T型槽机械密封的结构特点及性能

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)南京林业大学 作者:王衍

  T型槽双向旋转式机械密封又称T型槽干气密封,如图1所示,其槽型结构是对称的。本文主要讲解了T型槽机械密封的结构特点及性能,揭示其密封机理与动压形成机制。

T型槽干气密封几何模型

(a) 整体结构 (b) 槽区结构

图1 T型槽干气密封几何模型

  目前,国外针对T 型槽机械密封的相关研究不多,但美国Flowserve公司对此类槽型机械密封的研究却较为专注,并开发了串联结构的T型槽干气密封产品(GF-200) 。

  在国内,针对该类密封的研究主要为理论分析,也有少量的设计应用。

  在理论分析方面,主要基于CFD进行计算机模拟试验,研究问题集中在T型槽干气密封端面压力场分布规律、工作参数、几何参数对密封性能影响等方面。最终结果皆表明T 型槽能产生较好的流体动压效果。2009年,Zhu等就工作参数和几何参数进行了详细的讨论,得到了选择工作参数和几何参数的一般原则:槽数应在12~16之间,槽深应在4 ~ 6μm之间,平衡间隙应在0.8 ~ 14 μm 之间。

  在应用方面,黄绍硕等对应用在某石油企业的加氢裂化循环氢压缩机组上的T 型槽串联干气密封进行了优化改进,获得了成功使用。王鹏针对BCL-406/A 型离心式压缩机采用T 型槽干气密封,具有良好的密封效果,有效降低了整个压缩机密封系统的维护强度,延长了维护周期。2011 年,张岳林等提出一种变深T 型槽干气密封端面结构,数值分析表明:与等深T 型槽相比,变深结构有更好的气膜承载能力和稳定性。2012 年,彭旭东等就不同转速和压力对T 型槽干气密封槽型几何结构参数优选值的影响进行了深入研究,进一步为T 型槽在不同操作条件下的实际设计与应用提供了理论依据。

  至今,针对T 型槽机械密封研究的理论模型相对较简化,真空技术网(http://www.chvacuum.com/)在以往的文章中均有相关报道,理论研究多为单一变量参数研究,优化分析没有把整个密封系统结合起来。T 型槽机械密封的工作膜厚为微米级,略高于表面粗糙度,可见表面粗糙度对T 型槽机械密封性能的影响不容忽略; 此外,通过有限元分析软件ANSYS求解可得,T型槽机械密封动静环稳态运行温度不高(67℃左右) ,如何实现其在高温下稳定运行,仍有待于进一步探索。

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