膜片空气弹簧的设计计算

膜片空气弹簧的设计计算

干气密封是一种新型的非接触式轴封。干气密封与其他密封相比，具有泄漏少、磨损少、寿命长、能耗低、操作简单可靠、维护量少、无密封流体等优点。油污等特点。机械密封一直不能干运转，而干气密封利用流体动压作用使两个旋转密封面之间没有接触，密封介质泄漏量小，从而达到密封的气体和干操作。操作。在压缩机应用中，无论是离心压缩机、轴流压缩机、齿轮驱动压缩机还是透平膨胀机，干气密封都在逐渐取代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。

1、干气密封的基本工作原理

干气密封与一般机械密封的平衡集装式结构相同，但端面设计不同。表面有几至十微米深的凹槽，端面宽度较宽。与一般润滑机械密封不同，干气密封在两个密封面上产生稳定的气膜。这种气膜具有很强的刚性，可以将两个密封端面完全分开，并保持一定的密封间隙。这个间隙不宜过大，一般为几微米。密封间隙过大膜片空气弹簧的设计计算 组合螺旋型槽干气密封的设计及结构，泄漏量增加，密封效果差；而密封间隙小，两个密封面容易接触，因为干气密封的摩擦热不能及时散失，而没有润滑的端面接触会很快造成密封变形，端面过热，导致密封失效。这种空气膜的存在不仅有效地分离了端面，而且还冷却了相对的端面。两个端面不接触，大大减少了摩擦磨损膜片空气弹簧的设计计算，使密封件具有寿命长的特点，从而延长了主机的使用寿命。

如图1所示，带槽密封面分为两个功能区，外区和内区。当气体进入凹槽的外侧区域时，这些凹槽会压缩进入的气体，并在凹槽根部形成局部高压区膜片空气弹簧的设计计算，使端面分离，形成一定厚度的气膜. 为了获得必要的泵送效果，必须在高压侧开设动压槽。开槽密封间隙中压力的增加对干气密封至关重要。保证密封件能形成稳定的气膜，即使在轴向载荷较大的情况下也不会被破坏。密封件的内部区域（即坝体区域）是平坦的膜片空气弹簧的设计计算 组合螺旋型槽干气密封的设计及结构，其节流作用限制了泄漏。当密封件工作时，端面气膜形成的开启力与弹簧力和介质的力形成的关闭力相平衡，实现非接触操作。干气密封的弹簧力很小。主要目的是保证在密封件未受压或不工作时密封件关闭，防止事故发生。

由此可以看出，干气密封设计的决定性因素是密封圈上凹槽的几何形状和尺寸。选择合理的凹槽设计和易于加工制造的结构设计非常重要。

密封面可在动环或静环上开槽。一般来说，动环的密封面是高速开槽的；它可以在低速或中速时在固定环上开槽。需要注意的是，由于密封间隙只有几微米，必须注意防止固体颗粒进入密封端面。

2、干气密封流体力学计算

2.1、基本方程

2.2、 方程的解

采用有限差分法，首先将计算域划分为若干个有限控制体膜片空气弹簧的设计计算，用微分商代替偏微分方程中的导数得到代数方程，然后在控制上离散代数方程体以获得代数方程。编译计算程序求解方程得到结果。

2.3、计算结果

螺旋槽数12个；螺旋角17°；间隙2.3μm；凹槽深度7μm；开启力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封压降2.5 MPa

螺旋槽数18条；螺旋角15°；间隙4.0μm；凹槽深度7μm；开启力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封压降0.35 MPa

螺旋槽数12个；螺旋角17°；间隙2.3μm；凹槽深度7μm；开启力 20.1 kN；泄漏1.3 Nm3/h；密封压降2.5 MPa

 压力分布曲面图

螺旋槽数18条；螺旋角15°；间隙4.0μm；凹槽深度7μm；开启力3.23 kN；泄漏0.11 Nm3/h；密封压降0.35 MPa

 压力分布面图

3、结论

（1)从图2到图5可以看出膜片空气弹簧的设计计算 组合螺旋型槽干气密封的设计及结构，气封开启的微米级凹槽形状，产生了非常理想的增压效果。图2和图4是3、图5为径向有两个槽区的现象，从图中可以看出槽区的根部压力和压力增加最多，当两端压力下降时密封件2.5MPa，最大压力值可达8MPa。

（2)从计算值看，密封端面的摩擦功率消耗很小，温度测试表明端面温升很小。

（3)本文采用有限差分法计算三维网格，所得结果正确可靠。计算的密封气膜厚度、密封泄漏等参数与实际测试结果非常接近.

（4)通过试验台模拟试验，数据和计算值与镇海石化富气压缩机干气密封工业运行试验数据和计算值基本一致。