浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算

DyRoBeS軟件緣何受到中航工業(yè)、中國航發(fā)、中國航天、中國船舶、中國兵器、中國中車等等以及NASA、波音、GE、霍尼韋爾、羅-羅等國內(nèi)外知名企業(yè)青睞?DyRoBeS軸承---轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析與設(shè)計軟件以其參數(shù)化快捷建模、計算快速、精度可靠、功能豐富、后處理方便等諸多優(yōu)勢,成為軸承---轉(zhuǎn)子動力學(xué)行業(yè)領(lǐng)域最為權(quán)威的軟件,得到國內(nèi)外用戶的廣泛認可和好評!

 

目前DyRoBeS軸承-轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析與設(shè)計軟件共含有8大模塊,分別是Rotor(轉(zhuǎn)子動力學(xué)模塊)、BePerf(徑向滑動軸承性能模塊)、ThrustBrg(止推滑動軸承性能模塊)、GearLoad(齒輪嚙合載荷模塊)、RotorBal(轉(zhuǎn)子動平衡模塊)、SpiralGF(先進螺旋密封模塊)、LabySeal(迷宮密封模塊)、Carbon Ring Seal(石墨環(huán)密封模塊),如下表1及圖1所示。

表1 DyRoBeS軟件八大模塊匯總

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖1
浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖2

圖1 DyRoBeS軟件模塊圖,紅色框為本次推文重點介紹的Carbon Ring Seal模塊

碳環(huán)密封,也叫浮動環(huán)密封,或者浮環(huán)密封,圖2是某組合式浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)圖。

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖3

圖2 某浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)圖

一、浮環(huán)密封的基本原理是什么?

浮動環(huán)密封是靠高壓密封油在浮環(huán)與軸套間形成油膜,節(jié)流降壓,阻止高壓側(cè)氣體流向低壓側(cè),將氣體封住。因為主要是油膜起作用,故又稱為油膜密封。在工作時浮環(huán)受力情況與軸承相似,所不同的是:軸承浮起的是軸,對浮環(huán)密封而言,由于浮環(huán)重量很小,故軸轉(zhuǎn)動而在浮環(huán)與軸間隙中產(chǎn)生油膜浮力時,浮起的將是浮環(huán),軸是相對固定的。

根據(jù)軸承油膜原理知道,如浮環(huán)與軸完全同心,則不會產(chǎn)生油膜浮力,如浮環(huán)與軸偏心,則軸轉(zhuǎn)動時將會產(chǎn)生油膜浮力,這種浮力使浮環(huán)浮起而使偏心減小。當偏心減小到一定程度,即對應(yīng)產(chǎn)生的浮力正好與浮環(huán)重量相等時,便達到了動態(tài)平衡。由于浮環(huán)很輕,因此這個動態(tài)平衡時的偏心是很小的,即浮環(huán)會自動與軸保持基本同心,這是浮環(huán)的特點。

二、浮環(huán)密封有哪些優(yōu)缺點?

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖4

圖3 某浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)圖

浮環(huán)密封的優(yōu)缺點如下:

  1) 密封結(jié)構(gòu)簡單,只有幾個形狀簡單的環(huán)、銷、彈簧等零件。多層浮動環(huán)也只有這些簡單零件的組合,比機械密封零件少。

  2) 對機器的運行狀態(tài)并不敏感,有穩(wěn)定密封性能。

  3) 的密封件不產(chǎn)生磨損,密封可靠,維護簡單、檢修方便。

  4) 因密封件材料為金屬,固耐高溫。

  5) 浮環(huán)可以多個并列使用,組成多層浮動環(huán),能有效的密封10MPa以上的高壓。

  6) 能用于10000~20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機械,尤其使用于氣體壓縮機,其許用速度高達100m/s以上,這是其他密封所不能比擬的。對于某些流體機械,浮動環(huán)的適用轉(zhuǎn)速高達60000r/min。

  7) 只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料(如石墨)作浮動環(huán),可以用于強腐蝕介質(zhì)的密封。

  8) 因密封間隙中是液膜,所以摩擦功率極小,在、使機器有較高的效率。 浮環(huán)密封的缺點:密封件的制造精度要求高,環(huán)的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度對密封性能有明顯的影響。此外,這種密封對液體不能做到封嚴不漏。對氣體雖然可做到封嚴,但需要一套復(fù)雜而昂貴的自動化供油系統(tǒng)。

三、如何利用DyRoBeS軟件進行浮環(huán)密封計算?

小編將向大家展示DyRoBeS軟件中浮環(huán)密封的功能!

Carbon Ring Seal主要用于壓縮機等設(shè)備中常用的碳環(huán)密封的泄流量計算。輸入?yún)?shù)有:密封總寬度、軸外徑、密封內(nèi)徑、高壓側(cè)壓力值、低壓側(cè)壓力值、轉(zhuǎn)速、氣體類型、溫度、粘度、氣體常數(shù)、偏心率。可以得到層流和湍流狀態(tài)下的體積流量泄漏量和質(zhì)量流量泄漏量。

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖5

圖4 Carbon Ring Seal模塊輸入?yún)?shù)

以軟件默認參數(shù)為例:

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖6

圖5 輸入?yún)?shù)

可以得到如下結(jié)果輸出:

浮動環(huán)動密封設(shè)計與泄漏量計算的圖7

圖6 石墨環(huán)密封泄漏量計算結(jié)果

來源:DyRoBe

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