螺旋密封的設計及在流體機械中的應用

1、城【摘 要旋泵中應用成果?！娟P(guān)鍵詞】螺旋密封 泵送流動 磨蝕陽水泵研究所根據(jù)前蘇聯(lián)資料翻譯了螺旋槽密3。20世紀70年代，顧永泉先生翻譯螺旋LA43050一、前言量保持平衡，則達到完全密封目的。圖2 HLA43050轉(zhuǎn)輪螺旋密封兩年渾水運行情況二、螺旋密封的設計計算方法螺旋密封有多種計算方法，其中比較有代表性的4。該方法將螺旋密封內(nèi)部流動分為泵送流動和泄漏圖1 螺旋密封的幾何形狀及尺寸1.泵送流動泵送流動是槽中庫塔流動（couette flow），泵送流授指出螺旋密封用于水泵口環(huán)中密封效果最好1了大量理論工作和試驗工作2Q泵 = vcosbgcosdi / 2 （1）又從螺旋幾何形狀可知：bg

2、i =Dtanr （2）通用機械 2010年 第8期械通用機械2010年 第8期 73城GM in City Construction & Water Industry三、螺旋密封在流體機械中的應用1.螺旋密封在水輪機的應用#利用產(chǎn)生有用功率。所以水輪機HLA43050轉(zhuǎn)輪下環(huán)采用螺旋密封有利于轉(zhuǎn)輪效率的提高。（3）螺旋式下環(huán)耐磨損性分析 從下環(huán)抗磨損角度看，沒有采用螺旋密封的下環(huán)，相對流速高達30m/s，而采用螺旋密封的下環(huán)，其相對流速為11.2m/s。而磨損量同相對流速的三次方成正比，同時，相對于流速高達30m/s對材料磨損是一個極限速度。（4）螺旋密封的真機磨蝕試驗1）巴家嘴電站

3、概況甘肅巴家嘴電站是哈爾濱大電機研究所中間試驗電站，它位于黃河含沙較大的支流蒲河上，蒲河最大含沙量Pmax=1 1901200kg/m3，泥沙中數(shù)粒徑d50 =0.034，略大于三門峽電站d50= 0.03，泥沙礦物成分主要為石英、長石。其中石英占90%以上（同三門峽電站），進入水輪機泥沙基本上是集中在汛期7、8、9三個月。2）螺旋密封的電站試驗過程螺旋密封轉(zhuǎn)輪從1992年開始運行，2#機在清水期運行3 000h后停機檢測，轉(zhuǎn)輪完好如初，螺旋槽加工時毛刺還在。渾水期運行528h后第二次停機檢測，其間負荷為278kW，平均含沙量為16.32 kg/m3，轉(zhuǎn)輪葉片及螺旋密封未發(fā)現(xiàn)磨蝕痕跡。渾水運行

4、748h后第三次停機，其間負荷為274kW，平均含沙量為37.4 kg/m3，檢測結(jié)果與第二次相同。渾水期進行964h后第四次停機，其間負荷為268kW，平均含沙量為43.56 kg/m3，最大含沙量338kg/m3，檢測結(jié)果同上兩次。1994年第五次停機檢查，又經(jīng)過一個渾水期運行，轉(zhuǎn)輪葉片及螺旋密封未見磨蝕破壞。5（1）巴家嘴電站螺旋密封的設計 甘肅慶陽地區(qū)巴家嘴電站2機參數(shù)：水輪機型號HLA430WJ50，額定容量N=302kW，額定轉(zhuǎn)速nH =750r/min，設計水頭Hp= 33 m，設計流量Qp= 1.051m3/s，飛逸轉(zhuǎn)速np=1 425r/min。A43050轉(zhuǎn)輪幾何尺寸為D=

5、570mm，L= 143mm（如圖5所示）。圖5 A43050轉(zhuǎn)輪下環(huán)幾何尺寸先求A、B兩點壓差p=（pApB）/r= 13.5mm。根據(jù)原機械部部頒標準（JB31011982），0.05%D1<C <0.1%D1。選C=0.5mm ，又H= (d+C) / C，從工藝考慮d取2.0mm，故H=5，從圖3可知，H=5，CS最大值對應= 10°左右，代入式（10）得CS = 0.5336。又因CL= (1bg) / L = (1bg) / 143中bg愈小愈好。從工藝角度為避免齒型不全，選bg=11，則CL= 0.92從圖4看是合適的，又i（線數(shù)）= Drtan/ bg代入

6、數(shù)值，則i=14.4線，數(shù)據(jù)圓整后：i=14線，bg=11，bL=11，導程為14×22=308，H=5，r=0.5，= 9.76°（右旋），CS= 0.5362，CL= 0.92。用式（12）計算螺旋密封產(chǎn)生的增壓p，其中2.螺旋密封在泵中的應用（1）螺旋密封在泵的吸入口環(huán)和化工泵中的應用 此技術(shù)應用非常早，最具代表性的是20世紀80年代末陳秉二教授用螺旋密封代替迷宮密封，并成功地用于甘肅黃河提灌工程水泵吸入口環(huán)密封中6。實際上許多泵廠的設計師自覺或不自覺地將螺旋密封用于其作品中。近年來有關(guān)文獻報道螺旋密封應用于糠醛原料泵取得明顯的效果7。螺旋密封在化工泵中有廣泛的應用前

7、景，尤其對黏性大的泵送介質(zhì)密封效果顯著。螺旋密封是一種非接觸式密封，它只有在高速工作狀態(tài)下起作用，所以它作為主密封時必須配備輔助的停車密封。= 0.1×10-2 N·s/m3，則p= 13.5mm，平衡了pA-B壓差，這樣使A43050轉(zhuǎn)輪下環(huán)在一個基本上無軸向運動的水環(huán)中以750r/min轉(zhuǎn)速運動，這點從圖2中螺旋密封徑向磨痕看得十分清楚。（2）螺旋密封的能耗分析 根據(jù)Boow和Tal計算法中功率消耗公式：L =（CL/C1）2D3L /（2C） （13）可知：L= 178 W。即螺旋密封僅耗能178W，若沒有采用螺旋密封，容積損失rQH =5.0kW?？梢娒芊饽芎膬H占容積損失3%，同時這部分容積損失又被轉(zhuǎn)輪所通用機械 2010年 第8期械GM in C