螺旋槽干氣密封壓差擾動下的瞬態特性研究

胡松濤,黃偉峰,劉向鋒,王玉明

(清華大學 摩擦學國家重點實驗室，北京 100084)

螺旋槽干氣密封壓差擾動下的瞬態特性研究

胡松濤,黃偉峰,劉向鋒,王玉明

(清華大學 摩擦學國家重點實驗室，北京 100084)

干氣密封的瞬態特性是密封動力學研究中的重要內容，而現有研究主要關注于密封穩態特性的研究。本文針對密封內外壓差波動這一典型工況開展仿真分析，研究螺旋槽干氣密封在擾動工況下的瞬態特性。計算中，將潤滑方程、接觸方程與動力學方程耦合求解，以軸向膜厚、角向偏擺角、泄漏率和端面接觸載荷為主要指標。結果表明：密封側壓力突降相比較于突升，更易引起密封環震蕩，但后者更易誘發端面接觸。對于擾動引起的瞬態震蕩，密封的角向行為引起震蕩時間的延長與震蕩幅值的減小，其與軸向行為共同決定端面接觸的可能性。動靜環間的極薄氣膜不僅將動環的行為傳遞給靜環，同時通過弱化軸向與角向行為的相互影響來緩解擾動所引起的密封瞬態震蕩。

螺旋槽;干氣密封;瞬態特性;擾動

1 前言

螺旋槽干氣密封(圖1)作為一種典型的氣體非接觸式機械密封，在泵、壓縮機等旋轉機械中得到廣泛的應用。合理設計的干氣密封需要依靠其動態特性，在滿足較小泄漏量指標的同時，避免端面接觸的發生?，F有的螺旋槽干氣密封動態特性研究，多關注于密封在穩定運行狀態下的性能分析。事實上，干氣密封的運行環境極為復雜，往往面臨著變工況、多干擾工況等擾動因素的影響?！?br>