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具有一定的承载能力。图12为正常运转下密封的闭合力与开启力的稳定工况。
FcFo弹簧力气体静压力压缩膨胀正常运转弹簧力气体静压力
气膜压力分布
图12正常运转下压力的稳定工况
如果出现某些扰动因素使密封间隙减小,此时由动压槽产生的气膜压力将增大,引起开启力增大,而闭合力不变,密封间隙将增大,直至达到一个新的平衡。反之,如果出现某些因素使密封间隙增大,此时螺旋槽产生的气膜压力将减小,密封很快再次恢复平衡。
13干气密封槽型及密封结构
131干气密封槽型干气密封端面槽型是设计的关键国内外现在已经研究出多种槽型,这些槽型大致可分为两类:和旋向有关的单向槽、和旋向无关的双向槽这两种分类的典型例子如图13和图14所示5。
螺旋槽
直线槽
图13干气密封单向槽模型
圆弧槽
3
fU型槽
树型槽
图14干气密封双向槽模型
T型槽
在单向槽中,螺旋槽由于其良好的流体动压效应,能在很小的气膜间隙下产生比较高的气膜刚度,是目前工业应用最广泛的槽型。自1976年作为首例的螺旋槽干气密封成功应用于天然气管道压缩机至今,全世界已有数千台大型高速工业透平压缩机采用了螺旋槽干气密封,它们被广泛应用于石油天然气、化工和制药等重要工业部门。单向槽只能单向旋转,而双向槽是可以双向旋转,由于不受旋向限制,其使用安装更为方便,从而避免了由于反向旋转引起的密封失效。但从产生的动压效应来看,双向槽相对较弱,这在一定程度上也限制了其应用。另外,为了将干气密封应用在其它场合,最大限度了利用其产生的动压效应以及专利使用的问题,人们也开发了各种异形槽。其中包括三维槽6,螺旋槽7,微观润滑腔的螺旋槽8。其中,三维螺旋槽的特点是构成一个螺旋槽的左右两个侧壁的螺旋线的螺旋角不同,由它们组成的螺旋槽具有高压侧更宽、低压侧更窄的收敛外形;并且螺旋槽的深度可以从高压侧到低压侧逐渐变浅。与普通等深、等螺旋角的二维螺旋槽密封相比,在相同条件下其流体膜的厚度或刚度更大,可靠性更高。八字形双列螺旋槽的特点是:它在密封端面上设置两列螺旋槽,一列位于高压侧;另一列位于低压侧。两列螺旋槽的螺旋角方向相反,位于高压侧的螺旋槽的径向高度大于位于低压侧的螺旋槽的径向高度。在两列螺旋槽之间及低压侧螺旋槽的内侧还分别有一平面环带,起节流和密封的作用。在给定旋向下,位于上游的螺旋槽将密封流体向低压侧泵送,而位于低压侧的螺旋槽将密封流体向高压侧泵送;两列螺旋槽r
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