膜片空氣彈簧的設計計算

干氣密封是一種新型的非接觸式軸封。干氣密封與其他密封相比，具有泄漏少、磨損少、壽命長、能耗低、操作簡單可靠、維護量少、無密封流體等優點。油污等特點。機械密封一直不能干運轉，而干氣密封利用流體動壓作用使兩個旋轉密封面之間沒有接觸，密封介質泄漏量小，從而達到密封的氣體和干操作。操作。在壓縮機應用中，無論是離心壓縮機、軸流壓縮機、齒輪驅動壓縮機還是透平膨脹機，干氣密封都在逐漸取代浮環密封、迷宮密封和油潤滑機械密封。

1、干氣密封的基本工作原理

干氣密封與一般機械密封的平衡集裝式結構相同，但端面設計不同。表面有幾至十微米深的凹槽，端面寬度較寬。與一般潤滑機械密封不同，干氣密封在兩個密封面上產生穩定的氣膜。這種氣膜具有很強的剛性，可以將兩個密封端面完全分開，并保持一定的密封間隙。這個間隙不宜過大，一般為幾微米。密封間隙過大膜片空氣彈簧的設計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設計及結構，泄漏量增加，密封效果差；而密封間隙小，兩個密封面容易接觸，因為干氣密封的摩擦熱不能及時散失，而沒有潤滑的端面接觸會很快造成密封變形，端面過熱，導致密封失效。這種空氣膜的存在不僅有效地分離了端面，而且還冷卻了相對的端面。兩個端面不接觸，大大減少了摩擦磨損膜片空氣彈簧的設計計算，使密封件具有壽命長的特點，從而延長了主機的使用壽命。

如圖1所示，帶槽密封面分為兩個功能區，外區和內區。當氣體進入凹槽的外側區域時，這些凹槽會壓縮進入的氣體，并在凹槽根部形成局部高壓區膜片空氣彈簧的設計計算，使端面分離，形成一定厚度的氣膜. 為了獲得必要的泵送效果，必須在高壓側開設動壓槽。開槽密封間隙中壓力的增加對干氣密封至關重要。保證密封件能形成穩定的氣膜，即使在軸向載荷較大的情況下也不會被破壞。密封件的內部區域（即壩體區域）是平坦的膜片空氣彈簧的設計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設計及結構，其節流作用限制了泄漏。當密封件工作時，端面氣膜形成的開啟力與彈簧力和介質的力形成的關閉力相平衡，實現非接觸操作。干氣密封的彈簧力很小。主要目的是保證在密封件未受壓或不工作時密封件關閉，防止事故發生。

由此可以看出，干氣密封設計的決定性因素是密封圈上凹槽的幾何形狀和尺寸。選擇合理的凹槽設計和易于加工制造的結構設計非常重要。

密封面可在動環或靜環上開槽。一般來說，動環的密封面是高速開槽的；它可以在低速或中速時在固定環上開槽。需要注意的是，由于密封間隙只有幾微米，必須注意防止固體顆粒進入密封端面。

2、干氣密封流體力學計算

2.1、基本方程

2.2、 方程的解

采用有限差分法，首先將計算域劃分為若干個有限控制體膜片空氣彈簧的設計計算，用微分商代替偏微分方程中的導數得到代數方程，然后在控制上離散代數方程體以獲得代數方程。編譯計算程序求解方程得到結果。

2.3、計算結果

螺旋槽數12個；螺旋角17°；間隙2.3μm；凹槽深度7μm；開啟力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封壓降2.5 MPa

螺旋槽數18條；螺旋角15°；間隙4.0μm；凹槽深度7μm；開啟力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封壓降0.35 MPa

螺旋槽數12個；螺旋角17°；間隙2.3μm；凹槽深度7μm；開啟力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封壓降2.5 MPa

 壓力分布曲面圖

螺旋槽數18條；螺旋角15°；間隙4.0μm；凹槽深度7μm；開啟力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封壓降0.35 MPa

 壓力分布面圖

3、結論

（1)從圖2到圖5可以看出膜片空氣彈簧的設計計算 組合螺旋型槽干氣密封的設計及結構，氣封開啟的微米級凹槽形狀，產生了非常理想的增壓效果。圖2和圖4是3、圖5為徑向有兩個槽區的現象，從圖中可以看出槽區的根部壓力和壓力增加最多，當兩端壓力下降時密封件2.5MPa，最大壓力值可達8MPa。

（2)從計算值看，密封端面的摩擦功率消耗很小，溫度測試表明端面溫升很小。

（3)本文采用有限差分法計算三維網格，所得結果正確可靠。計算的密封氣膜厚度、密封泄漏等參數與實際測試結果非常接近.

（4)通過試驗臺模擬試驗，數據和計算值與鎮海石化富氣壓縮機干氣密封工業運行試驗數據和計算值基本一致。