谈风电齿轮箱中的迷宫密封 | 安维士

　　

　　风电齿轮箱中的齿轮和轴承在运转过程需要润滑油进行润滑，故而必须考虑润滑油的密封，防止润滑油泄露污染环境甚至造成故障。

　　

　　由于风电齿轮箱中的齿轮和轴承运转时，会使油温升高，同时存在箱内外不均的气压，润滑油很容易发生漏油、甩油等问题。为了减小泄露损失，保证齿轮箱高效工作，常见的一种齿轮箱的轴端密封就是非接触式迷宫密封。

　　

　　

　　迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。

　　

　　流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应；对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换；此外，还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合反应。

图(1) 流体通过迷宫产生节流效应

　　

　　由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和各级间的密封，其他的动密封的前置密封。

　　

　　

　　理想的迷宫流道模型，它是由一个个环形齿隙和齿间空腔串联而成的。实际设计的迷宫密封有各种形式，如图(2)所示。

图(2) 迷宫密封的常见形式

　　

　　

　　由于风电齿轮箱的润滑油是液态流体，润滑油经过迷宫结构时，主要受摩阻效应和流束收缩效应影响。

　　

　　摩阻效应是指泄漏液体在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量（泄漏量）减少。简单说来，流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应，前者与通道的长度和截面形状有关，后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。一般是：在流道截面一定的情况下，当流道长、拐弯急、齿顶尖时，压差损失显著，泄漏量减小。流束收缩效应是指流体通过迷宫缝口，会因惯性的影响而产生收缩，流束的截面减小，主要受缝口面积影响。

　　

　　因此，要想达到良好的密封效果，迷宫密封结构应设计合理的环齿密封，使得液体经过的迷宫满足缝口小、流道长、拐弯急、齿顶尖的特点。

　　

　　

　　风电齿轮箱的轴端密封的实际密封效果不仅与密封结构相关，还与润滑油量、油压、回油结构以及内外腔气压差等相关。因此，为保证齿轮箱的轴端密封，除了应设计良好的密封结构，还应控制合适的油量和油压、保证润滑油回油通道顺畅、采用合适的装置平衡内外腔气压等。