圓弧槽機械密封的結構特點(diǎn)及性能
圓弧槽機械密封是密封端面上開(kāi)有圓弧形循環(huán)槽的一類(lèi)機械密封，如圖所示。本文主要講解了圓弧槽機械密封的結構特點(diǎn)及性能，揭示其密封機理與動(dòng)壓形成機制。
(a) 單弧形 (b) 外壓圓環(huán)形 (c) 內壓圓環(huán)形
圖 3種弧形槽機械密封端面
在國外，Mayer對圓弧槽機械密封進(jìn)行了大量的研究，認為其密封機理是熱效應和流體動(dòng)壓效應的耦合。1967年，前蘇聯(lián)的Golubiev首次提出熱流體動(dòng)壓密封的完整理論分析模型和方法。1969 年，Lymer 建立了該類(lèi)槽型機械密封的簡(jiǎn)單計算模型，提出了該類(lèi)密封性能參數的近似計算方法。1981 年，日本學(xué)者大場(chǎng)寬二，清水忠之通過(guò)實(shí)驗驗證了圓弧槽機械密封良好的動(dòng)壓性能。1994 年，Tournerie 等利用有限元法，計算了端面開(kāi)弧形槽機械密封的性能。1997年，Person 等采用數值方法研究了該類(lèi)機械密封的穩態(tài)動(dòng)力學(xué)特性，指出圓弧槽可以增加端面間的靜壓力，降低密封環(huán)對動(dòng)壓波動(dòng)敏感性，有利于密封的穩定操作。1999 年，Lai 對各種槽型的非接觸式端面密封進(jìn)行了論述。其中表面深槽熱流體動(dòng)壓非接觸式機械密封，槽型有密封環(huán)靠近外圈端面開(kāi)設半圓形、矩形、月牙形、三角形、菱形及其復合型槽形等。2005 年，Papatheodorou研究表明適當增加槽數可提高圓弧槽液膜承載能力。2006 年，Reddyhoff 等進(jìn)一步對圓弧槽的槽數和槽深進(jìn)行優(yōu)化設計。
在國內，1986年，關(guān)雅賢等對圓弧槽機械密封進(jìn)行了實(shí)驗研究。自1996年，楊惠霞針對該類(lèi)密封進(jìn)行了深入的理論研究，提出了圓弧槽熱流體動(dòng)壓機械密封數值計算方法，并據此分析了該類(lèi)密封的穩態(tài)性能。為了便于工程設計，彭旭東等于1997 年提出了圓弧槽機械密封性能參數的近似計算方法，可以近似計算端面膜壓系數和端面溫度等性能參數。自1998 年起，通過(guò)有限元分析圓弧槽結構變形及溫度場(chǎng)的研究報道較多，較全面的分析了穩態(tài)工況下圓弧槽幾何結構參數對密封性能參數的影響。
圓弧槽非接觸密封屬于深槽熱流體動(dòng)壓機械密封，彌補了普通淺槽非接觸密封不能勝任的低速高壓、高溫及大尺寸場(chǎng)合。同時(shí)，由于圓弧槽能吸附液體，使密封環(huán)外緣得到良好的冷卻，還具有排除雜質(zhì)的能力并且和轉向無(wú)關(guān)，因而端面開(kāi)圓弧槽的機械密封其性能較好，真空技術(shù)網(wǎng)(http://likelearn.cn/)認為很適合用來(lái)密封低粘度、高參數的介質(zhì)例如高溫高壓水。與此同時(shí)，盡管圓弧槽機械密封可以很好地改善密封端面間的潤滑情況，以適用于高參數的工況，但它的流體回流效果不佳，始終存在高壓側向低壓側的泄漏。
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