α ———螺旋角,        (°)k ———壓頭系數

r ———螺旋軸半徑,   mm Δp ———壓差,Pa

d ———螺旋軸直徑,  mm qV ———體積流量,m3/s

　    迷宮螺旋泵和密封的主體部件是一對加工有相反螺紋的轉子和套筒,見圖1 。工作時,轉子隨軸轉動,套筒不動,介質在蜂窩狀的間隙內因處于強烈紊流狀態而產生了較大的摩擦力,該摩擦力在迷宮螺旋體的兩端產生較大的壓差,該壓差與體積流量之間有如下關系:

1. 螺旋套筒　2. 螺旋轉子　3. 介質

圖1迷宮螺旋體結構示圖

      用迷宮螺旋體的這一工作特性為液體加壓,便產生了迷宮螺旋泵。由于介質的體積流量主要取決于螺紋深度,而螺紋深度一般較小,因此,迷宮螺旋泵屬于高揚程小流量的特種泵,在石油、化工等領域具有重要作用。式(1)中的k 受多種因素影響,很難通過理論分析方式得到,一般是根據經驗或借助實驗得到。

       將迷宮螺旋體反裝,即讓其內介質的軸向流動方向與機械中的介質泄漏方向相反,便形成了迷宮螺旋密封。由于壓差與轉速平方成正比,隨轉速的提高,密封能力顯著增加,因此,迷宮螺旋密封是一種適于在高速下使用的非接觸型動力密封,且使用時需配備停車或低速密封裝置。一般是將其與端面密封組合,用一段迷宮螺旋體在端面密封的端部產生一個反向壓差,使動、靜環在一定轉速下打開。這樣在低速下端面密封起主要作用,高速下迷宮螺旋密封起主要作用。動、靜環開啟時的轉速即為兩個密封交替的臨界轉速,該轉速值對于分析整個裝置的可靠性及使用壽命等起著重要作用。

       迷宮螺旋泵和迷宮螺旋密封的設計目前還停留在初級階段,這不可避免使得設計工況與實際工況間有一定偏差。真空技術網介紹了一種測定迷宮螺旋泵和密封實際性能的實驗方法,采用該方法除了可以得到迷宮螺旋泵的泵送特性曲線、迷宮螺旋端面組合密封交替工作時的臨界轉速以及迷宮螺旋密封的最大密封壓力外,還可間接得到壓頭系數k。

實驗裝置和設備

       實驗在臥式實驗臺上進行。迷宮螺旋泵與密封實驗器結構見圖2 ,其主要部件包括1個主螺旋體、1個控制端面密封端面比壓的反螺旋體和1個端面密封裝置。實驗時將實驗器裝入實驗臺前部的實驗頭腔體內。

圖2 　迷宮螺旋泵與密封實驗器結構

       實驗器動環采用石墨滲漬酚醛樹脂,其余部件均采用普通碳鋼。實驗用介質為30#機油,所用的迷宮螺旋體幾何參數見表1 。