什么是迷宮密封?
作者：泵閥 來源：密封 發(fā)布時間：2024-07-05
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封，其他的動密封的前置密封。
迷宮密封的密封機理
流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機能稱為“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;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。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=Cdu1 于是，通過孔口的流量將等于q=CcCdAu1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)，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)當作所有縫口的流量系數(shù)。根據(jù)試驗，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、透氣效應(yīng)：在理想迷宮中，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。在一般直通迷宮中，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)”。
4、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，氣流越是收縮和加速，在間隙小處的后面不遠處，氣流獲得大的速度：當進入空腔，流速截面突然擴大，并在空腔內(nèi)形成強烈的旋渦。從能量觀點來看，在間隙前后，氣流的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽堋Ｍ瑫r，當溫度下降(熱焓值h減小)，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)闊崮埽磺皇抑械臍饬魉斩邷囟龋瑹犰视只謴?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。
