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过程机械的动密封 4.2.5 离心密封 4.2 非接触转轴密封 (1)离心密封的结构型式和特点 离心密封是利用回转体带动液体旋转使之产生径向离心压力以克服泄漏的装置。产生的该离心压力，或者抵抗液体的压力、或者形成以液体屏障以密封气体。 离心密封的能力来源于机械轴的旋转带动密封元件所做的功，属于一种动力密封。当转速降低或停车时，密封能力丧失，需要配置停车密封。 离心密封有：光滑圆盘密封、背叶片密封、副叶轮密封等多种形式。 过程机械的动密封 4.2.5离心密封 4.2 非接触转轴密封 (2)离心密封的基本原理 a. 旋转液环中产生的径向压力 如图4-118所示，微元体dr产生的向心力为： 利用牛顿第二定律Fi=ma得： 根据上式得： 当流体与轴同步旋转时，积分上式得到流体在外表面与内表面的压差为： b. 密封气体用离心密封 如图4-119，旋转壳罩被静止隔板分成两段，实现液体对两气体空间分隔。轴旋转时在密封腔内有环形漩涡，该涡使流体沿着沿静止壁面向轴心方向运动。压差为： 过程机械的动密封 4.2.5 离心密封 4.2 非接触转轴密封 (2)离心密封的基本原理 b. 密封气体用离心密封 图1-120为旋转盘设置有叶片，液体几乎被全部驱动随轴同步旋转，被密封的气体压力为PG，外界气体压力为PA，则内外压差为： 图4-121为一更接近实际应用的结构，其封液罩静止而中间分隔圆盘随轴旋转，旋转圆盘的两侧装有对称的后弯叶片，该结构密封气体最大压力为： 过程机械的动密封 4.2.5 离心密封 4.2 非接触转轴密封 (2)离心密封的基本原理 c. 密封液体用离心密封 背叶片密封和副叶轮密封是离心泵常用的密封液体的密封。其密封能力的计算与用液体密封气体离心密封类似。 图4-122为其基本结构。如果叶片侧的全部液体随轴作同步旋转，则产生的密封压力为： 若令液体的实际有效角速度为we，则密封轮实际的密封能力为： 影响we的因素非常多，工程上采用影响系数的方法加以考虑，即： 可以看出，反压系数k为： 考虑光滑面升压作用后，副叶轮离心密封的密封能力为： 过程机械的动密封 4.2.5 离心密封 4.2 非接触转轴密封 (2)离心密封的基本原理 d. 离心密封的功率损耗 离心密封的功率损耗包括圆盘摩擦损失和环流搅拌损失，用于液体环境可按下式计算： 摩擦系数Cm取决于密封的具体结构和流体的雷诺数Re，雷诺数的计算式为： 当Re106，一般副叶轮密封的摩擦系数Cm0.01.摩擦损失包括副叶轮两侧和顶部的损失。 由于离心密封的能力与旋转盘直径的平方成正比，而摩擦功耗与旋转盘直径的五次方成正比，在密封压力较高时，不提倡采用单只大直径旋转盘，宜采用小直径旋转盘串联使用，即采用多级离心密封。 过程机械的动密封 4.2.6 螺旋密封 4.2 非接触转轴密封 螺旋密封是一种利用螺旋反输送作用，压送一种粘性流体以阻止被密封的系统流体泄漏的非接触密封装置。 优点：密封偶件之间即使有较大的间隙，也能有效的起密封作用。可用于高温、深冷、腐蚀和介质带有颗粒等密封条件苛刻的工况。 缺点：属于动力密封，当速度较低或停车时，密封能力消失，往往需要辅以停车密封 (1) 螺旋密封的密封机理 螺旋密封是在旋转轴上或静止壳体的内表面切出螺纹槽而构成，螺纹起类似螺杆泵的作用，输送粘性流体以阻止所要密封的系统流体从而产生密封作用。 螺栓密封的反输送流量QR取决于螺旋槽的结构尺寸、流体的粘度和轴旋转速度。泄漏量QL随被密封流体压差的增加而线性增加。 过程机械的动密封 4.2.6 螺旋密封 4.2 非接触转轴密封 (2) 螺旋密封的密封能力 层流工况下螺旋密封的最大密封能力： (3)最佳螺旋几何尺寸 理论分析与实验研究表明，矩形螺纹截面的密封能力最大；齿顶间隙h要尽可能小一般h=20~30μm；槽深t为齿顶间隙h的两至三倍。最佳螺旋角a=10~20度；螺旋头数i应满足i3；齿宽应等于槽宽，即a=b。 考虑各种影响因素后，对压力为Δp的流体进行密封的长度可按下式计算： 过程机械的动密封 4.2.7 停车密封 4.2 非接触转轴密封 停车密封是非接触动力密封的重要组成部分，它本身实际上为接触密封。当转速降低或停车时，动力密封失去密封能力，只有依靠停车密封阻止流体泄漏。 主要类型：离心式停车密封、调节式停车密封和胀胎式停车密封。 (1)离心式停车密封 利用离心力的作用，实现在运转时脱开，在静止时闭合的停车密封称为离心式停车密封。 图4-126为弹簧片式停车密封。 图4-127为杠杆离心式停车密封 图4-128为唇形密封圈离心式停车密封 过程机械的动密封 4.2.7 停车密封 4.2 非接触转轴密封 (2)压力调节式停车密封 利用机器内部的介质压力或外界提供的压力实现密封的脱开或闭合的停车密封为压力调节式停车密封