1迷宮密封的工作原理，密封機(jī)理與結(jié)構(gòu)

　　1.1迷宮密封的工作原理迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)若干個(gè)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(zhì)在通過曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而達(dá)到阻漏的目的。

　　1.2迷宮密封的應(yīng)用由于迷宮密封的轉(zhuǎn)子和機(jī)殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應(yīng)高溫，高壓，高轉(zhuǎn)速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機(jī)，燃汽輪機(jī)，壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)的軸端和的級間的密封，其他的動(dòng)密封的前置密封。

　　1.3迷宮密封的密封機(jī)理流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機(jī)能稱為"迷宮效應(yīng)".對液體有流體力學(xué)效應(yīng)，其中包括磨阻效應(yīng)，流束收縮效應(yīng)；對氣體還有熱力學(xué)效應(yīng)，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉(zhuǎn)換；此外，還有"透氣效應(yīng)"等。而迷宮效應(yīng)則是這些效應(yīng)的綜合反應(yīng)，所以說，迷宮密封機(jī)理很復(fù)雜。

　　1.4迷宮密封函的結(jié)構(gòu)迷宮密封函的結(jié)構(gòu)是該壓縮機(jī)采用了直通型迷宮密封。

　　2直通型迷宮的特點(diǎn)由于在軸表面加工溝槽或各種形狀的齒要比孔內(nèi)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(yīng)用*廣。但是，直通型迷宮存在著透氣現(xiàn)象，其泄漏量大于理想迷宮的泄漏量。

　　3國產(chǎn)化迷宮密封的設(shè)計(jì)與選型3.1理想迷宮的泄漏計(jì)算理想迷宮的泄漏計(jì)算給定了下列幾個(gè)條件：（1）泄漏氣體是理想氣體，不考慮焦?fàn)?湯姆遜效應(yīng)，即氣體的焓只與溫度有關(guān)；（2）

　　假設(shè)迷宮是連續(xù)的多縫口組成的一個(gè)系列，兩縫口之間的膨脹室足夠大；（3）通過縫口的流動(dòng)做絕熱循環(huán)膨脹，在這里引用一個(gè)流量系數(shù)α；（4）通過縫口之后的流動(dòng)速度能量在膨脹室內(nèi)因受等壓支配而完全作恒溫恢復(fù)，所以在每一個(gè)縫口之前的速度漸近為0，即不發(fā)生透氣現(xiàn)象。

　　3.2迷宮式氣體密封的間隙除特殊情況外，一般氣輪機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)等葉輪機(jī)械都采用迷宮式氣體密封。其徑向間隙應(yīng)根據(jù)以下因素選取：軸承間隙，制造公差與裝配誤差，部件的變形（如鑄件收縮和失圓），轉(zhuǎn)子的撓度，以及通過臨界旋轉(zhuǎn)頻率時(shí)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*突出。因此，對啟動(dòng)與停車時(shí)單個(gè)部件尺寸的變化，以及部件的相對位移必須預(yù)先估算?？捎渺o態(tài)和動(dòng)態(tài)有限元算法出隨時(shí)間變化的熱膨脹規(guī)律。該機(jī)組壓縮機(jī)軸密封間隙要求為0.1～0.13mm. 3.3迷宮密封設(shè)計(jì)的注意點(diǎn)總結(jié)迷宮密封設(shè)計(jì)中積累的經(jīng)驗(yàn)，歸納起來有下列要點(diǎn)：（1）盡量使氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，而不使余速進(jìn)入下一個(gè)間隙。齒與齒之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)木嚯x，或用高-低齒強(qiáng)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(yīng)小于0.5mm，運(yùn)行中偶爾與軸相碰時(shí)，齒尖先磨損而脫離接觸，不致因摩擦出現(xiàn)軸的局部過熱而造成事故。

　?。?）由于迷宮密封泄漏量大，因此在密封易燃，易爆或有毒氣體時(shí)，要注意防止污染環(huán)境。采用充氣式迷宮密封，間隙內(nèi)引入惰性氣體，其壓力稍大于被密封氣體壓力；如果介質(zhì)不允許混入空氣，則可采用抽氣式迷宮密封。

　　3.4密封材料的性能要求密封材料的性能是保證有效密封的重要因素，選擇密封材料，主要是根據(jù)密封元件的工作環(huán)境，如使用溫度，工作壓力，所使用的工作介質(zhì)以及運(yùn)動(dòng)方式等。對密封材料的基本要求如下：（1）具有一定的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度，伸長率等；（2）彈性和硬度適當(dāng)，壓縮永久變形??；（3）耐高溫和低溫，高溫下不分解，軟化，低溫下不硬化；（4）與工作介質(zhì)相適應(yīng)，不產(chǎn)生溶脹，分解，硬化等；（5）耐氧性和耐老化性好，經(jīng)久耐用；（6）耐磨損，不腐蝕金屬；（7）易于成形加工，價(jià)格低廉。

　　3.5密封設(shè)計(jì)及選用的基本要求機(jī)械設(shè)備的泄漏，涉及到密封件的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，使用以及機(jī)械本身結(jié)構(gòu)各個(gè)環(huán)節(jié)，如配偶件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品加工，裝配質(zhì)量等，因此需要運(yùn)用系統(tǒng)分析的觀點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，找出影響密封的各種因素。對密封設(shè)計(jì)或選用的基本要求有：（1）在一定的壓力和溫度范圍內(nèi)具有良好的密封性能；（2）與密封配合面的摩擦阻力小，摩擦系數(shù)穩(wěn)定；（3）磨損小，磨損后在一定程度上能自動(dòng)補(bǔ)償，使用壽命長；（4）與環(huán)境介質(zhì)及工作介質(zhì)相適應(yīng)；（5）結(jié)構(gòu)簡單，拆裝方便，價(jià)格低廉。

　　3.6密封設(shè)計(jì)常用的結(jié)構(gòu)措施

　?。?）均壓：使密封部位內(nèi)外側(cè)的壓力差均衡，如設(shè)置適當(dāng)?shù)耐獯?，在介質(zhì)通道中加設(shè)小型泵送元件，使密封的接觸壓力分布均勻等。

　?。?）疏導(dǎo)：在零部件上開設(shè)回油槽，孔，開設(shè)檔油板等，將泄漏的流體引流回油池。

　?。?）增加流動(dòng)阻力：如加長泄漏通道或流動(dòng)路程以增加油液流ATLAS離心式壓縮機(jī)迷宮密封國產(chǎn)化改造大，制動(dòng)速度快，采用全斷面抓捕等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證強(qiáng)力皮帶的安全運(yùn)行，保證礦井的安全生產(chǎn)，有很好的推廣價(jià)值。

　　（4）封堵：應(yīng)用密封技術(shù)封堵界面泄漏通道，例如使用密封件，涂密封膠，塞繞密封帶進(jìn)行密封，或?qū)⒉粍?dòng)接合部位的表面焊合，鉚合，壓合，折邊等封死泄漏通道。

　?。?）液膜阻隔：用提高設(shè)備動(dòng)密封配合面間的精度及控制間隙等類方法，使其中保持有一層適當(dāng)?shù)臐櫥?，阻止或減少泄漏并潤滑表面。

　　（6）回流拋甩：采用回流結(jié)構(gòu)密封，或在零件上增設(shè)螺旋槽等回流措施以及使用甩油環(huán)，甩油槽等將泄漏的油液拋甩回油池。

　?。?）消振防腐：消除密封部位的振動(dòng)，沖擊；防止產(chǎn)生腐蝕。

　?。?）改用潤滑脂或固體潤滑劑等潤滑。

　　3.7正確選擇密封件的材質(zhì)與品種依據(jù)

　?。?）工作條件：如壓力，速度，溫度，對泄漏率的限制，密封件的工作壽命，與潤滑劑的相容性，環(huán)境介質(zhì)（氣溫，氣壓，有無灰塵等），摩擦狀況，磨損限制等。

　?。?）配偶件要求：如軸與配合件的幾何尺寸，表面粗糙度，空間尺寸，間隙，偏心量，運(yùn)動(dòng)類型，潤滑膜狀況等。

　?。?）價(jià)格要求和經(jīng)濟(jì)性：同時(shí)要進(jìn)行配偶件的相應(yīng)設(shè)計(jì)，如安裝密封件的溝槽尺寸與精度，表面粗糙度，軸偏心量，密封件的壓縮率等。

　?。?）密封件是通用的基礎(chǔ)元件，大多數(shù)類型產(chǎn)品的尺寸系列，公差，材質(zhì)以及安裝溝槽尺寸與公差及其設(shè)計(jì)計(jì)算準(zhǔn)則均已標(biāo)準(zhǔn)化，在選用時(shí)可根據(jù)相應(yīng)的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選擇。

　　在密封國產(chǎn)化階段，我們采用高錫巴氏合金代替密封函內(nèi)復(fù)合層，原復(fù)合層材料為德國銀，巴氏合金可簡單地分為3種：高錫合金，高鉛合金和中間合金（合金中錫和鉛均占有重要比例）。在所有這些合金系中，銻和銅均作為重要的合金化元素和硬化元素，而且其結(jié)構(gòu)是由硬的，彌散于軟基質(zhì)中的金屬間化合物組成。

　　4密封國產(chǎn)化前后工況對比

　　為了充分了解軸封國產(chǎn)化前后狀況，查閱了2005年5月同期運(yùn)行資料，并對比2010年5月運(yùn)行工況資料。

　　從表中看來，改后的工藝狀況明顯好于2009年同期，特別是軸封后的軸承溫度明顯下降在5℃左右，可以說，改造是非常成功的。

　　5結(jié)語

　　通過對巴陵石化己內(nèi)酰胺生產(chǎn)使用的進(jìn)口多級離心式壓縮機(jī)軸封狀況剖析，結(jié)合大修階段備件庫存狀況，通過大膽實(shí)踐，采用國產(chǎn)部件對該壓縮機(jī)組一，二，三級軸封實(shí)施國產(chǎn)化改造，本文從密封機(jī)理，密封材料選用，迷宮式氣體密封的間隙，密封設(shè)計(jì)及選用的基本要求，密封國產(chǎn)化必要性與可行性，工藝狀況對比多方面論證實(shí)施國產(chǎn)化改造的可行性與必要性?？茖W(xué)要有實(shí)踐試驗(yàn)來證明，對該密封的國產(chǎn)化改造，我們只是走出了**步，要在設(shè)備管理與維修技術(shù)方面上臺階，還需要嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度和有效的過程控制。