高壓水射流油管清洗噴頭旋轉(zhuǎn)動密封設計

高壓水射流油管清洗噴頭的關鍵是密封技術，密封失效不但會浪費水力能量，而且容易造成密封后部軸承的失效，從而影響整個噴頭的使用。常見的旋轉(zhuǎn)密封一般為O形圈密封或填料密封，由于水的潤滑性差，粘度低，隨著使用壓力及旋轉(zhuǎn)速度的不斷提高，摩擦副極易受損。而高壓水間隙密封機構則可以很好地解決這一問題。

間隙密封的機制是在固定件和運動件的接觸面設置一個很小的環(huán)形間隙，流體在通過這一環(huán)形間隙時，由于節(jié)流效應產(chǎn)生很大的流阻，從而減少了泄漏。在間隙中流動的流體遵循阻抗流動法則。我們在設計過程中，同時參考迷宮密封原理，在旋轉(zhuǎn)套上加工多道溝槽，進一步耗散流體的能量，增強密封效果。但這種密封機構仍不可避免地存在流體泄漏現(xiàn)象，經(jīng)研究認為，當泄漏量小于射流流量的10%時密封有效，否則判定為失效。密封部位泄漏量可由下式計算：

 公式(1)

公式(1)中：q —泄漏量，m³/s；
            C_e —修正系數(shù)；
           d —密封面中徑，m；
          μ —流體動力粘度，Pa•s；
           L —密封段長度，m；
           h —密封間隙高度，m；
         ΔP —密封兩端壓力差，Pa可由下式近似計算：

 公式(2)

公式(2)中：λ —阻力系數(shù)，與雷諾數(shù)有關；
           ρ —流體的密度，kg/m³；
             d_g —等效直徑，m可由下式近似計算：

 公式(3)

需要指出的是，應合理設計密封段直徑和間隙的高度，盡可能減少不必要的泄漏。密封段直徑越小，密封間隙就越小，泄漏就越少，但加工手段也會越復雜。同時，考慮裝配的靈活性因素，我們認為密封段直徑不大于10 mm，密封間隙取為0.002～0.005 mm是比較合適的。心軸上的溝槽尺寸暫時沒有可用的理論或經(jīng)驗數(shù)據(jù)，試驗后認為(0.5 mm×0.5 mm)是比較理想的。