圓弧槽機械密封的結構特點及性能
圓弧槽機械密封是密封端面上開有圓弧形循環槽的一類機械密封，如圖所示。本文主要講解了圓弧槽機械密封的結構特點及性能，揭示其密封機理與動壓形成機制。
(a) 單弧形 (b) 外壓圓環形 (c) 內壓圓環形
圖 3種弧形槽機械密封端面
在國外，Mayer對圓弧槽機械密封進行了大量的研究，認為其密封機理是熱效應和流體動壓效應的耦合。1967年，前蘇聯的Golubiev首次提出熱流體動壓密封的完整理論分析模型和方法。1969 年，Lymer 建立了該類槽型機械密封的簡單計算模型，提出了該類密封性能參數的近似計算方法。1981 年，日本學者大場寬二，清水忠之通過實驗驗證了圓弧槽機械密封良好的動壓性能。1994 年，Tournerie 等利用有限元法，計算了端面開弧形槽機械密封的性能。1997年，Person 等采用數值方法研究了該類機械密封的穩態動力學特性，指出圓弧槽可以增加端面間的靜壓力，降低密封環對動壓波動敏感性，有利于密封的穩定操作。1999 年，Lai 對各種槽型的非接觸式端面密封進行了論述。其中表面深槽熱流體動壓非接觸式機械密封，槽型有密封環靠近外圈端面開設半圓形、矩形、月牙形、三角形、菱形及其復合型槽形等。2005 年，Papatheodorou研究表明適當增加槽數可提高圓弧槽液膜承載能力。2006 年，Reddyhoff 等進一步對圓弧槽的槽數和槽深進行優化設計。
在國內，1986年，關雅賢等對圓弧槽機械密封進行了實驗研究。自1996年，楊惠霞針對該類密封進行了深入的理論研究，提出了圓弧槽熱流體動壓機械密封數值計算方法，并據此分析了該類密封的穩態性能。為了便于工程設計，彭旭東等于1997 年提出了圓弧槽機械密封性能參數的近似計算方法，可以近似計算端面膜壓系數和端面溫度等性能參數。自1998 年起，通過有限元分析圓弧槽結構變形及溫度場的研究報道較多，較全面的分析了穩態工況下圓弧槽幾何結構參數對密封性能參數的影響。
圓弧槽非接觸密封屬于深槽熱流體動壓機械密封，彌補了普通淺槽非接觸密封不能勝任的低速高壓、高溫及大尺寸場合。同時，由于圓弧槽能吸附液體，使密封環外緣得到良好的冷卻，還具有排除雜質的能力并且和轉向無關，因而端面開圓弧槽的機械密封其性能較好，真空技術網(http://shengya888.com/)認為很適合用來密封低粘度、高參數的介質例如高溫高壓水。與此同時，盡管圓弧槽機械密封可以很好地改善密封端面間的潤滑情況，以適用于高參數的工況，但它的流體回流效果不佳，始終存在高壓側向低壓側的泄漏。
相關閱讀：
