高壓液氧渦輪泵孔型/蜂窩阻尼密封的設計

毛 凱，李昌奐，張 聃，安 康

(西安航天動力研究所，陜西 西安 710100)

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離心輪前、后凸肩泄漏量占泵內泄漏量的主要部分，目前國內外常用的密封方法有兩種，一種是采用浮動環密封方案，此種方案可通過設置較小的密封間隙來獲取較低的泄漏量，但研究中發現此種結構對泵運轉穩定性要求較高；另外一種為固定的密封方案，在密封環或者葉輪凸肩表面設置多個迷宮型密封齒來降低泄漏量，但此種結構間隙較大，泵容積效率一般較低。因此，為了提高封嚴性能，必須采用更先進的密封形式。

孔型/蜂窩阻尼密封由于具有優良的封嚴性能和阻尼性能，已廣泛應用于壓氣機、燃氣渦輪、汽輪機等氣體工質旋轉機械中。國內外學者對其進行了大量的試驗和數值研究，研究了不同結構參數、轉速、進出口壓力和進口預旋等不同因素對密封泄漏特性的影響規律。結果表明氣體工質孔型阻尼密封和蜂窩阻尼密封具有相近的、優于傳統迷宮密封的封嚴性能和阻尼穩定性能。但通過查閱文獻發現，對于液體介質，尤其是高壓力差結構中，蜂窩密封的應用非常少，也無成熟的研究結論可以直接采用。可查到的昆明理工大學王文全以兩平行平板間的蜂窩密封結構為研究對象，采用數值方法得到了不同蜂窩半徑和深度下蜂窩結構與之相對應的梳齒密封結構的泄漏量，結果表明：蜂窩結構比傳統的梳齒結構具有更好的密封性能；流體從間隙進入蜂窩內腔后產生了很強的漩渦而耗散部分動能，這種作用對降壓節流起到主要作用。……