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英格索兰空压机干气密封的工作原理

2017-11-10 tag标签:原理(26)干气密封(2)

与其他机械密封相比,英格索兰空压机干气密封在结构方面基本相同。

其主要区别在于,干气密封的一个密封环上面加工有均勾分布的浅槽, 干气密封能在非接触状态下运行就是靠这些浅槽在运转时产生的流体动 压效应使密封面分开。

干气密封端面的槽形主要分单旋向和双旋向两大类。

单旋向槽形在目前的压缩机组上使用最多,如图2-20所示。单旋向槽形只可使用于单向旋转的机组,在要求的旋向下才可产生开启力,如反转则产生负的 开启力而可能导致密封的损坏。

但相对于双旋向的槽形,它可形成更大的开启力和气膜刚度,产生更高的稳定性面更可靠的防止端面接触。故在很低的转速下和较大的振动下也可使用。

单旋向槽形

双旋向槽形如图2-21所示。该槽形使用无旋向要求,正反转皆可。机组的反转不会造成密封的损坏。其使用范围较单旋向槽宽,但其稳定性、抗干扰能力较单旋向差。

通过对干气密封各种槽形的反复试验,对比研究,最终确认在同样的工作参数下,以安全阀的槽形具有最大的气膜刚度的同时仅有较小的泄漏量,即具有最大 的刚漏比。

下面主要介绍这种槽形。

图2-22所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图。密封面上加工有一定数量的螺旋槽,其深度小于10μm。

密封运转时,被密封气体周向吸入螺旋槽内,径向 分量由外径朝中心(即低压侧)流动,而密封坝限制气体流向低压侧。

气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩,在槽根部形成局部的高压区,使端面 分开儿微米而形成一定厚度的气膜。

在此厚度气膜下,由气膜作用力形成的开启力与由弹簧力和介质作用力形 成的闭合力达到平衡,于是密封实现非接触运转。

干气密封的密封面间形成的气膜具有一定的正刚度,保证了密封运转的稳定性。 为了获得必要的流体动压效应,动压槽必须开在高压侧。

干气密封螺旋槽端面

图2-23为螺旋槽干气密封的作用力,从图上可以看出气膜刚度是如何保证密封 运转的稳定性的。

在正常情况下,密封的闭合力等于开启力。

当受到外来干扰(如工艺或操作波动),气膜厚度变小,则气体的黏性剪力增大, 螺旋槽产生的流体动压效应增强,促使气膜压力增大,开启力随之增大, 为保持力平衡密封恢复到原来的间隙;反之,密封受到干扰气膜厚度增大, 则螺旋槽产生的动压效应减弱,气膜压力减小,开启力变小, 密封恢复到原来的间隙。

因此,只要在设计范国内,当外来干扰消除后,密封总能恢复到设计的工作间隙,即干气密封具有自我调节的功能面保证运行稳定可靠。

衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气顺刚度的大小,气膜刚度是气膜作用力的变化与气眼厚度的变化之比,气膜刚度越大,表明密封的抗干扰力越强,密封 运行越稳定。


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