填料密封的泄漏機理形式

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被密封流體介質通過填料與運動間界面的泄漏機理有多種形式,常見的間隙泄漏機理、多孔泄漏機理、粘附泄漏機理和動力泄漏機理。前兩種與靜密封處的泄漏規律基本相同,而粘附泄漏時液體在往復運動配合處所特有的泄漏形式,動力泄漏機理是液體在回轉運動配合面軸向泄漏的一種形式。

1) 間隙泄漏機理

間隙泄漏機理指流體通過宏觀間隙發生泄漏,泄漏流體的流動遵循流體力學揭示的流體狹縫流動規律。盡管實際的流體泄漏途徑可能是曲折多變的,但宏觀效果上,可以認為流體是通過徑向間隙為C的環隙狹縫而實現泄漏的。該泄漏機理的物理模型簡潔,揭示了流體的粘度,流體在填料密封兩端的壓差,填料密封的軸向長度、徑向間隙的大小和軸的偏擺程度等對流體泄漏率具有重要影響,這與事實一致,對填料密封的設計和操作具有重要的理論指導意義。但對于實際的軟填料密封,當預測其泄漏率時,有效徑向間隙C的確定頗為困難,因為這一徑向間隙取決于具體的密封結構、填料性能和操作工況等。

2) 多孔隙泄漏機理

間隙泄漏機理從宏觀的角度出發,揭示填料密封的流體泄漏規律。但從微觀的角度考慮,多孔隙泄漏機理更接近事物的本質。多孔隙泄漏機理認為,密封構件的表面不可能是理想的光滑表面,其微觀表面形狀是凹凸不平的。許多凸峰和凹坑往往構成了不規則的相互連通的泄露通道,在流體壓差或毛細管的作用下,流體通過這些泄漏通道而實現泄漏。這通常是填料密封的主要泄漏形式。

3) 粘附泄漏機理

如果密封面的微觀凹陷是一些與泄漏方向垂直且又不連通的“溝槽”,這時只要密封填料與凸棱貼緊,即使軟填料未填密凹槽,旋轉運動時也不致發生泄漏。但是,在往復運動的情況下,則可能發生粘附泄漏。這是因為液體與固體表面的粘附作用,使微觀凹槽中留有少量的液體,被運動表面帶到外側,當密封表面返回運動時,被帶出的液體不可能原封不動地帶回,一定有少量液體被排留在外側成為漏液,其漏液隨往返次數和行程距離的增大而增多。

4) 動力泄漏機理

轉軸密封表面上留有的螺旋形加工痕跡,具有泵液作用,當軸轉動時,痕跡槽內的液體沿螺旋槽軸向流動,如果流動方向與泄漏方向一致,則軸的轉動造成了流體泄漏率的增加,且隨轉速的增高,泄漏加劇。這一泄漏機理即為動力泄漏機理。

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