Page 126 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 尹露, 等: 超临界二氧化碳高低齿梳齿密封动力稳定性研究 123

1 600 84
c 2 =0.4 mm c 2 =0.4 mm
1 200 c 2 =0.5 mm 72 c 2 =0.5 mm
Direct complex dynamic stiffness, H r /(kN/m) −400 0 Cross-coupled complex dynamic stiffness, h r /(kN/m) 48
c 2 =0.6 mm
c 2 =0.6 mm
800
60
400
36
24
−800
12
−1 200
−1 600 −12 0
−2 000 −24
20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260 20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260
Whirling frequency/Hz Whirling frequency/Hz
(a) Direct complex dynamic stiffness (b) Cross-coupled complex dynamic stiffness
11 700 11 700
10 800 10 800
Average direct damping, C avg /(N·s/m) 9 000 Effective damping C eff /(N·s/m) 9 000
9 900
9 900
8 100
8 100
7 200
7 200
6 300
6 300
5 400
4 500
4 500
c 2 =0.5 mm
c 2 =0.5 mm
c 2 =0.6 mm
c 2 =0.6 mm
3 600
3 600 c 2 =0.4 mm 5 400 c 2 =0.4 mm
2 700 2 700
20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260 20 40 60 80 100 120 140160 180200 220240260
Whirling frequency/Hz Whirling frequency/Hz
(c) Average direct damping (d) Effective damping

Fig. 12 Dynamic characteristics coefficients vs whirling frequency for different seal clearances
图 12 不同密封间隙动力特性与涡动频率变化关系
隙0.6 mm的116%~148%，频率依赖性随密封间隙的增 4 结论
大而减弱.
a. 高低齿梳齿密封的交叉复合刚度系数表现出
图13给出了不同密封间隙平均直接阻尼系数与
频率无关性且对有效阻尼系数影响较小，平均直接阻
密封腔室变化关系. 由上文可知，高低齿梳齿密封的
尼系数对其占主要影响.
交叉复合刚度系数对有效阻尼系数的影响可忽略，且
b. 不同涡动频率下传统梳齿密封与高低齿梳齿
各密封腔室(C1~C8)的平均直接阻尼系数皆随密封间
密封表现出不同的稳定性，即，涡动频率低于160 Hz
隙的减小而增大，所以整段密封的有效阻尼系数随密
时，传统梳齿密封的有效阻尼系数约为高低齿梳齿密
封间隙的减小而增大. 密封间隙越小，系统越稳定.
封的107%~649%；高于160 Hz时，高低齿梳齿密封的
有效阻尼系数约为传统梳齿密封的105%~113%；凸台
2 100
Average direct damping, C avg /(N·s/m) 1 500 在1个最佳值使密封系统稳定性最好；有效阻尼系数
1 800
宽度为5.13 mm的有效阻尼系数较高，且凸台宽度存
1 200
随密封间隙的减小而增大.
c. 高低齿梳齿密封泄漏量较传统梳齿密封约降
900
低了45.5%；凸台宽度5.13 mm、密封间隙0.4 mm时分
600
c 2 =0.5 mm
300
c 2 =0.6 mm
封泄漏量随密封间隙的减小而降低.
0 c 2 =0.4 mm 别较原始模型泄漏量降低约5%和19%；高低齿梳齿密
1 2 3 4 5 6 7 8
Seal cavity number
参 考 文 献
Fig. 13 Average direct damping vs seal cavity for different
seal clearances(160 Hz) [ 1 ] Chen Yuan, Jiang Jinbo, Peng Xudong, et al. Dynamic performance
图 13 不同密封间隙平均直接阻尼与密封腔室 of dry gas seals and analysis of interactions among its influencing
变化关系(160 Hz) factors[J]. Tribology, 2019, 39(3): 269–278 (in Chinese) [陈源, 江