基于位置特征和螺旋方向的柱面气膜密封槽型控漏能力评价

摘要

为探究轴套侧开槽新型柱面气膜密封在控制泄漏方面的能力，首先，采用有限差分法对不同位置特征和螺旋方向的新型柱面气膜密封槽型建立数值模型，通过对比各槽型气膜压力分布和密封性能参数，揭示位置特征和螺旋方向对不同槽型密封特性的影响机理。然后，针对反向“人”字槽型进行了参数化分析，探究螺旋槽角度、槽长坝长比、槽宽台宽比、槽深比对反向“人”字槽泄漏量、浮升力、摩擦力等密封性能参数的影响规律，同时对特定结构参数组合的反向“人”字槽逆流泵送控制泄漏的能力进行评价。结果表明：气膜厚度阶梯变化和偏心收敛楔效应在密封面形成高压气膜区域，有效阻止轴向泄漏，实现轴套侧开槽柱面气膜密封主泄漏通道的密封，且随着转速的增加，新型柱面气膜密封沿轴向间隙的泄漏量呈现下降趋势，该特性对于泄漏控制具有重要意义，特别是在高速运转的工况下。此外，通过合理的槽型参数调控可以使压差流造成的沿轴向间隙密封气体泄漏正好被反向“人”字槽逆流泵送作用导致的密封气体流动补偿，从而实现反向“人”字槽型柱面气膜密封的气体零泄漏甚至负泄漏，为柱面气膜密封槽型结构设计提供理论参考。

关键词

新型柱面气膜密封 / 不同槽型 / 泵送特性 / 性能分析

基金资助

国家自然科学基金项目（51565029）; 甘肃省自然科学基金项目（18JR3RA145）