<option id="ltiak"><p id="ltiak"></p></option>
      <ins id="ltiak"></ins>

          1. 壓縮機網 >雜志精華>正文

            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>

               【壓縮機網】密封潤滑一直是回旋容積式流體機械的老大難問題,渦旋式、羅茨式、螺桿式、齒輪式、滑片式等眾多主流結構形式,可補償的密封問題(接觸密封)均難理想解決,采用較多的主要是非接觸式的微間隙密封(效果有限),或者犧牲密封性能放棄補償,機械性能難以充分發揮。
             
              “行星式流體能量轉換結構”屬于一種容積式的回旋結構(結構原理詳見《壓縮機》雜志2019年第10期),其結構對稱、轉子同心旋轉、行星輥平動公轉,在冷卻(必要時可通過輸出軸、轉子、行星輥軸及行星輥形成冷卻道,后同)、密封、潤滑等方面均存在較理想的實施條件,雖看似復雜,但效果佳、磨損?。ㄐ行禽伓鄠€密封件分段輪流負責密封),在大流量、高壓差等方面具有較明顯優勢(圖1為軸向剖視圖,圖2為徑向剖視圖,圖3為工作腔輪廓線圖,圖4為行星輥橫截面輪廓線圖)。下面重點從主要密封件通過性、受力、控制、潤滑等方面做一些粗略性探討。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>

            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>

              一、密封件通過性分析:
             
              為增強密封效果及強度,M、D、G點密封件接觸密封處均進行了不同程度的倒圓處理,這會破壞相應型線,亦破壞了密封件在該“三點相遇”時的通過性(說明:若未指明,文中D點通指與D1、D2、D3、D4點相關的點,M點通指M1、M2點,G點通指與G1、G2、G3、G4點相關的點,后同)。
             
              “三點相遇”(圖7、圖8)出現在行星輥經過M1點的過程中,僅需在D1、M1、D2三個密封點中保留M1點的密封性能,即可確保D1、D2點密封件與M1點密封件之間相互避讓、平滑過渡(避免嚴重擠壓、碰撞)。下面就“三點相遇”、行星輥圓弧面(包括D點)密封件順利通過G點進入轉子腔槽做一些粗略探討(若未特別說明,行星輥上密封件的常態均為“常凸”,后同)。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
             
              1.D點運動特性
             
              圖5所示,結合圖3,行星輥D1點運動軌跡是以(a、b)為圓心、行星輥軸心軌跡半徑R1為半徑的圓(D2、D3、D4點軌跡圓的圓心分別為(-a、b)、(-a、-b)、(a、-b),半徑均為R1),D1點只負責從M1點到B1點這段定子內壁曲面的密封(第一曲線16對應的曲面),大約相當于定子內壁圓周的六分之一(D1點密封件磨損會大大降低)。
             
              在M1點時(轉子順時針旋轉,后同),D1點運動方向為其軌跡圓在M1點的切線方向(圖6),其速度v在橫坐標的分量為vx、縱坐標的分量為vy,為避免D1點與M1點的密封件之間出現強烈擠壓或碰撞,確保它們側向滑過(可適度擠壓),須適度控制它們之間接觸的方式及時機。
             
              2. M、D、G點密封件通過性
             
              由于M、D點密封件接觸面外形均不是理論型線,其接觸點均不是理論上的點,客觀上M、D、G三點只是近似的靠近,不可能真正三點合一的接觸,密封件之間的合理避讓尤為重要,當然,M、D點密封件接觸面的外形須合理設計。
             
              M1點從G1點過渡到D1點:G1點運動到M1點時(圖7),D1點密封件弧形接觸面可略低于M1點(視設計要求而定)、即D1點延時出現(避免兩點過早相遇),同時,被約束在G1點附近轉子腔槽內的D1點密封件(如滾針、密封角等)只能隨轉子的旋轉(順時針方向,后同)而逐漸被釋放,可確保D1點與M1點的密封件之間側向平滑過渡,避免正面接觸、擠壓;
             
              M1點從D1點過渡到行星輥凹面:此時D1點密封件型面需適度突破行星輥凹面,以免M1點密封件與行星輥凹面之間出現碰撞;
             
              M1點從行星輥凹面過渡到D2點:此時(圖8)M1、D2點密封件分別受定子內壁及行星輥凹面型線限制,密封點逐漸靠近理論位置,可大大提升通過性,確保其與M1點密封件之間側向平滑過渡;
             
              M1點從D2點過渡到G2點:此時須確保D2點密封件略高于G2點,以便M1點平滑過渡到G2點。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
             
              在行星輥經過M1點附近時(圖10),理論上至少存在雙重密封(進出口分別位于M1點兩側一定距離外),即M1點與行星輥凹面(第23曲線對應的曲面)之間的密封、D1點與第一曲線對應的曲面之間的密封、或D2點與第二曲線對應的曲面之間的密封,此時,只需保留M1點與行星輥凹面之間的密封即可,這為解決D1點、D2點密封件順利通過M1點密封件提供了便利條件。
             
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
              3.行星輥圓弧面密封件(包括D點)進入轉子腔槽的通過性
             
              若行星輥圓弧面密封件的常態為 “常凸”(突破行星輥圓弧面實際型線):
             
              轉子腔槽型線直徑略大于行星輥密封件常凸外沿直徑時,可確保行星輥圓弧面密封件順利通過G點,僅需在轉子腔槽內適當位置修正型線以確保密封效果;
             
              轉子腔槽型線直徑略小于行星輥密封件常凸外沿直徑時,須通過“液壓控制孔”對行星輥圓弧面密封件進行時時控制(詳見“密封件控制”),才能確保其順利通過G點。
             
              4.型線修正
             
              定子內壁M點附近、以及行星輥D點附近的理論型線均呈較尖銳的角度,不適宜密封件接觸點外形。為確保密封效果及通過性,M點及D點密封件接觸面外形須進行類似圓弧形的平滑處理(會突破其理論型線,如滾針等,圖9),但這又會導致密封件實際外形與對應密封面的理論型線之間不匹配,出現極小范圍的突破,所以必要時可對M點附近型線,以及D點附近行星輥凹面型線(或全部凹面)做相應修正(這里不深入探討任何具體的型線修正方案,后同)。另外:
             
              G1點附近轉子腔槽內壁型線適度修正,確保D1點密封件與M1點密封件之間側向、平滑過渡;
             
              G1點附近轉子圓周面型線適度修正,確保M1點密封件從G1點圓周面平滑過渡到D1點密封件;
             
              G2點附近轉子腔槽內壁型線適度修正,確保D1點密封件順利進入G2點附近轉子腔槽、并減輕D2點密封件與M1點密封件之間的擠壓強度;
             
              G2點附近轉子圓周面型線適度修正,確保M1點密封件從D2點密封件平滑過渡到轉子圓周面;
             
              轉子腔槽內壁適當位置型線修正(圖11),確保行星輥圓弧面在腔槽內的密封效果。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
             
              須注意的是,D點位于M點附近時(圖10),M點附近定子曲面對應曲線與D點附近行星輥凹面對應曲線之間相距極近、幾乎重疊,須避免密封件及其附件(滾針夾等,后同)對相關型面以及該部分型面相互之間的接觸擠壓。
             
              二、密封件
             
              作為流體機械,應用環境極其復雜,對密封件的要求各異,這里僅就滾針、密封片、密封角(D點)、密封塊、齒形密封條等做一些粗略性探討(圖12)。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
             
              對于行星輥圓弧面(圖3:第22、24曲線對應的圓弧面),其經過定子內壁底部圓弧面(圖3:第17、20圓弧線對應的圓弧面)時,行星輥圓弧面上每次均有1-3個密封件同時參與密封(圖13:滾針或密封片),每個密封件僅需負責極短距離的密封,密封效果好,磨損極小。
             
              1.滾針
             
              滾針是具一定自潤滑功能的圓柱體(必要時可增設軸向補償),可將滑動摩擦適度轉化為滾動摩擦,滾針最好與滾針護墊配套使用(滾針護墊上開設有潤滑油槽),既保護滾針又方便滾針潤滑,必要時可增設輔助滾針(控制潤滑油供應量,隔熱保護潤滑油)。若行星輥上滾針的常態設為常凸(凸出行星輥圓弧面),必要時需與滾針夾(圖12)配套使用,以便滾針及時回縮控制(及時凹進行星輥圓弧面,以免滾針與G點發送碰撞)。
             
              優點:滾動摩擦小,潤滑方便,對定子內壁面磨損小,方便在不同密封件之間(M點與D點)相互避讓、平滑過渡。對于大直徑流體機械結構,滾針內部還可開設冷卻孔。
             
              缺點:結構相對較復雜,滾針直徑不宜太小,較占用位置空間,制約整體布局;滾針與滾針槽(夾)口唇部內壁之間屬滑動摩擦,存在一定磨損,嚴重時會影響口唇部強度;滾針槽(夾)口唇部難以冷卻,高溫時會出現油污(少量油污對口唇部具保護作用),嚴重時可能會影響滾針轉到;滾針會對滾針槽(夾)口唇部頻繁擠壓,對材料強度要求較高。
             
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
              2.密封片
             
              密封片橫截面呈矩形,密封接觸面須適度倒圓,可用于M點、行星輥D點及圓弧面,必要時可增設軸向補償(菱封等),行星輥上的密封片須增設防脫卡(圖16),限制其外移程度,防止其過分脫出或脫離行星輥。
             
              優點:密封件本身結構簡單,成本低,密封效果好,控制容易,耐用。
             
              缺點:滑動摩擦相對較大,M、D點密封件接觸面外形可能因磨損而改變(嚴重時可能會影響密封效果),行星輥圓弧面密封片潤滑、控制較復雜(詳見“密封件控制”、“密封件潤滑”)。
             
              3.密封角
             
              密封角是D點專用密封件(圖14),設有防脫卡,其密封接觸面為圓形(與D點旁的兩條圓弧線相切),右側型線為行星輥圓弧面的理論圓弧線(須視情況而定),弧線長度須確保D1點密封件與M1點密封件之間側向、平滑過渡(避免密封角過早從卡槽外移);左側型線為行星輥凹面的理論圓弧線(須視情況而定),弧線長度須確保M1點密封件從D1點密封件平滑過渡到行星輥凹面。
             
              基于以上要求,應滿足條件:β<α,α為密封角右側圓弧線相對于行星輥軸心的夾角,β為密封角左側圓弧線相對于D1點軌跡圓心的夾角(圖14)。
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
             
              優點:結構簡單,方便M1點密封件與D1、D2點密封件之間側向平滑過渡,以及M1點密封件在D1、D2點密封件與行星輥凹面之間平滑過渡。
             
              缺點:加工、潤滑難度偏大,圓弧形接觸面可能會因長期磨損而變得尖銳,影響密封效果。
             
              4.密封塊
             
              密封塊主要應用于行星輥圓弧面(一個或多個),橫截面類似于矩形、或T型等,比普通密封片寬,可減少密封件數量,降低潤滑油消耗(潤滑油噴射量不易控制,可減少噴射次數),方便控制,不過。須注意密封塊過寬對其卡槽的側向擠壓,以及密封塊自身的側向強度。
             
              必要時,可在密封塊表面適當位置開設潤滑油噴口、壓力平衡孔等。
             
              5.齒形密封條
             
              齒形密封條是一種外沿呈齒形狀的弧形密封條(圖12),可在行星輥軸向進行補償,在徑向上可視情況確定是否進行補償。是行星輥圓弧面的第一道密封件(圖15、圖16),既負責行星輥端面的密封,又負責行星輥圓弧面密封件之間在端部空隙處(徑向移動產生的空隙)的密封。
             
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
            行星式流體能量轉換結構密封難點分析<一>
              6.行星輥端面密封
             
              行星輥端面位置有限,情況復雜,在密封方面需要同時考慮到:行星輥端面四周密封(包括齒形密封條)、行星輥端面潤滑油道、至行星輥內部的潤滑油通道、密封件液壓控制油道、端面潤滑油保護墻(密封條)。對于發動機,必要時還可能設置多道潤滑油保護墻。當然,行星輥端面密封、潤滑需視具體情況而定,圖15、16屬于在密封、潤滑、冷卻、控制等方面的示意圖。

            來源:本站原創

            標簽: 能量轉換流體行星  

            網友評論

            條評論

            最新評論

            今日推薦

            av在线看