螺旋槽端面气膜密封低速运转稳定特性研究

发布时间：2020-09-15 19:21

　　 气体端面密封，又称干气密封，是近年来迅速发展起来的一种新型机械密封，可用来密封旋转机械中的气体或液体介质。由于其具有优良的密封性能，在离心式压缩机等高速回转设备上获得了广泛应用，在泵、反应釜等低速设备上也开始获得应用。在国内，越来越多的单位开始对这种新型密封进行研究，但多数是针对高速工况。气体润滑机械密封广泛应用于低速工况是其发展的一个重要方向。机械密封运转的动态特性及其稳定性一直是国内外研究的热点和难点。目前国内关于气体端面密封低速运转稳定性问题，还没有进行过系统的研究工作，在理论上进行研究的相关报道也很少。 针对这一问题，本文采用Muijderman的螺旋槽轴承窄槽理论，考虑气体的可压缩性，建立了对螺旋槽气体端面密封运转特性进行分析求解的数学模型，用C++语言编制了求解气体流动控制方程的计算程序，研究了气体在密封端面间的流动规律。在此基础上编写了在给定密封结构参数以及膜厚和运转速度等操作参数条件下求解气膜开启力、开启转速、平衡膜厚以及相应气膜刚度和泄漏量等密封性能参数的计算程序。 采用上述计算分析程序，通过大量的计算分析，对低速条件下螺旋槽气体润滑机械密封的几何参数(螺旋角、槽深、槽数、槽宽、槽长)及操作参数(密封压力、转速、介质粘度等)对各项密封性能参数(开启力、泄漏率、气膜刚度等)的影响规律进行了详细研究，探讨了密封的动态运转特性。在此基础上，进一步建立了密封受到轴向扰动时的动力学模型，研究了机械密封在受到微小轴向扰动时端面间气膜的变化规律，找出了密封环轴向强迫振动时的振动规律，初步探讨了密封的稳定特性，为进一步开展气膜润滑机械密封的动力学特性分析提供了基础，也为气膜密封的设计和工业应用提供了必要的理论依据。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2006
【中图分类】：TH136
【部分图文】：

气膜机械密封又称为气体润滑端面密封或干气密封即“干运转气体密封”，是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。如图2.1所示，与普通机械密封相比，干气密封在结构方面没有很特别的地方，其主要区别在于:干气密封的动环密封面上精加工有均匀分布浅槽，而且密封面宽度较大。干气密封之所以能在非接触状态下运行就是靠这些浅槽产生流体动压效应与密封面分开。以螺旋槽气膜密封为例，它由动环、静环、弹簧、0形环、轴和组装套等组成。动环表面精加工出一定数量的螺旋槽后研磨，密封面抛光，如图2.2所示，螺旋槽开头近似对数螺旋线，螺旋槽深度2.5一10声m。为了使千气密封在静止状态和工作时的非接触状态下都能以最小的泄漏量实现对介质的密封

下运行就是靠这些浅槽产生流体动压效应与密封面分开。以螺旋槽气膜密封为例，它由动环、静环、弹簧、0形环、轴和组装套等组成。动环表面精加工出一定数量的螺旋槽后研磨，密封面抛光，如图2.2所示，螺旋槽开头近似对数螺旋线，螺旋槽深度2.5一10声m。为了使千气密封在静止状态和工作时的非接触状态下都能以最小的泄漏量实现对介质的密封，将其密封端面分为沟纹区(槽区)和密封区(坝区)两部分，未开槽的坝区起密封作用，限%l]气体向低压侧泄漏，而具有沟纹结构的槽区则产生非接触运转时所必须的流体动压力，从而实现密封端面的分开。为了获得必要的泵送效应，动压槽必须开在高压侧。缓冲气体(可以是经过滤后的压缩机出口气、氮气或惰性气体)注入到密封装置

图2.1气膜机械密封图2.2螺旋槽端面示意图图2.3气膜形成机理气膜机械密封又称为气体润滑端面密封或干气密封即“干运转气体密封”，是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。如图2.1所示，与普通机械密封相比，干气密封在结构方面没有很特别的地方，其主要区别在于:干气密封的动环密封面上精加工有均匀分布浅槽，而且密封面宽度较大。干气密封之所以能在非接触状态下运行就是靠这些浅槽产生流体动压效应与密封面分开。以螺旋槽气膜密封为例，它由动环、静环、弹簧、0形环、轴和组装套等组成。动环表面精加工出一定数量的螺旋槽后研磨，密封面抛光，如图2.2所示，螺旋槽开头近似对数螺旋线，螺旋槽深度2.5一10声m。为了使千气密封在静止状态和工作时的非接触状态下都能以最小的

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本文编号：2819361