文档介绍：城建/水工业通用机械
GM in City Construction & Water Industry
螺旋密封的设计及在流体机械中的应用
上海凯泉泵业(集团)有限公司(200436) 李爱学王者文施勇
【摘要】回顾了螺旋密封在流体机械中的应用历授在沈阳水泵研究所根据前苏联资料翻译了《螺旋槽密
史,介绍了其作用原理和设计方法,简介了螺旋密封的封的研究》[3]。20世纪70年代,顾永泉先生翻译《螺旋
泵送效应在水轮机、泵、滑动轴承、机械密封和高压螺密封——简单的理论和设计方法及其实际使用限》。
旋泵中应用成果。 20世纪80年代末陈秉二教授用实验方法再次证明了螺旋
【关键词】螺旋密封泵送流动高压螺旋泵
密封优于迷宫密封,并成功地将此研究成果用于甘肃黄
磨蚀
河提灌工程水泵吸入口环密封中。20世纪90年代初,笔
者成功地将此密封结构用于混流式水轮机HLA430—50
转轮,用于甘肃庆阳地区巴家嘴水电站,取得十分理想
一、前言的抗磨蚀效果,如图2所示。
螺旋密封是一种先进的非接触式密封,它具有一
切非接触式密封的优点,其最大优点是密封偶件之间即
使有较大间隙,也能有效地起到密封作用,且制造简
单。该密封在环形间隙密封表面上开出单线螺纹或多线
螺纹,螺纹可开在固定套上,也可开在旋转轴上,如图
1所示。轴转动时,如同一只螺杆泵,使一端流体被泵
送到另一端,即所谓“泵送流动”。它可以平衡被密封
图2 HLA430—50转轮螺旋密封两年浑水运行情况
液流的压降,起到阻止泄漏的作用。若泵送流量和泄漏
量保持平衡,则达到完全密封目的。
二、螺旋密封的设计计算方法
螺旋密封有多种计算方法,其中比较有代表性的
。前者理
论性较强,后者侧重实用。这里仅介绍计算
方法[4]。
该方法将螺旋密封内部流动分为泵送流动和泄漏
流动。轴旋转时产生轴向泵送作用,它可以平衡被密封
液流的压降,起到阻止泄漏作用。
图1 螺旋密封的几何形状及尺寸
早在20世纪30年代,前苏联功勋科学家叶斯曼教泵送流动是槽中库塔流动(couette flow),泵送流
授指出螺旋密封用于水泵口环中密封效果最好[1]。20世量为:
纪五六十年代泵联邦德国的科学家也在螺旋密封领域作 Q泵= vcosαbgcosαdi / 2 (1)
[2]
了大量理论工作和试验工作。20世纪60年代范宗霖教又从螺旋几何形状可知:bgi =πDtanαr (2)
通用机械
72 0年第8期
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将式(2)代入式(1)得出: 从图3a可见任一α值,总有一个保证最大密封系数
Q泵= πvDdrsinαcosα/2 (3) C s的最佳H值,此最佳值随α增大而减少。同时可见α
式中 v——密封表面速度,单位为m/s; 角与H值可以在相当大范围内变化而不致于显著减小C s
α——螺旋升角,单位为° ; 值,这意味着对制造公差可以允许有适当范围而不影响
bg——轴向槽宽,