浮动环动密封设计与泄漏量计算

DyRoBeS软件缘何受到中航工业、中国航发、中国航天、中国船舶、中国兵器、中国中车等等以及NASA、波音、GE、霍尼韦尔、罗-罗等国内外知名企业青睐？DyRoBeS轴承---转子动力学分析与设计软件以其参数化快捷建模、计算快速、精度可靠、功能丰富、后处理方便等诸多优势，成为轴承---转子动力学行业领域最为权威的软件，得到国内外用户的广泛认可和好评！

目前DyRoBeS轴承-转子动力学分析与设计软件共含有8大模块，分别是Rotor（转子动力学模块）、BePerf（径向滑动轴承性能模块）、ThrustBrg（止推滑动轴承性能模块）、GearLoad（齿轮啮合载荷模块）、RotorBal（转子动平衡模块）、SpiralGF（先进螺旋密封模块）、LabySeal（迷宫密封模块）、Carbon Ring Seal（石墨环密封模块），如下表1及图1所示。

表1 DyRoBeS软件八大模块汇总

图1 DyRoBeS软件模块图，红色框为本次推文重点介绍的Carbon Ring Seal模块

碳环密封，也叫浮动环密封，或者浮环密封，图2是某组合式浮环密封结构图。

图2 某浮环密封结构图

浮动环密封是靠高压密封油在浮环与轴套间形成油膜，节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧，将气体封住。因为主要是油膜起作用，故又称为油膜密封。在工作时浮环受力情况与轴承相似，所不同的是：轴承浮起的是轴，对浮环密封而言，由于浮环重量很小，故轴转动而在浮环与轴间隙中产生油膜浮力时，浮起的将是浮环，轴是相对固定的。

根据轴承油膜原理知道，如浮环与轴完全同心，则不会产生油膜浮力，如浮环与轴偏心，则轴转动时将会产生油膜浮力，这种浮力使浮环浮起而使偏心减小。当偏心减小到一定程度，即对应产生的浮力正好与浮环重量相等时，便达到了动态平衡。由于浮环很轻，因此这个动态平衡时的偏心是很小的，即浮环会自动与轴保持基本同心，这是浮环的特点。

图3 某浮环密封结构图

浮环密封的优缺点如下：

　　1) 密封结构简单，只有几个形状简单的环、销、弹簧等零件。多层浮动环也只有这些简单零件的组合，比机械密封零件少。

　　2) 对机器的运行状态并不敏感，有稳定密封性能。

　　3) 的密封件不产生磨损，密封可靠，维护简单、检修方便。

　　4) 因密封件材料为金属，固耐高温。

　　5) 浮环可以多个并列使用，组成多层浮动环，能有效的密封10MPa以上的高压。

　　6) 能用于10000～20000r/min的高速旋转流体机械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。对于某些流体机械，浮动环的适用转速高达60000r/min。

　　7) 只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非金属材料(如石墨)作浮动环，可以用于强腐蚀介质的密封。

　　8) 因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小，在、使机器有较高的效率。 浮环密封的缺点：密封件的制造精度要求高，环的不同心度和端面的不垂直度和表面不粗糙度对密封性能有明显的影响。此外，这种密封对液体不能做到封严不漏。对气体虽然可做到封严，但需要一套复杂而昂贵的自动化供油系统。

小编将向大家展示DyRoBeS软件中浮环密封的功能！

Carbon Ring Seal主要用于压缩机等设备中常用的碳环密封的泄流量计算。输入参数有：密封总宽度、轴外径、密封内径、高压侧压力值、低压侧压力值、转速、气体类型、温度、粘度、气体常数、偏心率。可以得到层流和湍流状态下的体积流量泄漏量和质量流量泄漏量。

图4 Carbon Ring Seal模块输入参数

以软件默认参数为例：

图5 输入参数

可以得到如下结果输出：

图6 石墨环密封泄漏量计算结果