α ———螺旋角,        (°)k ———壓頭系數(shù)

r ———螺旋軸半徑,   mm Δp ———壓差,Pa

d ———螺旋軸直徑,  mm qV ———體積流量,m3/s

　    迷宮螺旋泵和密封的主體部件是一對加工有相反螺紋的轉(zhuǎn)子和套筒,見圖1 。工作時,轉(zhuǎn)子隨軸轉(zhuǎn)動,套筒不動,介質(zhì)在蜂窩狀的間隙內(nèi)因處于強烈紊流狀態(tài)而產(chǎn)生了較大的摩擦力,該摩擦力在迷宮螺旋體的兩端產(chǎn)生較大的壓差,該壓差與體積流量之間有如下關(guān)系:

1. 螺旋套筒　2. 螺旋轉(zhuǎn)子　3. 介質(zhì)

圖1迷宮螺旋體結(jié)構(gòu)示圖

      用迷宮螺旋體的這一工作特性為液體加壓,便產(chǎn)生了迷宮螺旋泵。由于介質(zhì)的體積流量主要取決于螺紋深度,而螺紋深度一般較小,因此,迷宮螺旋泵屬于高揚程小流量的特種泵,在石油、化工等領(lǐng)域具有重要作用。式(1)中的k 受多種因素影響,很難通過理論分析方式得到,一般是根據(jù)經(jīng)驗或借助實驗得到。

       將迷宮螺旋體反裝,即讓其內(nèi)介質(zhì)的軸向流動方向與機械中的介質(zhì)泄漏方向相反,便形成了迷宮螺旋密封。由于壓差與轉(zhuǎn)速平方成正比,隨轉(zhuǎn)速的提高,密封能力顯著增加,因此,迷宮螺旋密封是一種適于在高速下使用的非接觸型動力密封,且使用時需配備停車或低速密封裝置。一般是將其與端面密封組合,用一段迷宮螺旋體在端面密封的端部產(chǎn)生一個反向壓差,使動、靜環(huán)在一定轉(zhuǎn)速下打開。這樣在低速下端面密封起主要作用,高速下迷宮螺旋密封起主要作用。動、靜環(huán)開啟時的轉(zhuǎn)速即為兩個密封交替的臨界轉(zhuǎn)速,該轉(zhuǎn)速值對于分析整個裝置的可靠性及使用壽命等起著重要作用。

       迷宮螺旋泵和迷宮螺旋密封的設(shè)計目前還停留在初級階段,這不可避免使得設(shè)計工況與實際工況間有一定偏差。真空技術(shù)網(wǎng)介紹了一種測定迷宮螺旋泵和密封實際性能的實驗方法,采用該方法除了可以得到迷宮螺旋泵的泵送特性曲線、迷宮螺旋端面組合密封交替工作時的臨界轉(zhuǎn)速以及迷宮螺旋密封的最大密封壓力外,還可間接得到壓頭系數(shù)k。

實驗裝置和設(shè)備

       實驗在臥式實驗臺上進行。迷宮螺旋泵與密封實驗器結(jié)構(gòu)見圖2 ,其主要部件包括1個主螺旋體、1個控制端面密封端面比壓的反螺旋體和1個端面密封裝置。實驗時將實驗器裝入實驗臺前部的實驗頭腔體內(nèi)。

圖2 　迷宮螺旋泵與密封實驗器結(jié)構(gòu)

       實驗器動環(huán)采用石墨滲漬酚醛樹脂,其余部件均采用普通碳鋼。實驗用介質(zhì)為30#機油,所用的迷宮螺旋體幾何參數(shù)見表1 。