典型疊加組合型槽干氣密封的性能研究.pdf

1、干氣密封(DGS)因其非接觸運(yùn)行特性，具有摩擦功耗低、使用壽命長(zhǎng)和泄漏率低等優(yōu)勢(shì)，目前已在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，其中以螺旋槽干氣密封(S-DGS)應(yīng)用最廣。隨著S-DGS應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，因其高速氣膜穩(wěn)定性或低速開啟特性不佳而導(dǎo)致的密封端面磨損失效事故時(shí)有發(fā)生。為解決上述S-DGS的運(yùn)行問(wèn)題，基于疊加組合型槽結(jié)構(gòu)特征，提出了兩種新型疊加組合型槽DGS，并對(duì)其開展了理論和實(shí)驗(yàn)對(duì)比研究。
　　首先，分析并總結(jié)了分別適用于低速和高速條件

2、的現(xiàn)有疊加組合型槽的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在此結(jié)構(gòu)共性的基礎(chǔ)上，分別提出了兩種新型疊加組合型槽——貫通組合槽和似疊羅漢槽?；跉怏w潤(rùn)滑理論，建立了新型疊加組合型槽DGS的幾何模型和穩(wěn)態(tài)密封性能分析數(shù)學(xué)模型，采用有限差分法求解雷諾方程獲得了DGS穩(wěn)態(tài)密封性能參數(shù);建立了DGS開啟過(guò)程理論分析模型，對(duì)開啟過(guò)程中密封端面進(jìn)行受力分析，給出了DGS開啟判斷依據(jù)和程序計(jì)算框圖，并驗(yàn)證了本文數(shù)值模型和求解方法的正確性。
　　其次，對(duì)比分析了貫通組合槽DG

3、S和S-DGS在低速條件下的穩(wěn)態(tài)密封性能和開啟特性，揭示了其具有高氣膜剛度的密封機(jī)理，研究了工況參數(shù)和型槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其穩(wěn)態(tài)密封性能的影響規(guī)律，進(jìn)一步獲得了型槽結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)選值，結(jié)果表明:與S-DGS相比，貫通組合槽DGS在低速條件下的氣膜剛度和剛漏比更大，且具有更低的臨界開啟轉(zhuǎn)速。探究并獲得了高速條件下疊加組合槽的最佳疊加組合型式，輔以密封端面壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布，研究了工況參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其穩(wěn)態(tài)密封性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明:在高速低壓條

4、件下，優(yōu)選結(jié)構(gòu)的疊加組合槽DGS較S-DGS具有更高的氣膜剛度和更低的泄漏，綜合密封性能顯著提升，且速度越高，壓力越小，性能優(yōu)勢(shì)越明顯。
　　最后，在自主搭建的閉合力可調(diào)、氣膜厚度和泄漏率可測(cè)的干氣密封實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開展了不同工況條件下貫通組合槽DGS和似疊羅漢槽DGS的穩(wěn)態(tài)密封性能實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明開啟力的理論值與實(shí)驗(yàn)值相差不超過(guò)6％，泄漏率誤差在30％以內(nèi)，說(shuō)明理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值吻合程度良好。與S-DGS相比，低速條件下貫通組