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sello laberinto

  • Autor:Cowinns
  • Fuente:Cowinns
  • Suelte el:2020-07-20
sello laberinto

El sello del laberinto es establecer una serie de dientes de sellado circulares dispuestos en secuencia alrededor del eje giratorio. Una serie de espacios de intercepción y cavidades de expansión se forman entre los dientes y el diente. El medio sellado produce un efecto de estrangulamiento al pasar La brecha del laberinto tortuoso para lograr la prevención de fugas. propósito.

Dado que hay un espacio entre el rotor y En la carcasa del sello laberíntico, no hay contacto sólido, no hay lubricación, y se permite la expansión térmica. Es adecuado para altas temperaturas, altas presión, y ocasiones de alta velocidad de frecuencia. Este tipo de sello es ampliamente utilizado en turbinas de vapor, turbinas de gas y compresores. , El extremo del eje y el sello entre etapas del soplador, y el sello frontal de los otros sellos dinámicos.

Labyrinth seal 01.jpg

El mecanismo de sellado del sello laberíntico

    La función del fluido pasar por el laberinto para generar resistencia y reducir su flujo es llamado el "efecto laberinto". Para los líquidos, hay hidrodinámica. efectos, incluidos efectos de fricción hidráulica y efectos de contracción de la corriente; para los gases, también hay efectos termodinámicos, es decir, la transferencia de calor. causado por compresión de gas o expansión en el laberinto; Además, hay el "efecto de respiración" "Espera. El efecto laberinto es un reacción integral de estos efectos, por lo que el mecanismo de sellado del laberinto es muy complicado. Algunos Válvula de compuerta de sello de presión La válvula de vapor se puede diseñar con sello laberíntico para la parte del sello.

    1. Efecto de fricción: Cuando el líquido filtrado fluye en el laberinto, la fricción causada por la viscosidad del líquido disminuye la velocidad de flujo y reduce la velocidad de flujo (fuga). A En pocas palabras, la fricción y la fricción local del fluido a lo largo del flujo El canal constituye el efecto de fricción. El primero está relacionado con la longitud y forma transversal del canal, y este último está relacionado con el número y geometría del laberinto. Generalmente, cuando el canal de flujo es largo, la esquina es filoso y el diente está en la parte superior, la resistencia es grande, la presión la pérdida es significativa y la fuga se reduce.

    2. Contracción de la corriente efecto: a medida que el fluido pasa a través de la ranura del laberinto, se encogerá debido a la influencia de la inercia, y la sección transversal de la corriente disminuirá. Supongamos que el área del orificio es A, luego el área mínima de la corriente después de la contracción es Cc A, donde Cc es el coeficiente de contracción. Al mismo tiempo, La velocidad del gas después de pasar por el agujero también cambia. Selecciona el velocidad de flujo en el estado ideal a u1, y la velocidad de flujo real es menor que u1. Sea Cd el coeficiente de velocidad, entonces la velocidad de flujo real u1 es u1 = Cdu1. Entonces, el flujo a través del orificio será igual a q = CcCdAu1 donde Cc · Cd = a (coeficiente de flujo). El coeficiente de flujo de la ranura del laberinto El flujo El coeficiente de la ranura del laberinto está relacionado con la forma del espacio, la forma de la parte superior del diente y la rugosidad de la superficie de la pared. Para fluidos incompresibles, también está relacionado con el número de demanda; para fluidos compresivos, también es relacionado con la relación de presión y el número de Mach. Al mismo tiempo, también afecta el estado del flujo antes de la hendidura. Por lo tanto, en un tipo complejo de laberinto, el coeficiente de flujo de una ranura no puede considerarse como el flujo coeficiente de todas las rendijas. Según la prueba, el coeficiente de descarga de la primera etapa es más pequeña y el coeficiente de descarga de la ranura después de La segunda etapa es más grande. En general, el coeficiente de descarga suele ser 1. Pero el coeficiente de descarga de los dientes es menor que 1, aproximadamente 0.7, y el el coeficiente de descarga de las espuelas es cercano a 1, generalmente a = l, y el la fuga calculada es grande.

    3. Termodinámica efecto: un modelo ideal de corredor de laberinto, que está formado por una serie de Huecos anulares y cavidades entre los dientes. El flujo de gas a través de un diente. la brecha y la cavidad entre los dientes se pueden describir de la siguiente manera: en la brecha entrada, el estado del gas es p0, T0 y cero inicio. Cuanto más cerca esté el gas del entrada, cuanto más se encoge y acelera el flujo de gas, detrás del más pequeño brecha. No muy lejos, el flujo de aire alcanza la velocidad máxima: cuando ingresa al cavidad, la sección transversal de la velocidad de flujo se expande repentinamente, y un fuerte vórtice Se forma en la cavidad. Desde un punto de vista energético, antes y después del brecha, la energía de presión del flujo de aire se transforma en energía cinética. A Al mismo tiempo, cuando la temperatura baja (el valor de entalpía h disminuye) y el gas entra a la cámara anular entre los dos dientes a alta velocidad, el el volumen se expande repentinamente para producir un vórtice violento. Como resultado del vórtice fricción, la mayor parte de la energía cinética del flujo de aire se convierte en calor energía, que es absorbida por el flujo de aire en la cámara para aumentar la temperatura, y la entalpía vuelve al valor antes de entrar en la brecha, solo una pequeña parte de la energía cinética todavía entra a exceso de velocidad. siguiente espacio, repita el proceso anterior paso a paso.

     4. Ventilación efecto: en un laberinto ideal, se considera que la energía cinética del el flujo de aire que pasa a través de la ranura en la cámara de expansión se convierte en calor energía. En otras palabras, se supone que la velocidad asintótica a la siguiente la ranura es igual a cero, pero esto solo es cierto cuando la cámara de expansión está particularmente ancho y largo. En el laberinto general directo, ya que el flujo de aire después de pasar por la ranura solo puede difundirse hacia un lado, el la conversión de energía de energía de velocidad (energía cinética) a energía térmica no puede llevarse a cabo completamente en la cámara de expansión, y hay una parte del gas velocidad en el lado liso de la pared. No disminuye o solo ligeramente disminuye y fluye directamente sobre las diez puntas de los dientes hacia el lado de baja presión. Este fenómeno de paso se llama "efecto de ventilación".

Labyrinth seal 03.jpg  Labyrinth seal 04.jpg

Tipo de estructura de sello laberíntico

    Los sellos de laberinto son dividido en dos tipos: lámina de sellado y anillo de sellado según el estructura de los dientes de sellado.

    La lámina de sellado tiene un Estructura compacta y choca con la carcasa durante el funcionamiento. El sellado la hoja se puede doblar a ambos lados, lo que reduce la fricción y es fácil de desmontar y reemplazar.

    El anillo de sello es compuesto de 6 a 8 bloques de sector, que se instalan en la carcasa y el eje giratorio, y cada anillo se presiona contra la carcasa con un resorte sábana. La fuerza de presión de la lámina de resorte es de aproximadamente 60-100N. Cuando el eje y el el anillo de engranaje choca cuando, el anillo de engranaje rebota solo para evitar la fricción. Esta El tipo de estructura es grande y complicado en el procesamiento. Después de la los dientes están desgastados, se reemplaza todo el anillo de sellado, por lo que no es tan amplio utilizado como la estructura del anillo de sellado.

Cálculo de fugas del laberinto ideal

Dadas las siguientes condiciones:

1) El gas filtrado es un gas ideal, sin considerando el efecto Joule-Thomson, es decir, la entalpía del gas es solo relacionado con la temperatura;

2) Suponiendo que el laberinto es una serie de ranuras múltiples continuas, la cámara de expansión entre las dos ranuras es grande suficiente;

3) Expansión cíclica adiabática del flujo acción a través de la ranura, aquí se cita un coeficiente de flujo a;

4) La velocidad de flujo de energía después de pasar a través de las rendijas se restaura completamente a una temperatura constante en la cámara de expansión debido al control isobárico, por lo que la velocidad antes de cada ranura es asintóticamente 0, es decir, no se produce permeabilidad al aire.

Características del laberinto directo

    Ya que es más fácil procesar ranuras o dientes de varias formas en la superficie del eje que en el 7L, los agujeros a menudo se procesan en un laberinto liso y formado con el Eje ranurado o dentado. Este es un laberinto directo, que es conveniente para fabricar. Entonces, el laberinto directo es el más extenso usado. Sin embargo, el laberinto directo tiene el fenómeno de ventilación, y su fuga es mayor que la del laberinto ideal.

Factores influyentes del laberinto características:

1) La influencia de los dientes. De acuerdo con la prueba realizada en el extranjero, cuando el paso del diente es constante, mayor es el número de dientes, la menor fuga. Durante el golpe de campo, cuanto más grande es el campo, más la fuga disminuirá bruscamente y el efecto de la ventilación puede reducirse.

2) La influencia de la cámara de expansión. Los países extranjeros han realizado estudios experimentales sobre el efecto de profundidad de la cámara de expansión, y la conclusión es que las cámaras de expansión poco profundas Son beneficiosos para reducir las fugas.

Según la observación del flujo estado de la cámara de expansión, el vórtice en la cámara de expansión poco profunda es considerado inestable Debido a que el vórtice puede agotar rápidamente la energía, el Se reduce la velocidad asintótica de la cámara de expansión, lo que tiene el efecto de Reducción de fugas.

3) La influencia de la sala auxiliar. los la llamada "cámara secundaria" se refiere a la conexión directa laberinto con una ranura subsidiaria lisa y abierta hacia arriba. Después de la ranura se abre, el estado de flujo en el laberinto cambia inmediatamente de manera significativa. Las pruebas han demostrado que mientras la ubicación de la cámara auxiliar sea apropiado, la tasa de reducción de fugas es bastante grande.

Brecha de sello de gas laberinto

    Excepto para especiales circunstancias, turbinas de gas generales, turbinas de gas y otra maquinaria de impulsor use sellos de gas laberínticos. El juego radial debe seleccionarse en función de la siguientes factores: holgura del rodamiento, tolerancia de fabricación. Errores de montaje, deformación de componentes (como contracción de fundición y fuera de redondez), desviación del rotor y la amplitud al pasar el frecuencia crítica de rotación, expansión térmica y la deformación resultante, etc. En muchos casos, la influencia de la expansión térmica es prominente. Por lo tanto, el cambio en el tamaño de un solo componente durante el inicio y la detención, y El desplazamiento relativo del componente debe estimarse de antemano. Estático y algoritmos dinámicos de elementos finitos pueden usarse para calcular la temperatura ley de expansión a lo largo del tiempo, que se puede utilizar para comprender cuáles son las críticas condiciones y de qué tamaño debería ser realmente la brecha.

Puntos de atención en el diseño de sellos de laberinto

Resumiendo la experiencia acumulada en En el diseño del sello laberíntico, se resumen los siguientes puntos:

1) Intenta convertir la energía cinética del flujo de aire en energía térmica, y no hacer que la velocidad residual entre en el siguiente espacio. Mantenga una distancia adecuada entre los dientes y los dientes, o use dientes altos y bajos para cambiar con fuerza la dirección del flujo de aire. El espacio entre dientes es generalmente 5-9mm.

2) Los dientes de sellado deben hacerse tan delgados como sea posible y tener un ángulo agudo. El grosor de la punta del diente debe ser menos de 0.5mm. Cuando la punta del diente ocasionalmente choca con el eje durante operación, la punta del diente se desgastará primero, para no causar accidentes debido al sobrecalentamiento local del eje debido a la fricción.

3) Debido a la gran fuga de sello de laberinto, se debe prestar atención para prevenir la contaminación ambiental al sellar gases inflamables, explosivos o tóxicos.

Se adopta el sello de laberinto inflable, y el gas inerte se introduce en el espacio, y la presión es ligeramente mayor que la presión del gas sellado; si no se permite que el medio sea mezclado con el gas, se puede usar el sello de laberinto de succión.