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技術(shù)文章

泵用干氣密封的原理及主要特點(diǎn)

點(diǎn)擊次數(shù)：1167 發(fā)布時(shí)間：2016-7-12

1.工作原理

泵用干氣密封是一種高性能、長(zhǎng)壽命的新型密封型式，在結(jié)構(gòu)上它與普通機(jī)械密封顯著不同的是：動(dòng)、靜環(huán)密封端面較寬；在動(dòng)環(huán)或靜環(huán)端面上加工出特殊形狀的流體動(dòng)壓槽，如螺旋槽，槽深一般在3-10pm之間。當(dāng)動(dòng)環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)環(huán)或靜環(huán)端面上的螺旋槽將外徑處的高壓氣體向下泵入密封端面間，氣體由外徑向中心流動(dòng)，而密封壩節(jié)制氣體流向中心，于是氣體被壓縮引起壓力升高，在槽根處形成高壓區(qū)。端面氣膜壓力形成形成開啟力，在密封穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該開啟力與由作用在補(bǔ)償環(huán)背面的氣體壓力和彈簧力形成的閉合力平衡，密封保持非接觸、無磨損運(yùn)轉(zhuǎn)，其氣膜厚度一般維持在2-3pm。如果出現(xiàn)某些擾動(dòng)因素使密封間隙減小，引起開啟力減小，而閉合力不變，密封間隙將減小，密封將很快再次恢復(fù)平衡。干氣密封的這種抵抗氣膜間隙變化的能力稱之為氣膜剛度。雖然泵用干氣密封的氣膜間隙很小，但氣膜剛度很大，比液膜潤(rùn)滑機(jī)械密封的膜剛度要大得多。

2.主要優(yōu)點(diǎn)

與傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封相比，在離心泵中采用干氣密封有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

（1）摩擦功耗低

由于干氣密封的兩密封端面被一薄層穩(wěn)定的氣膜所隔離而且密封腔內(nèi)為低粘度的氣體介質(zhì)，因此干氣密封的端面摩擦功耗和動(dòng)環(huán)組件的攪拌摩擦損失要比液體潤(rùn)滑的密封裝置的摩擦功耗小很多，一般兩者消耗的功率之比約為1：10-20.

（2）無磨損運(yùn)轉(zhuǎn)、使用壽命長(zhǎng)

對(duì)干氣密封，由于兩個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)的端面是非接觸的，在正常使用條件下，一般都可達(dá)到3年以上。

（3）無封液系統(tǒng)、能實(shí)現(xiàn)泵送介質(zhì)的零泄漏或零溢出

封液系統(tǒng)時(shí)常是復(fù)雜的和昂貴的，并存在不可避免的故障危險(xiǎn)。泵送介質(zhì)的外泄漏和封液冷卻密封都依賴于封液系統(tǒng)的完善化。干氣密封避免了所有這些復(fù)雜因素，它利用干燥潔凈的氮?dú)庠醋鳛槊芊鈿?，很容易?shí)現(xiàn)泵送介質(zhì)的零泄漏或零溢出，對(duì)泵送介質(zhì)沒有任何污染，而且系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單、可靠性非常高。

3.主要技術(shù)難點(diǎn)

與高速透平壓縮機(jī)用干氣密封相比，離心泵用干氣密封存在三個(gè)方面的難點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)尺寸受限制。離心泵填料箱徑向空間相對(duì)較小，特別是對(duì)一些老泵軸封的改造，問題就更顯突出。這樣，一般泵用干氣密封的密封面相對(duì)就比較窄，由于密封面必須包括起向下泵送作用的槽區(qū)和起密封作用的壩區(qū)兩部分，因此泵用干氣密封的端面結(jié)構(gòu)參數(shù)（包括流槽的幾何參數(shù)）的設(shè)計(jì)與透平壓縮機(jī)用干氣密封并不一樣，其難度更大。

（2）轉(zhuǎn)速低，動(dòng)壓效應(yīng)小。由于離心泵主軸轉(zhuǎn)速不高，為了盡可能提高密封在工作膜厚下的氣膜剛度以增強(qiáng)密封工作的可靠性，在端面槽型的選擇及其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化上必須作特殊的考慮。

（3）性能價(jià)格比高。由于離心泵機(jī)器本身的價(jià)值相對(duì)于透平壓縮機(jī)而言要小很多，因此泵用干氣密封的價(jià)格相對(duì)于透平壓縮機(jī)用干氣密封而言就要低很多，這就要求其性能價(jià)格比必須非常高。因此在設(shè)計(jì)泵用干氣密封及其控制系統(tǒng)時(shí)，在保證密封和系統(tǒng)性能的前提下，還必須充分考慮其經(jīng)濟(jì)性，以便于泵用干氣密封的推廣應(yīng)用，這就增加了密封和系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的難度。

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