蜂窝密封特性研究.doc

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1、.word可编辑.蜂窝密封特性研究摘要蜂窝密封是众多密封技术的一种，它以其特殊的结构组成在工业生产中，乃至其他领域被广泛应用。本文将会介绍蜂窝密封的特性及在各方面的应用。关键词1.蜂窝密封2.结构3.机理4.特性5.应用1.1蜂窝密封的结构所谓蜂窝式密封，即密封环的内表面是由正六面体形状的蜂窝孔规则排列而成的蜂窝带构成。蜂窝带是由厚度仅为0.05mm——0.10mm的海斯特镍基耐高温合金薄板在特殊成型设备上制成的正六面体网格型材，其芯格尺寸一般为0．8～6mm，板厚0．05～0．2mm，蜂窝深度为1．6～6mm，芯格尺寸越小，板材越薄，再经特殊焊接设备焊接而成的。

2、根据密封环体尺寸制作成的蜂窝带，在真空钎焊炉中通过真空钎焊技术被焊接在母体密封环上，即形成了蜂窝式密封[1,2]。密封就是保留转子与定子之间有适当间隙的前提下，避免压缩机级间和轴端泄漏的有效措施[3]。1.2蜂窝密封的机理当轴系高速旋转时，气流成螺旋方式向前流动，在特殊气流流经蜂窝带时，被蜂窝带上的无数六角网格所分解，被分解的气流在网格的微小空间形成一气旋，此气旋的“刚度”随着螺旋气流的强弱而强弱。这样，在轴与蜂窝带形成若干道气帘，这些气帘可以高效地阻止介质向外流动。蜂窝带与转子之间形成刚性强大的气旋，有效地提高了转子的稳定性和减少了气体的泄漏量，实现了高效稳定的

3、密封[2]。.专业.专注..word可编辑.几种常见的解释方法如下：（1）增加了密封的当量齿数。对于梳齿式汽封，当密封环前后压差一定时，适当增加汽封齿，流体依次流过一个个密封齿，相当于流过一个个喷嘴。蜂窝状结构相当于增加很多密封齿，那么，每个齿前后的压差相对减小，流体的泄漏量就会减少。用蜂窝带代替密封齿可增加当量密封齿数，自然可减少流体漏泄量。这是从传统梳齿式密封的密封原理观点出发作出的一种通俗解释。（2）蜂窝的吐纳作用阻滞流体的泄漏，从而使泄漏量减少。流体在压差的作用下流过蜂窝式密封时，由于流体流速的惯性作用，流体要进入蜂窝孔中，而在蜂窝内的流体因蜂窝底部密闭，

4、又会从蜂窝中反冲出来，对迎面漏过来的流体必然产生阻滞作用；而阻滞作用的存在使转子周围形成有一定刚度的汽膜，这两者的综合阻尼就有效地阻止了气体轴向泄漏。这是从结构模式特殊性出发的一种理论解释。通过试验证明，与传统的梳齿迷宫式汽封相比，在相同间隙和压力条件下，蜂窝式密封的泄漏损失仅为梳齿式汽封的30％～50％。（3）蜂窝状结构的良好能量耗散功能。在蜂窝式密封结构中，流体的压力能变转变为动能，进入无数蜂窝孔中的气流速度骤减而形成无数小的涡流，无数个由细微涡流组成的漩涡带又把动能转变成热能通过蜂窝芯格耗散。连续不断的能量转变与耗散必然产生较强的阻滞力。这强大的阻滞力就形成

5、阻碍沿轴向流动的工质泄漏的有效屏障。这是从流体能量转换角度的解释[4]。2.1蜂窝密封的特点（1）节能相同的间隙，每圈汽封的泄漏量只有迷宫密封泄漏量的二分之一左右，随着压差和转速的增加，其泄漏量甚至更低，如果几圈联合使用，其效果会更佳。泄漏的减少会使机组的效率提高。（2）安全可靠①结构独特，可以有效地阻止气流周向的运动，抑制了转子的气流激振，为机组更加平稳运行起到了减振的效果。②蜂窝汽封体很薄(通常只有0．05mm)，其材料为高镍合金箔片，经过特殊的热处理工艺后，硬度很低，不会对与其相接触的任何钢质物件产生磨损，只会自身被磨掉，不会对轴产生伤害。③当轴同蜂窝密封体

6、相接触时，同轴相接触的是一个很宽的密封面。相同的力作用于一个较大的平面上，接触面局部压强很小，因此，蜂窝气封可以在较小的间隙下安全地运行。.专业.专注..word可编辑.④蜂窝汽封具有较好的除湿效果，由于蜂窝的网格结构，可以有效吸附水分，达到自动除湿的效果，对叶片的保护及减少湿气损失较为有利。（3）安装方便汽封的安装、调试方式同传统汽封一样，而间隙调整方式更加灵活方便[2]。2.2蜂窝密封的优越性蜂窝密封由于其耐高压、高效封严、吸湿、防转子气流激振等几方面的优越性，并且安装方式与梳齿密封类似，已越来越多地用来替代梳齿密封，不论在经济效益还是安全稳定性方面，均优于梳

7、齿密封。资料显示，蜂窝密封可比梳齿密封减少约50%的泄露损失，对300MW汽轮发电机组而言，可提高机组效率约1%。蜂窝密封，目前已是一项成熟的技术，可广泛应用于航天飞机、大功率火箭、军用及民用飞机和舰船发动机，以及电力、石化行业的汽轮机、压缩机之中，在减小泄漏量、提高效率以及消除转子低频振动等方面，发挥了重要的作用，是值得广泛推广的高新密封技术[1]。3.1蜂窝密封动力特性系数的计算方法3.1.1计算方法理论分析在气体密封中，如果转子对其几何中心产生了微小偏移X、Y，密封产生的作用力FX、FY可以用方程(1)来表述。式中：K为主刚度系数：k为交叉刚度系数；C为主阻

8、尼系数；c