螺旋密封

概述

螺旋密封屬于非接觸式水力節流密封，分為兩大類:一是普通螺旋密封，它是在密封部位的軸或軸孔之一的表面上車削出單線或多線螺旋槽;另一類是螺旋迷宮密封(復合螺旋密封)，它是在密封部位的軸和孔的表面上分別車削出旋向相反的單線或多線螺旋槽。利用軸(軸套)旋轉時產生的泵送作用來達到密封目的。

螺旋密封廣泛應用于高溫、高壓的場合，尤其適用于壓力變動、溫度變化的苛刻工況，例如:鋼廠除鱗泵，超臨界、超超臨界火電廠鍋爐給水泵等。此類泵的轉速較高(一般為4 000---7 000 r/min) ,軸徑較大，軸封部位的圓周速度很大，并且密封壓力通常較高，如采用一般的接觸式密封(例如填料密封、機械密封等)難以滿足使用要求，故軸封部位多采用復合直通螺旋密封。同時，為減小內部泄漏，提高泵效率，泵的葉輪密封環、級間密封環、平衡鼓、平衡套(平衡盤裝置的徑向間隙)、軸承兩端密封套等都可

采用螺旋密封。近年來成功用例日益增多，預計今后會得到更多的應用。

多級泵可以使用螺旋密封的部位見圖22-36(以五級泵為例)。

圖22一36 多級泵可以使用螺旋密封的部位

2、螺旋密封的特點

1)制造簡單、成本低，密封效果好。

2)螺旋密封是非接觸式密封，并且允許有較大的密封間隙，不發生固相摩擦，工作壽命達數年之久，維護保養容易。

3)適合用于高溫、含顆粒等苛刻條件的密封。

4)泵停機時，密封能力消失，需要停車密封裝置。

3、螺旋密封螺紋旋向的確定

螺旋密封的螺紋旋向決定著泵送方向。螺紋旋向的確定雖然較為簡單，但容易出錯。如果旋向不正確，螺旋密封非但起不到密封作用，還會加劇泄漏。

關于螺旋密封旋轉零件上的外螺紋旋向的確定，可用左、右手法則判定四指指向泵軸旋轉方向，拇指指向低壓側，右手滿足則螺紋取右旋，左手滿足則螺紋取左旋。

固定零件上的內螺紋旋向應與相配合的固定零件上的內螺紋旋向相反。

現以葉輪及與之相配合的密封環為例洋細說明如下。

圖22-37中，A, B是低壓側，四指指向泵軸旋轉方向、拇指指向低壓側，若左手滿足則外螺紋為左旋，右手滿足則外螺紋為右旋。

螺旋密封不僅可以做成單段，也可以做成兩段密封，如圖22-38所示。在密封中間引入有壓封液，右段螺紋要阻止液體向右側泄漏，泵側為低壓側。符合左手法則，為左旋螺紋;左段螺紋阻止液體向大氣側泄漏，大氣側是低壓，符合右手法則，為右旋螺紋。

如判斷現有螺紋的旋轉方向，只需要將螺紋垂直放置，螺旋槽右側高為右旋，左側高為左旋。

圖22-37 螺紋旋向確定示意圖

圖22一38  兩段螺旋密封示意圖

4、螺旋密封的理論計算

(1)幾何參數如圖22一39所示

圖中:

D一一密封直徑，m;

L一密封開槽部分總長度，m;

bg—軸向槽寬，rn;

b1一軸向齒寬，m;

c一一密封的半徑間隙，m;

d一槽深，m;

h——槽的半徑間隙h=d+c,  m;

H—— H=h/c, m;

i—頭數;

a——螺旋角，(°);

圖22一39 螺旋密封的主要尺寸

（2)螺旋密封泄漏量的計算

1）沿旋槽的泄漏量q1

2)齒頂和外套間隙的泄漏量q2

3)總泄漏量q

式中u——流體的動力黏度，N·s/m2

△P——螺旋密封兩端的壓差.Pa;

此密封泄漏量是指在靜止情況下，由壓差產生的泄漏量沒有實用意義。當螺旋密封旋轉時，由于存在著泵送流量，目_在一般情況下，按照泵送流量和泄漏量相等的原則，設計螺旋密封。實際螺旋密封的泄漏的壓力應為密封兩端的壓差減掉密封能力，在沒有精確計算螺旋密封泄漏量時，可參考間隙或迷官密封泄漏量的計算方法。