膜片空氣彈簧的設(shè)計計算

干氣密封是一種新型的非接觸式軸封。干氣密封與其他密封相比，具有泄漏少、磨損少、壽命長、能耗低、操作簡單可靠、維護量少、無密封流體等優(yōu)點。油污等特點。機械密封一直不能干運轉(zhuǎn)，而干氣密封利用流體動壓作用使兩個旋轉(zhuǎn)密封面之間沒有接觸，密封介質(zhì)泄漏量小，從而達到密封的氣體和干操作。操作。在壓縮機應(yīng)用中，無論是離心壓縮機、軸流壓縮機、齒輪驅(qū)動壓縮機還是透平膨脹機，干氣密封都在逐漸取代浮環(huán)密封、迷宮密封和油潤滑機械密封。

1、干氣密封的基本工作原理

干氣密封與一般機械密封的平衡集裝式結(jié)構(gòu)相同，但端面設(shè)計不同。表面有幾至十微米深的凹槽，端面寬度較寬。與一般潤滑機械密封不同，干氣密封在兩個密封面上產(chǎn)生穩(wěn)定的氣膜。這種氣膜具有很強的剛性，可以將兩個密封端面完全分開，并保持一定的密封間隙。這個間隙不宜過大，一般為幾微米。密封間隙過大膜片空氣彈簧的設(shè)計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設(shè)計及結(jié)構(gòu)，泄漏量增加，密封效果差；而密封間隙小，兩個密封面容易接觸，因為干氣密封的摩擦熱不能及時散失，而沒有潤滑的端面接觸會很快造成密封變形，端面過熱，導(dǎo)致密封失效。這種空氣膜的存在不僅有效地分離了端面，而且還冷卻了相對的端面。兩個端面不接觸，大大減少了摩擦磨損膜片空氣彈簧的設(shè)計計算，使密封件具有壽命長的特點，從而延長了主機的使用壽命。

如圖1所示，帶槽密封面分為兩個功能區(qū)，外區(qū)和內(nèi)區(qū)。當氣體進入凹槽的外側(cè)區(qū)域時，這些凹槽會壓縮進入的氣體，并在凹槽根部形成局部高壓區(qū)膜片空氣彈簧的設(shè)計計算，使端面分離，形成一定厚度的氣膜. 為了獲得必要的泵送效果，必須在高壓側(cè)開設(shè)動壓槽。開槽密封間隙中壓力的增加對干氣密封至關(guān)重要。保證密封件能形成穩(wěn)定的氣膜，即使在軸向載荷較大的情況下也不會被破壞。密封件的內(nèi)部區(qū)域（即壩體區(qū)域）是平坦的膜片空氣彈簧的設(shè)計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設(shè)計及結(jié)構(gòu)，其節(jié)流作用限制了泄漏。當密封件工作時，端面氣膜形成的開啟力與彈簧力和介質(zhì)的力形成的關(guān)閉力相平衡，實現(xiàn)非接觸操作。干氣密封的彈簧力很小。主要目的是保證在密封件未受壓或不工作時密封件關(guān)閉，防止事故發(fā)生。

由此可以看出，干氣密封設(shè)計的決定性因素是密封圈上凹槽的幾何形狀和尺寸。選擇合理的凹槽設(shè)計和易于加工制造的結(jié)構(gòu)設(shè)計非常重要。

密封面可在動環(huán)或靜環(huán)上開槽。一般來說，動環(huán)的密封面是高速開槽的；它可以在低速或中速時在固定環(huán)上開槽。需要注意的是，由于密封間隙只有幾微米，必須注意防止固體顆粒進入密封端面。

2、干氣密封流體力學(xué)計算

2.1、基本方程

2.2、 方程的解

采用有限差分法，首先將計算域劃分為若干個有限控制體膜片空氣彈簧的設(shè)計計算，用微分商代替偏微分方程中的導(dǎo)數(shù)得到代數(shù)方程，然后在控制上離散代數(shù)方程體以獲得代數(shù)方程。編譯計算程序求解方程得到結(jié)果。

2.3、計算結(jié)果

螺旋槽數(shù)12個；螺旋角17°；間隙2.3μm；凹槽深度7μm；開啟力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封壓降2.5 MPa

螺旋槽數(shù)18條；螺旋角15°；間隙4.0μm；凹槽深度7μm；開啟力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封壓降0.35 MPa

螺旋槽數(shù)12個；螺旋角17°；間隙2.3μm；凹槽深度7μm；開啟力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封壓降2.5 MPa

 壓力分布曲面圖

螺旋槽數(shù)18條；螺旋角15°；間隙4.0μm；凹槽深度7μm；開啟力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封壓降0.35 MPa

 壓力分布面圖

3、結(jié)論

（1)從圖2到圖5可以看出膜片空氣彈簧的設(shè)計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設(shè)計及結(jié)構(gòu)，氣封開啟的微米級凹槽形狀，產(chǎn)生了非常理想的增壓效果。圖2和圖4是3、圖5為徑向有兩個槽區(qū)的現(xiàn)象，從圖中可以看出槽區(qū)的根部壓力和壓力增加最多，當兩端壓力下降時密封件2.5MPa，最大壓力值可達8MPa。

（2)從計算值看，密封端面的摩擦功率消耗很小，溫度測試表明端面溫升很小。

（3)本文采用有限差分法計算三維網(wǎng)格，所得結(jié)果正確可靠。計算的密封氣膜厚度、密封泄漏等參數(shù)與實際測試結(jié)果非常接近.

（4)通過試驗臺模擬試驗，數(shù)據(jù)和計算值與鎮(zhèn)海石化富氣壓縮機干氣密封工業(yè)運行試驗數(shù)據(jù)和計算值基本一致。