迷宮密封
        迷宮密封是在轉軸周圍設若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節(jié)流效應而達到阻漏的目的。
        由于迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風機的軸端和的級間的密封，其他的動密封的前置密封。
        12.1 迷宮密封的密封機理
        流體通過迷宮產生阻力并使其流量減少的機能稱為“迷宮效應”。對液體，有流體力學效應，其中包括水力磨阻效應、流束收縮效應；對氣體，還有熱力學效應，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產生的熱轉換；此外，還有“透氣效應”等。而迷宮效應則是這些效應的綜合反應，所以說，迷宮密封機理是很復雜的。
        12.1.1 摩阻效應
        泄露液流在迷宮中流動時，因液體粘性而產生的摩擦，使流速減慢流量（泄露量）減少。簡單說來，流體沿流道的沿程摩擦和局部磨阻構成了磨阻效應，前者與通道的長度和截面形狀有關，后者與迷宮的彎曲數和幾何形狀有關。一般是：當流道長、拐彎急、齒*時，阻力大，壓差損失顯著，泄露量減小。
        12.1.2 流束收縮效應
        由于流體通過迷宮縫口，會因慣性的影響而產生收縮，流束的截面減小。設孔口面積為A，則收縮后的流束zui小面積為 Cc A，此處 Cc 是收縮系數。同時，氣體通過孔口后的速度也有變化，設在理想狀態(tài)下的流速為u1，實際流速比u1小，令Cd為速度系數，則實際流速u1為u1= Cd u1于是，通過孔口的流量將等于q=CcCdA u1式中Cc•Cd=α（流量系數）。
        迷宮縫口的流量系數，與間隙的形狀，齒頂的形狀和壁面的粗糙度有關。對非壓縮性流體，還與雷諾數有關；對壓縮性流體，還于壓力比和馬赫數有關。同時，對縫口前的流動狀態(tài)也有影響。因此在復雜型式的迷宮只，不能把一個縫口的流量系數當作所有縫口的流量系數。根據試驗，*級的流量系數小一些，第二級以后的縫口流量系數大一些，一般流量系數常取1。但是尖齒的流量系數比1小，約在0.7左右，圓齒的流量系數接近于1，通常取α=1，計算的泄露量是偏大。
        12.1.3 熱力學效應
        理想的迷宮流道模型，它是由一個個環(huán)形齒隙和齒間空腔串聯而成的。氣體每通過一個齒隙和齒間空腔的流動可描述如下：在間隙入口處，氣體狀態(tài)為p0，T0和零開始，氣體越接近入口，氣流越是收縮和加速，在間隙zui小處的后面不遠處，氣流獲得zui大的速度；當進入空腔，流速截面突然擴大，并在空腔內形成強烈的旋渦。從能量觀點來看，在間隙前后，氣流的壓力能轉變?yōu)閯幽?。同時，當溫度下降（熱焓值h減小），氣體以高速進入兩齒之間的環(huán)行腔室時，體積突然膨脹產生劇烈旋渦。渦流摩擦的結果，使氣流的絕大部分動能轉變?yōu)闊崮?，被腔室中的氣流所吸收而升高溫度，熱焓又恢復到接近進入間隙前的值，只有小部分動能仍以余速進入下一個間隙，如此逐級重復上述過程。
        12.1.4 透氣效應
        在理想迷宮中，認為通過縫口的氣流在膨脹室內動能，全部變成熱能。也就是說，假定到下一個縫口時的漸近速度等于零，但這只是在膨脹室特別寬闊和特別長時才成立。在一般直通迷宮中，由于通過縫口后的氣流只能向一側擴散，在膨脹室內不能充分的進行這種速度能（動能）向熱能的能量轉換，而靠光滑壁一側有一部分氣體速度不減小或者只略微減小，直接越過各個齒頂流向低壓側，把這種一掠而過的現象稱為 “透氣效應”。
        12.2 迷宮密封的結構型式
        迷宮密封按密封齒的結構不同，分為密封片和密封環(huán)兩大類型。
        密封片結構緊湊，運轉中與機殼相碰，密封片能向兩側彎曲，減少摩擦，且拆換方便。
        密封環(huán)由6～8塊扇形塊組成，裝入機殼與轉軸中，用彈簧片將每塊環(huán)壓緊在機殼上，彈簧片壓緊力約60～100N，當軸與齒環(huán)相碰時，齒環(huán)自行彈開，避免摩擦。這種結構尺寸較大，加工復雜，齒磨損后將整塊密封環(huán)調換，因此應用不及密封圈結構廣泛。
        12.3 理想迷宮的泄露計算
給定下列幾個條件：
        1） 泄露氣體是理想氣體，不考慮焦爾-湯姆遜效應，即氣體的焓只與溫度有關；
        2） 假設迷宮是連續(xù)的多縫口組成的一個系列，兩縫口之間的膨脹室足夠大；
        3） 通過縫口的流動作絕熱循環(huán)膨脹，在這里引用一個流量系數α；
        4） 通過縫口之后的流動速度能量在膨脹室內因受等壓支配而*作恒溫恢復，所以在每一個縫口之前的速度漸近為0，即不發(fā)生透氣現象。
        12.4 直通型迷宮的特性
        由于在軸表面加工溝槽或各種形狀的齒要比孔內加工容易，因此常把孔加工成光滑面，與帶槽或帶齒的軸組成迷宮，這就是直通型迷宮，因制作方便，所以直通型迷宮應用zui廣。但是，直通型迷宮存在著透氣現象，其泄露量大于理想迷宮的泄露量。
        12.4.1 迷宮特性的影響因素：
        1） 齒的影響。根據國外所進行的試驗得出：齒距一定時，齒數越多，泄露量越少。齒距改變時，齒距越大，泄露量會急劇下降，同時還可以減少透氣現象的影響。
        2） 膨脹室的影響。國外對膨脹室深度的影響進行過試驗研究，結論是淺的膨脹室對減少泄露量有利。
根據對膨脹室流動狀態(tài)的觀察，認為淺膨脹室中的旋渦是不穩(wěn)定的。由于旋渦能很快地把能量耗盡，所以膨脹室的漸近速度減小，起到減小泄露的效果。
        3） 副室的影響。所謂 “副室”是指直通型迷宮光滑面上開的附屬槽，開槽后迷宮中的流動狀態(tài)立即發(fā)生明顯的變化。試驗證明，只要副室的位置恰當，泄露量的減少率是相當大的。
       12.5 迷宮式氣體密封的間隙
        除特殊情況外，一般氣輪機、燃氣輪機等葉輪機械都采用迷宮式氣體密封。其徑向間隙應根據以下因素選?。狠S承間隙，制造公差與裝配誤差，部件的變形（如鑄件收縮和失圓），轉子的撓度，以及通過臨界旋轉頻率時的振幅，熱膨脹以及由此引起的變形等。在多種情況下，熱膨脹的影響zui突出。因此，對啟動與停車時單個部件尺寸的變化，以及部件的相對位移必須預先估算。可用靜態(tài)和動態(tài)有限元算法出隨時間變化的熱膨脹規(guī)律，由此可了解哪些是臨界條件，間隙實際上應當多大尺寸。
        12.5.1 迷宮密封設計的注意點
        總結迷宮密封設計中積累的經驗，歸納起來有下列要點：
        1）盡量使氣流的動能轉化為熱能，而不使余速進入下一個間隙。齒與齒之間應保持適當的距離，或用高-低齒強制改變氣流方向。齒間距一般為5～9mm。
        2）密封齒要做得盡量薄,并帶銳角 。齒尖厚度應小于0.5mm，運行中偶爾與軸的相碰時，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現軸的局部過熱而造成事故。
        3）由于迷宮密封泄露量大，因此在密封易燃、易爆或有毒氣體時，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質不允許混入充氣，則可采用抽氣式迷宮密封。

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