螺旋密封

概述

螺旋密封属于非接触式水力节流密封，分为两大类:一是普通螺旋密封，它是在密封部位的轴或轴孔之一的表面上车削出单线或多线螺旋槽;另一类是螺旋迷宫密封(复合螺旋密封)，它是在密封部位的轴和孔的表面上分别车削出旋向相反的单线或多线螺旋槽。利用轴(轴套)旋转时产生的泵送作用来达到密封目的。

螺旋密封广泛应用于高温、高压的场合，尤其适用于压力变动、温度变化的苛刻工况，例如:钢厂除鳞泵，超临界、超超临界火电厂锅炉给水泵等。此类泵的转速较高(一般为4 000---7 000 r/min) ,轴径较大，轴封部位的圆周速度很大，并且密封压力通常较高，如采用一般的接触式密封(例如填料密封、机械密封等)难以满足使用要求，故轴封部位多采用复合直通螺旋密封。同时，为减小内部泄漏，提高泵效率，泵的叶轮密封环、级间密封环、平衡鼓、平衡套(平衡盘装置的径向间隙)、轴承两端密封套等都可

采用螺旋密封。近年来成功用例日益增多，预计今后会得到更多的应用。

多级泵可以使用螺旋密封的部位见图22-36(以五级泵为例)。

图22一36 多级泵可以使用螺旋密封的部位

2、螺旋密封的特点

1)制造简单、成本低，密封效果好。

2)螺旋密封是非接触式密封，并且允许有较大的密封间隙，不发生固相摩擦，工作寿命达数年之久，维护保养容易。

3)适合用于高温、含颗粒等苛刻条件的密封。

4)泵停机时，密封能力消失，需要停车密封装置。

3、螺旋密封螺纹旋向的确定

螺旋密封的螺纹旋向决定着泵送方向。螺纹旋向的确定虽然较为简单，但容易出错。如果旋向不正确，螺旋密封非但起不到密封作用，还会加剧泄漏。

关于螺旋密封旋转零件上的外螺纹旋向的确定，可用左、右手法则判定四指指向泵轴旋转方向，拇指指向低压侧，右手满足则螺纹取右旋，左手满足则螺纹取左旋。

固定零件上的内螺纹旋向应与相配合的固定零件上的内螺纹旋向相反。

现以叶轮及与之相配合的密封环为例洋细说明如下。

图22-37中，A, B是低压侧，四指指向泵轴旋转方向、拇指指向低压侧，若左手满足则外螺纹为左旋，右手满足则外螺纹为右旋。

螺旋密封不仅可以做成单段，也可以做成两段密封，如图22-38所示。在密封中间引入有压封液，右段螺纹要阻止液体向右侧泄漏，泵侧为低压侧。符合左手法则，为左旋螺纹;左段螺纹阻止液体向大气侧泄漏，大气侧是低压，符合右手法则，为右旋螺纹。

如判断现有螺纹的旋转方向，只需要将螺纹垂直放置，螺旋槽右侧高为右旋，左侧高为左旋。

图22-37 螺纹旋向确定示意图

图22一38  两段螺旋密封示意图

4、螺旋密封的理论计算

(1)几何参数如图22一39所示

图中:

D一一密封直径，m;

L一密封开槽部分总长度，m;

bg—轴向槽宽，rn;

b1一轴向齿宽，m;

c一一密封的半径间隙，m;

d一槽深，m;

h——槽的半径间隙h=d+c,  m;

H—— H=h/c, m;

i—头数;

a——螺旋角，(°);

图22一39 螺旋密封的主要尺寸

（2)螺旋密封泄漏量的计算

1）沿旋槽的泄漏量q1

2)齿顶和外套间隙的泄漏量q2

3)总泄漏量q

式中u——流体的动力黏度，N·s/m2

△P——螺旋密封两端的压差.Pa;

此密封泄漏量是指在静止情况下，由压差产生的泄漏量没有实用意义。当螺旋密封旋转时，由于存在着泵送流量，目_在一般情况下，按照泵送流量和泄漏量相等的原则，设计螺旋密封。实际螺旋密封的泄漏的压力应为密封两端的压差减掉密封能力，在没有精确计算螺旋密封泄漏量时，可参考间隙或迷官密封泄漏量的计算方法。