迷宮密封參考模板

1、迷宮密封的形式及其特點和用途在泄漏通道內(nèi)由許多齒或槽組成迷宮式的間隙，對被密封產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而起密封作用，這種密封形式叫迷宮密封。它具有在高速條件下有良好的密封性能，不需潤滑，無摩擦，維修簡單，使用壽命長，不需要采用其他密封材料的優(yōu)點。但是加工精度高，難于裝配。它主要用于密封氣體，在汽輪機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的軸端和級間均廣泛采用迷宮密封。對一般密封所不能勝任的高溫、高壓、高速和大尺寸密封部位特別有效。圖1a為直通形迷宮，結(jié)構(gòu)簡單，形狀很像梳齒，密封有很大的直通效應(yīng)。圖1b為復(fù)合直通形迷宮，是臺階和梳齒復(fù)合組成的,使密封性能有所改善，但加工復(fù)雜，直通效應(yīng)減弱。圖1c為參差形迷宮，齒間有足夠

2、的距離，膨脹腔愈大，密封效果較好。圖1d為階梯形迷宮，結(jié)構(gòu)在徑向尺寸上有所變化，適用于徑向-軸向密封。圖1迷宮密封的形式迷宮密封的工作原理：由于在轉(zhuǎn)軸的周圍依次排列著許多環(huán)形密封齒，當(dāng)氣體經(jīng)過每一個密封齒時，氣流經(jīng)間隙高速進(jìn)入環(huán)形空腔后，突然膨脹而產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩渦，使氣流的大部分能量轉(zhuǎn)化為熱量而散失掉，使焓值恢復(fù)到接近于間隙前的值，這時氣體壓力逐級下降，從而達(dá)到密封的效果，如圖2所示。1 / 10圖2迷宮密封的工作原理 文章來源：密封技術(shù)網(wǎng) 迷宮密封迷宮密封是在轉(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(dá)到阻漏的目

3、的。由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)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(jī)、燃汽輪機(jī)、壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的軸端和的級間的密封，其他的動密封的前置密封。一、迷宮密封的密封機(jī)理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機(jī)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;此外，還有“透氣效應(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(jī)理是很復(fù)雜的。1、摩阻效泄露液流在迷宮中流動時，因液體粘性而產(chǎn)生的摩擦，使流速減慢流量(泄露量)減少。

4、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，泄露量減小。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，流束的截面減少。設(shè)孔口面積為A，則收縮后的流束最小面積為Cc A,此處Cc 是收縮系數(shù)。同時，氣體通過孔后的速度也有變化，設(shè)在理想狀態(tài)下的流速為u1，實際流速度比u1小，令Cd為速度系數(shù)，則實際流速度u1為u1=Cd u1 于是，通過孔口的流量將等于q=CcCdA u1式中Cc·Cd=a(流量系數(shù))。迷宮縫口的流量迷宮縫口的流量系數(shù)

5、，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，還與需諾數(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量系數(shù)當(dāng)作所有縫口的流量系數(shù)。根據(jù)試驗，第一級的流量系數(shù)小一些，第二級以后的縫口流量系數(shù)大一些，一般流量系數(shù)常取1。但是尖齒的流量系數(shù)比1小，約在0.7左右，圓齒的流量系數(shù)接近于1，通常取a=l，計算的泄露量是犏大。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

6、縮和加速，在間隙最小處的后面不遠(yuǎn)處，氣流獲得最大的速度：當(dāng)進(jìn)入空腔，流速截面突然擴(kuò)大，并在空腔內(nèi)形成強(qiáng)烈的旋渦。從能量觀點來看，在間隙前后，氣流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?。同時，當(dāng)溫度下降(熱焓值h減小)，氣體以高速進(jìn)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，熱焓又恢?fù)到接近進(jìn)入問隙前的值，只有小部分動能仍以余速進(jìn)入下一個問隙，如此逐級重復(fù)上述過程。4、透氣效應(yīng)在理想迷宮中，認(rèn)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

7、直通迷宮中，由于通過縫口后的氣流只能向一側(cè)擴(kuò)散，在膨脹室內(nèi)不能充分的進(jìn)行這種速度能(動能)向熱能的能量轉(zhuǎn)換，而靠光滑壁一側(cè)有一部分氣體速度不減小或者只略微減小，直接越過各十齒頂流向低壓側(cè)，把這種一掠而過的現(xiàn)象稱為”透氣效應(yīng)”。二、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(yùn)轉(zhuǎn)中與機(jī)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68塊扇形塊組成，裝入機(jī)殼與轉(zhuǎn)軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機(jī)殼上，彈簧片壓緊力約60100N，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)

8、廣泛。三、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)栆粶愤d效應(yīng)，即氣體的焓只與溫度有關(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，在這里引用一個流量系數(shù)a;4)通過縫口之后的流動速度能量在膨脹室內(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。四、直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7L內(nèi)加工容易，因此常把孔加工成光滑而，與帶槽或帶齒的軸組成迷宮，這就是直通型迷宮，因制作方便，所以直通型迷宮應(yīng)用最廣。但是，直通型迷宮存在著透氣現(xiàn)象，其泄露量大于理想迷宮

9、的泄露量。1、迷宮特性的影響因素：1)齒的影響。根據(jù)國外所進(jìn)行的試驗得出：齒距一定時，齒數(shù)越多，泄露量越少。齒距政變時，齒距越大，泄露量會急劇下降，同時述可以減少透氣現(xiàn)象的影響。2)膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進(jìn)行過試驗研究，結(jié)論是淺的膨脹室對減少泄露量有利。根據(jù)對膨脹室流動狀態(tài)的觀察，認(rèn)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量耗盡，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”是指直通型迷宮光滑而上開的附屬槽，開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)，泄露量的減少率是相當(dāng)大的。五、迷宮式氣體密封的間隙除特殊情況外，

10、一般氣輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等葉輪機(jī)械都采用迷宮式氣體密封。其徑向問隙應(yīng)根據(jù)以下因素選?。狠S承問隙，制造公差。與裝酡誤差，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，熱膨脹的影響晟突出。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?？捎渺o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。1、迷宮密封設(shè)計的注意點總結(jié)迷宮密封設(shè)計中積累的經(jīng)驗，歸納起來有下列要點：1)盡量使氣流的動能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一個問隙。齒與齒之問應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或用高-低齒強(qiáng)制改

11、變氣流方向。齒間距一般為59mm。2)密封齒要做得盡量薄，并帶銳角。齒尖厚度應(yīng)小于0.5mm，運(yùn)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)由于迷宮密封泄露量大，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，問隙內(nèi)引入惰性氣體，其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。 文章來源：密封技術(shù)網(wǎng) 離心密封介紹 2009年12月17日 09:47 點擊數(shù)：214核心提示：離心密封的結(jié)構(gòu)型式 離心密封是利用回轉(zhuǎn)體帶動流體使之產(chǎn)生離心力以克服泄露的裝置，其密封能力來源于機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)帶動密封元件所做的功

12、，因此它屬于一種動力密封。 .離心密封的結(jié)構(gòu)型式 離心密封是利用回轉(zhuǎn)體帶動流體使之產(chǎn)生離心力以克服泄露的裝置，其密封能力來源于機(jī)器軸的旋轉(zhuǎn)帶動密封元件所做的功，因此它屬于一種動力密封。 離心密封有光滑圓盤、背葉片、副葉輪等多種型式。圖10-1所示是甩油盤結(jié)構(gòu)。它是最常見的光滑圓盤離心密封，其中圖10-1A型結(jié)構(gòu)最簡單，就密封能力而言，圖10-1D型設(shè)計較合理，圖10-1C型是最常用的一種型式，因為這種型式既有較好的密封性能，又便于制造。甩油盤密封白廣泛用于各種傳動裝置密封潤滑油或其他液體。 圖10-2為最簡單的離心密封，是在光滑軸上車出一、二個環(huán)槽，以阻止液體沿軸爬行，使液體在離心力作用下沿溝

13、槽端面徑向甩出，由集液槽引至回液箱。這種密封型式常用作低壓軸端密封。 背葉片密封（圖10-3）和副葉輪密封（圖10-4）是離心泵常用的軸封裝置。副葉輪密封一般都在密封腔內(nèi)側(cè)設(shè)置若干個固定導(dǎo)葉片，可以起穩(wěn)流和部分消除副葉輪光滑面的增壓作用，提高副葉輪的密封能力。 離心密封的特點：它沒有直接接觸的摩擦副，可以采用較大的密封間隙，因此能密封含有固相雜質(zhì)的介質(zhì)，磨損小，壽命長，若設(shè)計合理可以做到接近于零泄露。但是這種密封所能克服的壓差小，亦即密封的減壓能力低。離心密封的功率消耗大，甚至可達(dá)泵有效功率的1/3。此外，由于它是一種動力密封，所以一停車立即喪失密封功能，為此必須輔以停車密封。 離心密封的減壓

14、能力 背葉片密封 如果工作輪后蓋板上無葉片，亦即為光滑盤時，則處于后蓋板與泵殼間隙腔中的液體將以工作輪角速度的/2的旋轉(zhuǎn)。此時，間隙空腔中的壓力沿徑向按拋物線規(guī)律分布，如圖10-5中的壓力將沿ABEKG分布，也就是說，軸封處的壓力降低了。 由此，根據(jù)圖10-5可求出經(jīng)背葉片減壓后的壓頭Hbr 式中U2、Ur、Ub分別為直徑D2、Dr、Db處液體的線速度。 在式10-1的第二項中光滑輪部分液體角速度為 =/2 式中10-1的第3項中有背葉片部分的液體角速度顯然大于/2，但仍小于工作輪的角速度，因為背葉片與泵殼之間存在一定間隙。 式中工作輪后蓋板與泵殼間隙中液體的角速度，r/s； 工作輪的角頻率，

15、r/s； S泵殼與工作輪后蓋板的平均距離，cm; t背葉片的平均高度，cm; 式中Hbr背葉片減壓后的能頭，單位為J/Kg; n工作輪旋轉(zhuǎn)頻率，單位為r/min； D2工作輪外徑，單位為m； Dr背葉片外徑，單位為m； Db軸或軸套外徑，單位為m； H2蝸殼內(nèi)的能頭，單位為J/Kg. 在普通離心泵中，如果略去蝸殼內(nèi)摩擦引起的能頭損失和吸入管的速度頭，則蝸殼內(nèi)的能頭就等于泵的總能頭減去蝸殼內(nèi)的速度頭即 式中H泵的總能頭，單位為J/Kg; C3蝸殼內(nèi)液體平均流速，單位為m/s，由實驗方法確定。 計算時，背葉片厚度t可先選定，一般取0.51.0cm。背葉片與殼的間隙（s-t）隨加工精度而異。當(dāng)零件精

16、度為46級時，一般?。╯-t）=0.030.3cm(小泵取小值)。 副葉輪密封 副葉輪密封能力的計算與背葉片密封基本類似。如圖10-6所示的副葉輪所能克服的壓差為： 式中C1副葉輪葉片與密封腔壁面間隙中液體的角頻率與葉輪角頻率的比值： Di液體的自由表面的直徑。 因此 當(dāng)液面位于D0處，即Di=D0時，副葉輪產(chǎn)生的壓差為最大，并設(shè)Dk=D0，并以 代入式10-6，則副葉輪所能克服的最大壓差 式中液體密度，單位為Kg/; n葉輪旋轉(zhuǎn)頻率，單位為r/min； D0、D1分別為副葉輪葉片內(nèi)、外徑，單位為m； C與葉片結(jié)構(gòu)有關(guān)的經(jīng)驗修正系數(shù)； 當(dāng)間隙>3mm時，取C=0.750.8, 間隙<

17、;3mm時，取C=0.850.9, 副葉輪密封的葉片形狀，有直葉片和后彎葉片兩種。實驗表明，后彎葉片的揚(yáng)程稍高于直葉片，但不顯著?？紤]加工方便，普通采用徑向直葉片。葉片的數(shù)目在超過6片以后對提高揚(yáng)程不很明顯，一般采用812片。 通常所說的副葉輪密封，一般包括背葉片及副葉輪兩個部分。此時副葉輪密封所能克服的壓差為 離心密封的功率消耗 光滑盤的輪盤摩擦損失 當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，充滿輪盤與殼體間的液體由于被葉輪撓動產(chǎn)生復(fù)雜的運(yùn)動而消耗一部分功，這種損失稱為輪盤摩擦損失。 如圖10-7所示，直徑為D2（或半徑r2）的圓盤以角速度旋轉(zhuǎn)，設(shè)與圓盤表面接觸的液體處于紊流狀態(tài)，則作用在半徑r處微塊上的摩擦力為 式中

18、dRu摩擦阻力切向分力； 液體密度，單位為Kg/m3 u輪盤半徑為r處的圓周速度，單位為m/S； K1系數(shù)，與雷諾數(shù)、輪盤與外殼間隙及殼壁表面狀態(tài)有關(guān)。 式中u2輪盤外徑上的圓周速度，單位為m/s； D2輪盤外徑，單位為m。 系數(shù)K可根據(jù)楚姆布什和普夫萊德爾等人提出的K與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線（圖10-8）求得。雷諾數(shù)Re=ur/v，這里v為液體的運(yùn)動粘度系數(shù)（/s）。 副葉輪的功率消耗 副葉輪的功率消耗可按戈魯別夫由實驗得的經(jīng)驗式估算 D1副葉輪外徑，單位為m; L副葉輪葉片高度與蓋板厚度之和，單位為m； U1副葉輪圓周上的圓周速度，單位為m/s； p無因次功率，隨副葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)而異。 無因次功率

19、可根據(jù)圖10-9確定。在橫坐標(biāo)參數(shù)（2+t）/D1和（2t+）/D1（符號意義參照圖10-6）中，t為葉片的平均厚度，對葉輪功率消耗的影響比t大，因此，計算時 信息來源：密封 文章來源：密封技術(shù)網(wǎng) 密封知識連載（三） 之螺旋密封 2010年05月31日 09:14 點擊數(shù)：175核心提示：螺旋密封應(yīng)用于許多尖端技術(shù)部門，如氣冷堆壓縮機(jī)密封、增殖堆鈉泵密封等。有時也用于減速機(jī)高速軸密封。螺旋密封應(yīng)用于許多尖端技術(shù)部門，如氣冷堆壓縮機(jī)密封、增殖堆鈉泵密封等。有時也用于減速機(jī)高速軸密封。它的最大優(yōu)點是密封偶件之間既使有較大的間隙，也能有效的起密封作用。如設(shè)計合理，其使用壽命可達(dá)無限大。由于可以從材料

20、上作廣泛的選擇，且制造上極其容易，當(dāng)壓差不大時，螺旋密封功率耗損和發(fā)熱都很小，用冷卻水套散熱已足夠。螺旋密封往往需要輔以停車密封，這樣就使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并加大了尺寸，故常使應(yīng)用受到限制。螺旋密封可用于高溫、深冷、腐蝕和帶有顆粒等的液體，密封條件苛刻，密封效果良好。13.1 螺旋密封的密封機(jī)理 螺旋密封的軸表面開有螺旋槽，而孔為光表面，這同迷宮密封的開槽情況是一致的，所以可以把螺旋密封看成是迷宮密封的一種特殊型式，稱為螺旋迷宮。但是，螺旋迷宮的齒是連續(xù)的，不象前述的各種迷宮的齒是連續(xù)的齒。由于齒的連續(xù)性，通過齒的介質(zhì)的流動狀態(tài)發(fā)生變化。螺旋槽不再作為膨脹室產(chǎn)生旋渦來消耗流動能量，而是作為推進(jìn)裝置與介質(zhì)發(fā)生能量交換，產(chǎn)生所謂的“泵送作用”，并產(chǎn)生泵送壓頭，與被密封介質(zhì)的壓力相平衡，即壓力差 p=0，從而阻止泄露。所以在密封機(jī)理上與迷宮密封略有不同。但是，介質(zhì)在通過間隙時會有一部分越過齒頂留過，而不沿槽向流動，即有透氣效應(yīng)，這和迷宮密封中的情況是一樣的。 根據(jù)螺旋結(jié)構(gòu)，螺旋密封的密封機(jī)理又稍有區(qū)別。 單段螺旋，它利用螺旋桿泵原理，利用螺旋的泵送作用，把沿泄露間隙的介質(zhì)推趕回去，以實現(xiàn)密封。它適用于密封液體或氣液混合