selo labirinto

O selo labirinto deve definir um número de dentes de vedação circulares dispostos em sequência ao redor do eixo rotativo. Uma série de brechas de interceptação e cavidades de expansão são formadas entre os dentes e os dentes. O meio selado produz um efeito de estrangulamento ao passar através a brecha do labirinto tortuoso para alcançar a prevenção de vazamentos. objetivo.

Como existe um espaço entre o rotor e o o invólucro do selo labirinto, não há contato sólido, não há lubrificação, e expansão térmica é permitida. É adequado para alta temperatura, alta ocasiões de pressão e alta velocidade. Este tipo de selo é amplamente utilizado em turbinas a vapor, turbinas a gás e compressores. , A extremidade do eixo e vedação entre estágios do ventilador e vedação frontal dos outros vedantes dinâmicos.

O mecanismo de vedação do selo labirinto

    A função do fluido passando pelo labirinto para gerar resistência e reduzir seu fluxo é chamado de "efeito labirinto". Para líquidos, há hidrodinâmica efeitos, incluindo efeitos de atrito hidráulico e efeitos de contração de corrente; para gases, também existem efeitos termodinâmicos, ou seja, a transferência de calor causada por compressão ou expansão de gás no labirinto; além disso, há o "efeito respiratório" "Aguarde. O efeito labirinto é um reação abrangente desses efeitos, para que o mecanismo de vedação do labirinto seja muito complicado. Alguns Válvula limitadora de pressão A válvula de vapor pode ser projetada com vedação de labirinto para a peça de vedação.

    1. Efeito de atrito: Quando o líquido vazado flui no labirinto, o atrito causado pela viscosidade do líquido diminui a vazão e reduz a vazão (vazamento). Para Simplificando, o atrito e o atrito local do fluido ao longo do fluxo canal constitui o efeito de atrito. O primeiro está relacionado ao comprimento e forma transversal do canal, e este último está relacionado ao número e geometria do labirinto. Geralmente, quando o canal de fluxo é longo, o canto é afiado e o dente está no topo, a resistência é grande, a pressão a perda é significativa e o vazamento é reduzido.

    2. Contração do fluxo efeito: À medida que o fluido passa pela fenda do labirinto, ele diminui devido a à influência da inércia, e a seção transversal do fluxo diminuirá. Suponha que a área do orifício seja A, então a área mínima do fluxo após contração é Cc A, onde Cc é o coeficiente de contração. Ao mesmo tempo, a velocidade do gás depois de passar pelo buraco também muda. Colocou o velocidade de fluxo no estado ideal para u1, e a velocidade de fluxo real é menor que u1. Seja Cd o coeficiente de velocidade, então a velocidade real do fluxo u1 é u1 = Cdu1. Então, o fluxo através do orifício será igual a q = CcCdAu1 onde Cc · Cd = a (coeficiente de fluxo). O coeficiente de fluxo do slot de labirinto O fluxo O coeficiente da ranhura do labirinto está relacionado ao formato da lacuna, ao formato da parte superior do dente e da aspereza da superfície da parede. Para fluidos incompressíveis, também está relacionado ao número da demanda; para fluidos compressivos, também é relacionado à razão de pressão e ao número Mach. Ao mesmo tempo, também afeta o estado do fluxo antes da fenda. Portanto, em um tipo complexo de labirinto, o coeficiente de fluxo de uma fenda não pode ser considerado como o fluxo coeficiente de todas as fendas. De acordo com o teste, o coeficiente de descarga de o primeiro estágio é menor e o coeficiente de descarga da fenda após a o segundo estágio é maior. Geralmente, o coeficiente de descarga é geralmente 1. Mas o coeficiente de descarga dos dentes é menor que 1, cerca de 0,7, e o coeficiente de descarga dos dentes retos é próximo de 1, geralmente a = l, e o o vazamento calculado é grande.

    3. Termodinâmica efeito: um modelo de corredor labirinto ideal, formado por uma série de folgas e cavidades anulares entre os dentes. O fluxo de gás através de um dente O espaço e uma cavidade entre os dentes podem ser descritos da seguinte forma: entrada, o estado do gás é p0, T0 e zero start. Quanto mais próximo o gás estiver do entrada, quanto mais o fluxo de gás encolhe e acelera, atrás do menor Gap = Vão. Não muito longe, o fluxo de ar obtém a velocidade máxima: quando entra no cavidade, a seção transversal da velocidade do fluxo se expande repentinamente e um forte vórtice é formado na cavidade. Do ponto de vista energético, antes e depois do lacuna, a energia da pressão do fluxo de ar é transformada em energia cinética. At ao mesmo tempo, quando a temperatura cai (o valor de entalpia h diminui) e o gás entra na câmara anular entre os dois dentes em alta velocidade, o de repente o volume se expande para produzir um vórtice violento. Como resultado do vórtice atrito, a maior parte da energia cinética do fluxo de ar é convertida em calor energia, que é absorvida pelo fluxo de ar na câmara para aumentar a temperatura e a entalpia retorna ao valor antes de entrar no espaço, apenas uma pequena parte da energia cinética ainda entra em excesso de velocidade. próxima lacuna, repita o processo acima passo a passo.

     4. Ventilação efeito: Em um labirinto ideal, considera-se que a energia cinética do o fluxo de ar que passa pela fenda na câmara de expansão se torna todo o calor energia. Em outras palavras, supõe-se que a velocidade assintótica para o próximo fenda é igual a zero, mas isso só é verdade quando a câmara de expansão é particularmente largo e longo. No labirinto direto geral, uma vez que o fluxo de ar após passar pela fenda só pode se difundir para um lado, o conversão de energia de energia de velocidade (energia cinética) em energia térmica não pode totalmente realizada na câmara de expansão e existe uma parte do gás velocidade no lado da parede lisa. Não diminui ou apenas ligeiramente diminui e flui diretamente sobre as dez pontas dos dentes para o lado de baixa pressão. Esse fenômeno de passagem é chamado de "efeito de ventilação".

Tipo de estrutura do selo labirinto

    Os selos de labirinto são dividido em dois tipos: folha de vedação e anel de vedação de acordo com estrutura dos dentes de vedação.

    A folha de vedação possui um estrutura compacta e colide com o invólucro durante a operação. A vedação a folha pode ser dobrada para ambos os lados, reduzindo o atrito e fácil de desmontar e substituir.

    O anel de vedação é composto por 6 a 8 blocos setoriais, instalados no invólucro e no eixo rotativo e cada anel é pressionado contra a carcaça com uma mola Folha. A força de prensagem da folha da mola é de cerca de 60-100N. Quando o eixo e o o anel da engrenagem colide Quando, o anel da engrenagem salta sozinho para evitar atrito. este tipo de estrutura é grande em tamanho e complicado no processamento. Depois de os dentes estão desgastados, todo o anel de vedação é substituído, por isso não é tão amplamente usado como a estrutura do anel de vedação.

Cálculo de vazamento do labirinto ideal

Dadas as seguintes condições:

1) O gás vazado é um gás ideal, sem considerando o efeito Joule-Thomson, ou seja, a entalpia do gás é apenas relacionado à temperatura;

2) Supondo que o labirinto seja uma série de fendas múltiplas contínuas, a câmara de expansão entre as duas fendas é grande o suficiente;

3) Expansão cíclica adiabática do fluxo ação através da fenda, um coeficiente de fluxo a é citado aqui;

4) A energia da velocidade do fluxo após a passagem através das fendas é totalmente restaurada a uma temperatura constante na câmara de expansão devido ao controle isobárico, então a velocidade antes de cada fenda é assintoticamente 0, isto é, não ocorre permeabilidade ao ar.

Características do labirinto direto

    Como é mais fácil ranhuras ou dentes de processo de várias formas na superfície do eixo do que na 7L, os orifícios são frequentemente processados ​​em um labirinto suave e formado com o eixo estriado ou dentado. Este é um labirinto direto, que é conveniente de fabricar. Portanto, o labirinto direto é o mais amplamente usava. No entanto, o labirinto direto tem o fenômeno de ventilação e seu vazamento é maior que o do labirinto ideal.

Fatores de influência do labirinto características:

1) A influência dos dentes. De acordo com teste realizado no exterior, quando o passo do dente é constante, maior o número de dentes, menos vazamento. Durante o golpe de arremesso, quanto maior o arremesso, o vazamento cairá acentuadamente e o efeito da ventilação pode ser reduzido.

2) A influência da câmara de expansão. Países estrangeiros realizaram estudos experimentais sobre o efeito de profundidade da câmara de expansão, e a conclusão é que as câmaras de expansão rasas são benéficos para reduzir o vazamento.

De acordo com a observação do fluxo estado da câmara de expansão, o vórtice na câmara de expansão rasa é considerado instável. Como o vórtice pode esgotar rapidamente a energia, o velocidade assintótica da câmara de expansão é reduzida, o que tem o efeito de reduzindo vazamentos.

3) A influência da sala auxiliar. o A chamada "câmara secundária" refere-se à passagem direta labirinto com uma ranhura subsidiária suave e aberta para cima. Após o sulco aberto, o estado do fluxo no labirinto muda imediatamente significativamente. Os testes provaram que, desde que a localização da câmara auxiliar seja apropriado, a taxa de redução de vazamento é bastante grande.

Lacuna de vedação de gás de labirinto

    Exceto para especial circunstâncias, turbinas a gás em geral, turbinas a gás e outras máquinas com rotores use vedantes de gás de labirinto. A folga radial deve ser selecionada com base no seguintes fatores: folga do rolamento, tolerância de fabricação. Erros de montagem, deformação de componentes (como encolhimento de fundição e arredondamento), deflexão do rotor e amplitude ao passar pela frequência de rotação crítica, expansão térmica e a deformação resultante, etc. Em muitos casos, a influência da expansão térmica é proeminente. Portanto, a alteração no tamanho de um único componente durante a partida e a parada, e o deslocamento relativo do componente deve ser estimado com antecedência. Estático algoritmos dinâmicos de elementos finitos podem ser usados ​​para calcular a temperatura lei de expansão ao longo do tempo, que pode ser usada para entender quais são os fatores críticos condições e qual o tamanho da lacuna realmente deve ser.

Pontos de atenção no projeto do selo de labirinto

Resumindo a experiência acumulada em No projeto do selo labirinto, os seguintes pontos são resumidos:

1) Tente converter a energia cinética do fluxo de ar em energia térmica e não fazer com que a velocidade residual entre no próximo intervalo. Mantenha uma distância adequada entre os dentes e os dentes ou use dentes muito altos alterar com força a direção do fluxo de ar. O espaçamento dos dentes é geralmente 5-9mm.

2) Os dentes de vedação devem ser feitos tão finos quanto possível e tenha um ângulo agudo. A espessura da ponta do dente deve ser menos de 0,5 mm. Quando a ponta do dente colide ocasionalmente com o eixo durante operação, a ponta do dente se desgastará primeiro, para não causar acidentes devido superaquecimento local do eixo devido ao atrito.

3) Devido ao grande vazamento do labirinto, atenção deve ser dada para evitar a poluição ambiental ao vedar gases inflamáveis, explosivos ou tóxicos.

O selo inflável do labirinto é adotado, e o gás inerte é introduzido no espaço, e a pressão é ligeiramente maior que a pressão do gás selado; se não for permitido que o meio seja misturado no gás, o selo de labirinto de sucção pode ser usado.