迷宮密封（labyrinth seal）是指轉動零件和固定零件之間有許多曲折的小室使泄漏減小的密封。是理想的迷宮流道模型。
是在轉軸周圍設若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而達到阻漏的目的。
基本介紹
- 中文名：迷宮密封
- 外文名：labyrinth seal
- 熱力學特殊：理想的迷宮流道模型
- 流量Q公式：Q=CcCdA
概念,密封機理,摩阻效應,流束收縮效應,熱力學效應,透氣效應,
概念
轉動零件和固定零件之間有許多曲折的小室使泄漏減小的密封。迷宮密封是在轉軸周圍設若干個依次排列的環行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產生節流效應而達到阻漏的目的。
由於迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，並允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用於汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風機的軸端和各級間的密封，其他的動密封的前置密封。
密封機理
流體通過迷宮產生阻力並使其流量減少的機能稱為“迷宮效應”。對液體，有流體力學效應，其中包括水力磨阻效應、流束收縮效應；對氣體，還有熱力學效應，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產生的熱轉換；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，所以說，迷宮密封機理是很複雜的。
摩阻效應
泄漏液體在迷宮中流動時，因液體粘性而產生的摩擦，使流速減慢流量（泄漏量）減少。簡單說來，流體沿流道的沿程摩擦和局部磨阻構成了磨阻效應，前者與通道的長度和截面形狀有關，後者與迷宮的彎曲數和幾何形狀有關。一般是：當流道長、拐彎急、齒頂尖時，阻力大，壓差損失顯著，泄漏量減小。
流束收縮效應
由於流體通過迷宮縫口，會因慣性的影響而產生收縮，流束的截面減小。設孔口面積為A，則收縮後的流束最小面積為
，此處
是收縮係數。同時，氣體通過孔口後的速度也有變化，設在理想狀態下的流速為U,實際流速比U小，令
為速度係數，則實際流速
為： =
於是，通過孔口的流量Q為：Q=
式中
=α（流量係數）
迷宮縫口的流量係數，與間隙的形狀，齒頂的形狀和壁面的粗糙度有關。對非壓縮性流體，還與雷諾數有關；對壓縮性流體，還與壓力比和馬赫數有關。同時，對縫口前的流動狀態也有影響。因此在複雜型式的迷宮裡，不能把一個縫口的流量係數當作所有縫口的流量係數。根據試驗，第一級的流量係數小一些，第二級以後的縫口流量係數大一些，一般流量係數常取1。但是尖齒的流量係數比1小，約在0.7左右，圓齒的流量係數接近於1，通常取α=1，計算的泄漏量是偏大。
熱力學效應
理想的迷宮流道模型，它是由一個個環形齒隙和齒間空腔串聯而成的。氣體每通過一個齒隙和齒間空腔的流動可描述如下：在間隙入口處，氣體狀態為
，
和零開始，氣體越接近入口，氣流越是收縮和加速，在間隙最 小處的後面不遠處，氣流獲得最大的速度；當進入空腔，流速截面突然擴大，並在空腔內形成強烈的旋渦。從能量觀點來看，在間隙前後，氣流的壓力能轉變為動能。同時，當溫度下降（熱焓值h減小），氣體以高速進入兩齒之間的環行腔室時，體積突然膨脹產生劇烈旋渦。渦流摩擦的結果，使氣流的絕大部分動能轉變為熱能，被腔室中的氣流所吸收而升高溫度，熱焓又恢復到接近進入間隙前的值，只有小部分動能仍以余速進入下一個間隙，如此逐級重複上述過程。
透氣效應
在理想迷宮中，認為通過縫口的氣流在膨脹室內動能，全部變成熱能。也就是說，假定到下一個縫口時的漸近速度等於零，但這只是在膨脹室特別寬闊和特別長時才成立。在一般直通迷宮中，由於通過縫口後的氣流只能向一側擴散，在膨脹室內不能充分的進行這種速度能(動能)向熱能的能量轉換，而靠光滑壁一側有一部分氣體速度不減小或者只略微減小，直接越過各個齒頂流向低壓側，把這種一掠而過的現象稱為 “透氣效應”。
