涡旋压缩机的径向迷宫密封研究

针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明,给出的两种密封泄漏量的算法正确;径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大;径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显;径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%,说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。

涡旋压缩机径向迷宫密封中泄漏气体气动热力行为研究

以涡旋压缩机径向迷宫密封为研究对象,分别用宏观能量法和黏性流动理论计算该密封的泄漏量,通过泄漏量理论值与实测值的对比,以期探寻泄漏气体的气动热力行为。在假设无透气效应和泄漏气体在迷宫槽中作等压恒温恢复的条件下,建立求解泄漏量的数理方程;在考虑透气效应与非等压恒温恢复的条件下,利用热力过程方程与黏性流动理论推导出透气流是否达到声速的判别式及临界气速、临界密度、泄漏量的计算式。将两种算法所得泄漏量与实测泄漏量对比研究发现,直通型迷宫密封中气体泄漏过程是膨胀吸热过程,膨胀过程指数随相邻压缩腔压差的增大而减小;泄漏是由透气流与相邻迷宫槽间的二维泊肃叶流共同作用形成的,透气效应随相邻压缩腔压差的增大而更加明显;用黏性流动理论求解泄漏量具有较高的计算精度。

高速动车组齿轮箱径向迷宫密封的数值研究

对高速动车组齿轮箱径向密封的几何结构进行分析，利用Fluent软件仿真计算径向迷宫密封的内部流场和泄漏量，研究径向迷宫的密封机制，分析密封齿相对啮合深度（啮合深度与齿高的比值）对密封性能的影响，对比研究不同密封齿结构下迷宫泄漏量的变化规律。研究结果表明：当相对齿啮合深度为0．1～0．6时，随着啮合深度的增加，迷宫透气效应增强，泄漏率增加，相对齿啮合深度为0．6时存在流体介质高速通道，密封性能最差，而相对啮合深度为0．1时径向迷宫的密封性能最佳；径向迷宫的密封性能随着密封齿夹角和齿顶长度的增大而减弱，工程应用中可以通过减小密封齿夹角和齿顶长度进行齿形锐化，密封齿存在最小夹角。

锯齿型径向迷宫密封的数值模拟

利用TG有限元法和大涡模拟湍流模型 ,对轴对称锯齿型迷宫密封模型的内部流场进行了数值模拟 .研究了齿啮合长度对密封性能的影响 ,揭示了密封性能———质量泄漏率随τ的增加而增加 ,然后降低 ,最后再增加的规律 ,并确定了最佳相对齿啮合长度 (τ T =1 6左右 ) .指出了射流偏转在提高迷宫密封性能中的作用 ,合理利用射流偏转可降低对间隙的尺寸要求 。

机车牵引齿轮箱径向迷宫密封流场分析及优化

基于有限体积法,通过建立RNG k-ε湍流模型,仿真分析了迷宫间隙尺寸、空腔结构尺寸及迷宫齿形对机车牵引齿轮箱径向迷宫的密封性能影响.并在此基础上,完成了机车牵引齿轮箱径向迷宫密封的结构优化.优化结果表明,齿轮箱径向迷宫密封结构优化可使迷宫的空间长度显著减小、迷宫泄漏量明显降低,有利于提高径向迷宫的密封性能.

轮毂轴承径向迷宫密封齿型角的数值研究

以轮毂轴承径向直通式迷宫密封结构为研究对象,应用流体力学仿真分析软件研究了不同齿型角的迷宫流场和不同压比下泄漏量随齿型角的变化规律。结果表明:当其他结构尺寸一定时,相同压比下,泄漏量随齿型角的增大先减小后增大,即存在最佳齿型角使得泄漏量最小;当压比增大时,最佳齿型角仍存在,但其值减小。

锯齿形径向迷宫密封的实验研究

锯齿形径向轴对称多齿迷宫密封的结构与常规密封不同 ,其迷宫空腔较小 ,而节流间隙则相对较大 ,所以利用射流偏转适当放宽对节流间隙近乎苛刻的尺寸要求 ,并不降低迷宫密封的密封效果。对锯齿形径向轴对称多齿迷宫密封中空腔深度Τ为 3mm和 2mm密封进行了模型实验研究 ,得到了锯齿形径向迷宫密封在不同入口压力下的泄漏特性和齿啮合长度对密封性能的影响曲线 ,确定了最佳的齿啮合长度为τ/T =1/ 6,这些结果与数值计算结果吻合较好 ,证明了数值模拟的正确性。同时对两种结构尺寸的锯齿形径向迷宫密封实验结果做了比较 ,发现Τ =2mm的迷宫密封的密封性能比T =3mm的迷宫密封好。

Φ450mm水平轧机轴承密封结构的改进

为了防止氧化铁皮和冷却水进入轧机轴承,对高线轧机粗轧机组Φ450mm水平轧机轴承密封结构进行了改进。改进后轧辊承密封结构采用2种密封组合,即径向间隙迷宫密封和骨架油封,提高了密封效果,使轧机事故减少,成本降低,经济效益显著。