內(nèi)因受等壓支配而完全作恒溫恢復(fù)，所以在每一個縫口之前的速度漸近為0,即不發(fā)生透氣現(xiàn)象。4宜通型迷宮的特性由于在軸表面加工溝槽或各種形狀的齒要比孔內(nèi)加工容易，因此常把孔加工成光滑面，與

7、帶槽或帶齒的軸組成迷宮，這就是宜通型迷宮，因制作方便，所以宜通型迷宮應(yīng)用最廣。但是，宜通型迷宮存在著透氣現(xiàn)象，具泄露M大于理想迷宮的泄露M。4.1 迷宮特性的影響因素：1）齒的影響。根據(jù)國外所進行的試驗得出：齒距一定時，齒數(shù)越多，泄露M越少。齒距改變時，齒距越大，泄露M會急劇下降，同時還可以減少透氣現(xiàn)象的影響。2）膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進行過試驗研究，結(jié)論是淺的膨脹室對減少泄露M有利。根據(jù)對膨脹室流動狀態(tài)的觀察，認為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能M耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄露的效果。3）副室的影響。所謂“副室”是指宜通型迷宮光滑面上開的附屬槽，開

8、槽后迷宮中的流動狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗證明,只要副室的位置恰當(dāng),泄露M的減少率是相當(dāng)大的5迷宮式氣體密封的間隙除特殊情況外，一般氣輪機、燃氣輪機等葉輪機械都采用迷宮式氣體密封。其徑向間隙應(yīng)根據(jù)以下因素選取：軸承間隙，制造公差與裝配誤差，部件的變形（如鑄件收縮和失圓），轉(zhuǎn)子的撓度，以及通過臨界旋轉(zhuǎn)頻率時的振幅，熱膨脹以及由此引起的變形等。在多種情況下，熱膨脹的影響最突出。因此，對啟動與停車時單個部件尺寸的變化，以及部件的相對位移必須預(yù)先估算。可用靜態(tài)和動態(tài)有限元算法出隨時間變化的熱膨脹規(guī)律，由此可了解哪些是臨界條件，間隙實際上應(yīng)當(dāng)多大尺寸。5.1 迷宮密封設(shè)計的注意點總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累

9、的經(jīng)驗，歸納起來有下列要點：1）盡M使氣流的動能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進入下一個間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或用高-低齒強制改變氣流方向。齒間距一般為5?9mm2）密封齒要做得盡M薄，并帶銳角。齒尖厚度應(yīng)小于0.5mmi運行中偶爾與軸的相碰時，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。3）由于迷宮密封泄露M大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，具壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。迷宮式密封的結(jié)構(gòu)特點迷宮密封是離心式壓縮機級間和軸端最基本的密封形式，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點的不同，可分

10、為平滑式、曲折式、階梯式及蜂窩式等四種類型。一、平滑式迷宮密封平滑式迷宮密封有整體和鑲片兩種結(jié)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，但密封效果較差。二、曲折式迷宮密封曲折式迷宮密封也分整體和鑲片兩種結(jié)構(gòu)，這種迷宮密封的結(jié)構(gòu)特點，是密封齒的伸出高度不一樣，而且高低齒相間排列，與之相配的軸表面，是特制的凹凸溝槽，這種高低齒與凹凸槽相配合的結(jié)構(gòu)，使平滑的密封間隙變成了曲折式，因此，增加了流動阻力，提高了密封效能。但只能用在有水平剖分面的缸體或隔板中，并且密封體也要作成水平剖分型。三、階梯式迷宮密封階梯式迷宮密封從結(jié)構(gòu)上分析它類似于平滑式迷宮密封，而密封效果卻與曲折式迷宮密封近似，常用于葉輪蓋板和平衡盤處。四、蜂

11、窩式迷宮密封蜂窩式迷宮密封的密封齒片焊成蜂窩狀，以形成復(fù)雜形狀的膨脹室，它的密封性能優(yōu)于一般密封形式，適用于壓力差較大的場合，如離心式壓縮機的平衡盤密封。蜂窩式迷宮密封制造工藝復(fù)雜，密封片強度高，密封效果較好。密封離心式制冷壓縮機中常用的密封型式有如下幾種如輪蓋與軸套的內(nèi)密封及平衡1）迷宮式密封又稱為梳齒密封，主要用于級間的密封,盤處的密封。常見的如圖6-10所示。a）鑲嵌曲折型密封b）整體平滑型密封c）臺階型密封畤64!機植常對2）機械密封主要用于開啟式壓縮機中的轉(zhuǎn)軸穿過機器外殼部位的軸端密封。所示。1一軸封殼體2彈簧3、7O形圈4靜環(huán)座5靜環(huán)6一動環(huán)如圖6-11K6-12油/寸a）單片油封

12、b）充氣油封3）油封圖6-12a為簡單的單片油封。圖6-12b為充氣密封。在空調(diào)用離心式制冷壓縮機上，主要采用充氣密封。衡盤;除上述主要零部件外，離心式制冷壓縮機還有其它一些零部件。如：減少軸向推力的平承受轉(zhuǎn)子剩余軸向推力的推力軸承以及支撐轉(zhuǎn)子的徑向軸承等。為了使壓縮機持續(xù)、安全、高效地運行，還需設(shè)置一些輔助設(shè)備和系統(tǒng)，如增速器、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動控制和監(jiān)測及安全保護系統(tǒng)等。迷宮式密封（密封件）的工作原理為了說明迷宮密封裝置的密封原理，我們首先對氣體在密封中的流動狀態(tài)進行分析，當(dāng)氣體流過密封齒與軸表面構(gòu)成的間隙時，氣流受到了一次節(jié)流作用，氣流的壓力和溫度下降，而流速增加。氣流經(jīng)過間隙之后，是兩密封齒形成的較大空腔。氣體在空腔內(nèi)容積突然增加，形成很強的旋渦，在容積比間隙容積大很多的空腔中氣流速度幾乎等于零，動能由于旋渦全部變?yōu)闊酠,加熱氣體本身，因此，氣體在這一空腔內(nèi)，溫度又回到了節(jié)流之前，但壓力卻回升很少，可認為保持流經(jīng)縫隙時壓力。氣體每經(jīng)過一次間隙和隨后的較大空腔，氣流就受到一次節(jié)流和擴容作用，由于旋渦損失了能氣體壓力不斷下降，比容及流速均增大。氣流經(jīng)過密圭寸齒后，具壓力由pl降至p2,隨著壓力降低，氣體泄漏減小。由上述過程可知，迷宮密