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Labyrinthdichtung

Cowinns Cowinns 2020-07-20 15:54:31
Labyrinthdichtung

Die Labyrinthdichtung soll eine Anzahl von einstellen kreisförmige Dichtungszähne, die nacheinander um die rotierende Welle angeordnet sind. Eine Serie von Abfanglücken und Expansionshohlräumen werden zwischen den Zähnen und gebildet die Zähne. Das versiegelte Medium erzeugt beim Durchgang einen Drosseleffekt die Lücke des gewundenen Labyrinths, um eine Leckageprävention zu erreichen. Zweck.

Da gibt es einen Spalt zwischen dem Rotor und Im Gehäuse der Labyrinthdichtung gibt es keinen festen Kontakt, keine Schmierung, und Wärmeausdehnung ist erlaubt. Es ist geeignet für hohe Temperaturen, hohe Druck und Hochgeschwindigkeitsfrequenz Gelegenheiten. Diese Art von Dichtung ist weit verbreitet in Dampfturbinen, Gasturbinen und Kompressoren. Das Wellenende und das Zwischenstufendichtung des Gebläses und vordere Dichtung der anderen dynamischen Dichtungen.

Labyrinth seal 01.jpg

Der Dichtungsmechanismus der Labyrinthdichtung

    Die Funktion von Flüssigkeit Durch das Labyrinth zu gehen, um Widerstand zu erzeugen und seinen Fluss zu reduzieren, ist nannte den "Labyrinth-Effekt". Für Flüssigkeiten gibt es hydrodynamische Effekte, einschließlich hydraulischer Reibungseffekte und Stromkontraktionseffekte; Für Gase gibt es auch thermodynamische Effekte, dh die Wärmeübertragung verursacht durch Gaskompression oder Expansion im Labyrinth; Darüber hinaus gibt es der "Atmungseffekt" "Warten Sie. Der Labyrinth-Effekt ist a umfassende Reaktion dieser Effekte, so ist der Labyrinthdichtungsmechanismus sehr kompliziert. Etwas Druckdichtungsschieber Das Dampfventil kann mit einer Labyrinthdichtung für das Dichtungsteil ausgeführt werden.

    1. Reibungseffekt: Wenn die ausgetretene Flüssigkeit in das Labyrinth fließt, wird die Reibung durch die Viskosität verursacht der Flüssigkeit verlangsamt die Durchflussrate und verringert die Durchflussrate (Leckage). Zu Einfach ausgedrückt, die Reibung und lokale Reibung der Flüssigkeit entlang der Strömung Kanal bilden den Reibungseffekt. Ersteres bezieht sich auf die Länge und Querschnittsform des Kanals, und letztere hängt mit der Anzahl zusammen und Geometrie des Labyrinths. Im Allgemeinen, wenn der Strömungskanal lang ist, die Ecke ist scharf und der Zahn ist oben, der Widerstand ist groß, der Druck Der Verlust ist erheblich und die Leckage wird verringert.

    2. Stream-Kontraktion Effekt: Wenn die Flüssigkeit durch den Labyrinthschlitz fließt, schrumpft sie aufgrund auf den Einfluss der Trägheit, und der Querschnitt des Stroms wird abnehmen. Angenommen, die Öffnungsfläche ist A, danach die Mindestfläche des Stroms Kontraktion ist Cc A, wobei Cc der Kontraktionskoeffizient ist. Gleichzeitig, Die Geschwindigkeit des Gases nach dem Durchgang durch das Loch ändert sich ebenfalls. Stellen Sie die Strömungsgeschwindigkeit im Idealzustand zu u1, und die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit ist kleiner als u1. Sei Cd der Geschwindigkeitskoeffizient, dann die tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit u1 ist u1 = Cdu1. Dann ist der Durchfluss durch die Öffnung gleich q = CcCdAu1, wobei Cc · Cd = a (Durchflusskoeffizient). Der Durchflusskoeffizient des Labyrinthschlitzes Der Durchfluss Der Koeffizient des Labyrinthschlitzes hängt von der Form des Spaltes und der Form ab der Zahnoberseite und der Rauheit der Wandoberfläche. Für inkompressible Flüssigkeiten, es hängt auch mit der Nachfragezahl zusammen; für Druckflüssigkeiten ist es auch bezogen auf das Druckverhältnis und die Machzahl. Zur gleichen Zeit auch beeinflusst den Strömungszustand vor dem Schlitz. Daher in einem komplexen Typ von Labyrinth kann der Strömungskoeffizient eines Schlitzes nicht als Strömung angesehen werden Koeffizient aller Schlitze. Nach dem Test beträgt der Entladungskoeffizient von Die erste Stufe ist kleiner und der Entladungskoeffizient des Schlitzes nach dem zweite Stufe ist größer. Im Allgemeinen beträgt der Entladungskoeffizient normalerweise 1. Aber der Entladungskoeffizient der Zinken ist kleiner als 1, ungefähr 0,7, und der Der Entladungskoeffizient der Sporen liegt nahe bei 1, normalerweise a = l, und der Die berechnete Leckage ist groß.

    3. Thermodynamisch Effekt: Ein ideales Labyrinth-Runner-Modell, das aus einer Reihe von besteht ringförmige Zahnlücken und Hohlräume zwischen den Zähnen. Der Gasfluss durch einen Zahn Spalt und Hohlraum zwischen den Zähnen können wie folgt beschrieben werden: Am Spalt Eingang ist der Gaszustand p0, T0 und Nullstart. Je näher das Gas an der ist Eingang, je mehr der Gasstrom schrumpft und beschleunigt, hinter dem kleinsten Spalt. Nicht weit entfernt erreicht der Luftstrom die maximale Geschwindigkeit: wenn er in den Luftstrom eintritt Hohlraum, der Strömungsgeschwindigkeitsquerschnitt dehnt sich plötzlich aus und ein starker Wirbel wird in der Kavität gebildet. Aus energetischer Sicht vor und nach dem Lücke wird die Druckenergie des Luftstroms in kinetische Energie umgewandelt. Beim zur gleichen Zeit, wenn die Temperatur sinkt (der Enthalpiewert h nimmt ab) und Das Gas tritt mit hoher Geschwindigkeit in die Ringkammer zwischen den beiden Zähnen ein Das Volumen dehnt sich plötzlich aus und erzeugt einen heftigen Wirbel. Infolge des Wirbels Reibung wird der größte Teil der kinetischen Energie des Luftstroms in Wärme umgewandelt Energie, die vom Luftstrom in der Kammer absorbiert wird, um die zu erhöhen Temperatur, und die Enthalpie kehrt auf den Wert zurück, bevor die Lücke betreten wird. nur ein kleiner Teil der kinetischen Energie tritt noch mit Übergeschwindigkeit ein Wiederholen Sie in der nächsten Lücke den obigen Vorgang Schritt für Schritt.

     4. Belüftung Effekt: In einem idealen Labyrinth wird angenommen, dass die kinetische Energie des Der Luftstrom, der durch den Schlitz in der Expansionskammer strömt, wird zur gesamten Wärme Energie. Mit anderen Worten wird angenommen, dass die asymptotische Geschwindigkeit zum nächsten geht Schlitz ist gleich Null, aber dies gilt nur, wenn die Expansionskammer ist besonders breit und lang. Im allgemeinen geradlinigen Labyrinth seitdem Der Luftstrom nach dem Durchgang durch den Schlitz kann nur zu einer Seite diffundieren, der Energieumwandlung von Geschwindigkeitsenergie (kinetische Energie) zu Wärmeenergie kann nicht vollständig in der Expansionskammer durchgeführt werden, und es gibt einen Teil des Gases Geschwindigkeit auf der glatten Wandseite. Es nimmt nicht oder nur geringfügig ab nimmt ab und fließt direkt über die zehn Zahnspitzen zur Niederdruckseite. Dieses Phänomen des Vorbeifahrens wird als "Entlüftungseffekt" bezeichnet.

Labyrinth seal 03.jpg  Labyrinth seal 04.jpg

Strukturtyp der Labyrinthdichtung

    Labyrinthdichtungen sind unterteilt in zwei Typen: Dichtungsblech und Dichtring nach dem Struktur der Dichtzähne.

    Das Siegelblatt hat eine kompakte Struktur und kollidiert während des Betriebs mit dem Gehäuse. Die Versiegelung Blech kann nach beiden Seiten gebogen werden, reduziert die Reibung und ist leicht zu zerlegen und ersetzen.

    Der Dichtungsring ist bestehend aus 6 bis 8 Sektorblöcken, die im Gehäuse installiert sind und die rotierende Welle, und jeder Ring wird mit einer Feder gegen das Gehäuse gedrückt Blatt. Die Druckkraft des Federblatts beträgt etwa 60-100 N. Wenn die Welle und die Zahnkranz kollidieren Wenn der Zahnkranz von selbst abprallt, um Reibung zu vermeiden. Dies Art der Struktur ist groß und in der Verarbeitung kompliziert. Nach dem werden zähne abgenutzt, der gesamte dichtring wird ersetzt, so dass er nicht so weit ist als Dichtringstruktur verwendet.

Leckberechnung des idealen Labyrinths

Unter folgenden Bedingungen:

1) Das ausgetretene Gas ist ein ideales Gas ohne unter Berücksichtigung des Joule-Thomson-Effekts, dh der Enthalpie des Gases ist nur bezogen auf die Temperatur;

2) Angenommen, das Labyrinth ist eine Reihe von Durchgehende Mehrfachschlitze, die Expansionskammer zwischen den beiden Schlitzen ist groß genug;

3) Adiabatische zyklische Ausdehnung der Strömung Wirkung durch den Spalt wird hier ein Durchflusskoeffizient a angegeben;

4) Die Strömungsgeschwindigkeitsenergie nach dem Passieren durch die Schlitze wird vollständig auf eine konstante Temperatur in der Expansionskammer zurückgeführt Aufgrund der isobaren Kontrolle ist die Geschwindigkeit vor jedem Spalt asymptotisch 0, das heißt, es tritt keine Luftdurchlässigkeit auf.

Eigenschaften des durchgehenden Labyrinths

    Da ist es einfacher zu Prozessnuten oder Zähne unterschiedlicher Form auf der Wellenoberfläche als beim 7L, Die Löcher werden oft zu einem glatten und geformten Labyrinth verarbeitet gerillte oder gezahnte Welle. Dies ist ein durchgehendes Labyrinth bequem herzustellen. Das durchgehende Labyrinth ist also am weitesten verbreitet gebraucht. Das durchgehende Labyrinth weist jedoch das Phänomen auf Belüftung, und ihre Leckage ist größer als die des idealen Labyrinths.

Einflussfaktoren des Labyrinths Eigenschaften:

1) Der Einfluss der Zähne. Laut dem Test im Ausland durchgeführt, wenn die Zahnsteigung konstant ist, je mehr Zähne, je weniger Leckage. Je größer der Pitch, desto größer der Pitch Die Leckage nimmt stark ab und der Effekt der Belüftung kann verringert werden.

2) Der Einfluss der Expansionskammer. Das Ausland hat experimentelle Studien zu den Auswirkungen von durchgeführt Expansionskammertiefe, und die Schlussfolgerung ist, dass flache Expansionskammern sind vorteilhaft, um Leckagen zu reduzieren.

Nach der Beobachtung der Strömung Zustand der Expansionskammer ist der Wirbel in der flachen Expansionskammer als instabil angesehen. Weil der Wirbel die Energie schnell erschöpfen kann, wird der Die asymptotische Geschwindigkeit der Expansionskammer wird verringert, was die Wirkung von Leckage reduzieren.

3) Der Einfluss des Nebenraums. Das Die sogenannte "Sekundärkammer" bezieht sich auf den Durchgang Labyrinth mit einer glatten und nach oben geöffneten Nebenrille. Nach dem Groove geöffnet wird, ändert sich der Strömungszustand im Labyrinth sofort erheblich. Tests haben gezeigt, dass solange sich die Hilfskammer befindet angemessen ist die Reduktionsrate der Leckage ziemlich groß.

Labyrinth-Gasdichtungsspalt

    Außer für besondere Umstände, allgemeine Gasturbinen, Gasturbinen und andere Laufradmaschinen Verwenden Sie Labyrinth-Gasdichtungen. Das radiale Spiel sollte basierend auf dem ausgewählt werden folgende Faktoren: Lagerspiel, Fertigungstoleranz. Fehler von Montage, Bauteilverformung (wie Gussschrumpfung und Unrundheit), Rotorauslenkung und Amplitude beim Passieren der kritische Rotationsfrequenz, Wärmeausdehnung und die daraus resultierende Verformung, usw. In vielen Fällen ist der Einfluss der Wärmeausdehnung stark ausgeprägt. Deshalb, die Änderung der Größe einer einzelnen Komponente beim Starten und Stoppen und Die relative Verschiebung der Komponente muss im Voraus geschätzt werden. Statisch und dynamische Finite-Elemente-Algorithmen können verwendet werden, um die Wärme zu berechnen Expansionsgesetz über die Zeit, das verwendet werden kann, um zu verstehen, welche kritisch sind Bedingungen und wie groß die Lücke eigentlich sein sollte.

Aufmerksamkeitspunkte bei der Gestaltung von Labyrinthdichtungen

Zusammenfassung der Erfahrungen aus Bei der Gestaltung der Labyrinthdichtung sind folgende Punkte zusammengefasst:

1) Versuchen Sie, die kinetische Energie des Luftstrom in Wärmeenergie und nicht die Restgeschwindigkeit in die nächste Lücke eintreten lassen. Halten Sie einen angemessenen Abstand zwischen den Zähnen und den Zähnen ein oder verwenden Sie High-Low-Zähne um die Richtung des Luftstroms gewaltsam zu ändern. Der Zahnabstand beträgt in der Regel 5-9mm.

2) Die Dichtungszähne sollten dünn sein wie möglich und haben einen spitzen Winkel. Die Dicke der Zahnspitze sollte sein weniger als 0,5 mm. Wenn die Zahnspitze währenddessen gelegentlich mit dem Schaft kollidiert Bei der Operation nutzt sich die Zahnspitze zuerst ab, um keine Unfälle zu verursachen zu lokaler Überhitzung der Welle durch Reibung.

3) Aufgrund der großen Leckage der Labyrinthdichtung sollte darauf geachtet werden, Umweltverschmutzung zu vermeiden beim Versiegeln von brennbaren, explosiven oder giftigen Gasen.

Die aufblasbare Labyrinthdichtung wird übernommen, und das Inertgas wird in den Spalt eingeführt, und der Druck ist leicht größer als der Druck des versiegelten Gases; wenn das Medium nicht sein darf In das Gas eingemischt kann die Sauglabyrinthdichtung verwendet werden.