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单向双向非接触式机械密封

来源: 时间:2017-06-14 10:31:58 次数:

根据旋转方向, 非接触式机械密封可分为单向旋转式和双向旋转式。槽型结构的非对称性,使得单向旋转式非接触式机械密封只能在正转时工作, 而在反向运转时不能建立起隔离动静环硬性固相接触的动压。这种状况, 使得人们更加关注双向旋转式非接触机械密封的研究。

单向双向非接触式机械密封

根据旋转方向, 非接触式机械密封可分为单向旋转式和双向旋转式。槽型结构的非对称性,使得单向旋转式非接触式机械密封只能在正转时工作, 而在反向运转时不能建立起隔离动静环硬性固相接触的动压。这种状况, 使得人们更加关注双向旋转式非接触机械密封的研究。

1、单向旋转密封

整体来说, 目前单向旋转非接触式机械密封在市场上占得比例较大, 单向密槽封的动压效果较对称布置的双向槽略大是单向旋转槽获得广泛应用的原因。

但随着工业的高速发展,密封的工作状况趋于高温、高压和高速,在开车启动中,难免偶然的人为或机械错误造成的反向旋转而造成的密封损坏、失效,造成较大损失。所以,能使用既可满足工况使用要求,又能避免误操作带来意外损失的双向旋转密封称为研究热点。根据前面的论述,单向旋转密封包括气膜液膜、深槽浅槽的各种非对称槽型, 图3 是单向旋转非接触式密封典型槽型,其中以螺旋槽为成熟。

螺旋槽密封技术是一项源于滑动轴承的润滑理论的新型密封技术。早在1925 年,L.Gumber 就提出了螺旋槽轴承概念,随后,WhiPPle 在压力线性分布假设基础上,研究等间距排列的平面平行槽与平板间的流体流动[31]。Wipple 提出一种理论,用于解可压缩或不可压缩流体的基本动力润滑方程,即Wipple 窄槽理论。Muijderma 在Whipple 的基础上,提出了较完整的螺旋槽轴承理论,解决了它的理论计算,并出版《螺旋槽轴承》一书。从20 世纪70 年代开始,随着计算机技术的飞速发展, 人们能够比较地模拟密封端面间气膜的流场,这为螺旋槽干气密封的开发、设计提供了重要手段。1974 年螺旋槽干气密封成功地应用炼油厂的透平膨胀机上, 标志着其工业应用的开始。在此基础上Shapiro 等在研究高速液氧透平泵的螺旋槽气体端面机械密封中考虑了惯性力的影响。由于该方法的简洁实用而获得广泛的应用,一直沿用至今。20 世纪80 年代中期以后,国外螺旋槽干气密封已基本成熟,被广泛应用于离心压缩机等高速旋转机械上。2001 年,Brad 等对螺旋槽气体端面密封进行动态分析并推导了适用的数学公式。国内主要通过数值分析及计算机仿真对螺旋槽也进行大量的分析计算,得出的结果与国外基本一致。

2、双向旋转非接触式机械密封

槽的对称布置使得主轴转向对密封无影响, 提高了运行的性。目前,具有双向旋转性能的非接触机械密封槽型较多,见图4。根据其槽的形状及深度,可用于气体或液体密封。



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