南京安(ān)維士傳動技術股份有限公司高級工程(chéng)師 柴豐(fēng)進
1.齒輪箱的軸端密(mì)封
風電齒輪箱中的齒輪和軸承在運轉過程需要潤滑油進行潤滑,故而必須考慮潤滑(huá)油的密封,防止潤滑(huá)油泄(xiè)露汙染環(huán)境甚至造成故障。
由於風電齒輪箱中的齒輪和軸承運轉時,會(huì)使油溫(wēn)升高,同時存在箱內外不均的氣壓,潤滑油很容易發(fā)生漏油、甩(shuǎi)油等(děng)問題。為(wéi)了減小(xiǎo)泄露(lù)損失,保證齒輪箱高效工作,常見的一種齒輪箱(xiāng)的軸端密封就是非接觸式迷宮密封(fēng)。
2.迷宮密(mì)封的(de)原理
迷(mí)宮密封是在(zài)轉軸周(zhōu)圍設若幹個依次排列的環行密封齒,齒與齒之間形成(chéng)一係列截(jié)流間隙(xì)與膨脹(zhàng)空腔,被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生(shēng)節(jiē)流效應而達到阻漏的目的。流體通過迷宮產生阻力並使其流量減(jiǎn)少的機能稱為“迷宮效應”。對液體,有流體力(lì)學效應,其中包括水力磨阻效應、流(liú)束收縮效應;對氣體,還有熱力學效應,即氣體在迷宮中因壓縮或(huò)者膨脹而產生的(de)熱轉換(huàn);此外,還有“透氣效應”等。而迷宮效應則是這些效應的綜合反應。
圖(1)流體通過(guò)迷宮產生節流效應
由於迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙,無固體接(jiē)觸,毋須潤滑,並允許有熱膨脹(zhàng),適應(yīng)高(gāo)溫(wēn)、高(gāo)壓、高轉速頻率的(de)場合,這種密封形式被廣泛用於汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓(gǔ)風(fēng)機的(de)軸端和各級(jí)間的密封,其他的動密封的前置密封。
3.迷宮密封的常見形式
理想的迷宮流(liú)道模型,它是由(yóu)一個個環形齒隙和齒間空腔串聯而(ér)成的。實際設計的迷宮密封有(yǒu)各種形式,如圖(2)所示。
圖(2)迷宮密封的常見(jiàn)形式
4.迷宮結構的密封(fēng)效果
由於風電齒輪箱的潤滑油是液態流體,潤滑(huá)油經過迷宮結構時,主要受摩阻效應(yīng)和流(liú)束收縮(suō)效應影(yǐng)響。
摩阻效應是(shì)指泄漏液體在迷宮(gōng)中流動時,因液體粘性而產生的摩擦,使流速減慢流量(liàng)(泄漏(lòu)量)減少。簡單(dān)說來,流體沿流道的沿程摩擦和局部磨(mó)阻構成了磨阻效應,前者與通道的長度和截麵形狀有關,後者(zhě)與(yǔ)迷宮的彎曲數和幾何形狀(zhuàng)有關。一般是:在流道截麵一定的情況(kuàng)下,當流道長、拐彎急、齒頂尖時,壓差損失顯著,泄(xiè)漏量減小。
流束收(shōu)縮效應是指流體通過迷宮縫口,會因慣性的影響而產生收縮,流束的截麵減小,主要受縫口麵積影響。
因此(cǐ),要想(xiǎng)達到良好的(de)密封(fēng)效果,迷(mí)宮密封(fēng)結構應設計合理的環齒密封,使得液體經過(guò)的迷宮滿足(zú)縫口小、流道長(zhǎng)、拐彎急、齒頂尖的特點。
5.其他影響因素
風電齒輪箱的軸端密封的實際(jì)密封效果不僅與密封結(jié)構相(xiàng)關,還與潤滑油量、油壓、回油結構(gòu)以及內外(wài)腔氣壓差等相關。因此,為保證齒輪箱的軸端密封,除了應設計良(liáng)好的密封結構,還應(yīng)控製合適的油(yóu)量和油壓、保證潤滑油回油(yóu)通道(dào)順暢、采用合適的裝置平衡(héng)內外腔氣壓等(děng)。