醋酐装置高速泵机械密封的设计

针对醋酐装置高速泵转速较高(密封端面线速度大于25m/s),动部件产生的离心力较大,输送介质的特殊性(有毒、易挥发、强腐蚀)以及密封腔温度较高且介质易汽化等特点,设计了静止式平衡型机械密封。计算了端面摩擦热,为提高换热能力将动环设计为辅助螺纹泵送环。现场运行表明,主泵运转时该泵送环可以为隔离液提供合适的泵送压力,提高隔离液的循环速度及时带走密封面的摩擦热,满足机械密封冷却和润滑的要求。     

气体静力密封的设计

普通机械密封属于接触式端面密封,其端面压紧力大于推开力,端面之间的润滑处于边界润滑或半液体润滑状态。受控膜机械密封属于非接触式端面密封,其端面间隙(流体薄膜)控制在某一定值下运行。此时,端面压紧力等于推开力,端面之间具有一层完整的连续的流体薄膜。根据建立流体润滑方式的不同,受控膜机械密封可分为流体静力式及流体动力式两类。从摩擦副端面流体膜是液体膜还是气体膜,又     

双端面机械密封使用故障分析

双端面机械密封是一种应用较为广泛的密封形式,主要应用在工业生产中输送易燃、易爆、有毒、有害等介质的设备上。以实际使用时出现的典型故障为例进行分析,阐述了在解决实际问题的过程中,密封辅助系统冲洗方案的选择与隔离液压力及循环效果等因素对密封寿命和安全性的影响。对密封端面进行了受力分析,并根据API682标准对密封辅助系统布置方案Plan23+52的应用参数进行了分析和优化。结果表明:除了密封本身设计缺陷以外,引起密封失效的主要原因多为忽视密封辅助系统的重要性,导致其无法为密封提供不间断的冷却润滑流体,无法保证密封在良好的环境下运行。而经过优化后的密封辅助系统能保证双断面机械密封长时间连续平稳地运行。     

波度端面机械密封热流体动力润滑性能分析

基于流体润滑理论,考虑润滑液膜空化现象和润滑液膜与密封环之间的热传导作用,建立波度端面机械密封三维流固热耦合模型,采用SUPG有限单元法求解广义雷诺方程、能量方程和热传导方程,计算端面液膜压力、开启力、泄漏率、摩擦因数等参数,对比分析密封热流体动力润滑(THD)和流体动力润滑(HD)密封特性。结果表明:随着转速、密封压力、波幅、波数的增加,开启力和泄漏率增加,摩擦因数减小;随着坝宽比、初始膜厚的增加,开启力和泄漏率减少,摩擦因数增加。热效应对密封性能影响显著,随着端面摩擦热升高,润滑液膜压力降低。     

超高速涡轮泵机械密封热弹流润滑特性研究

以超高速涡轮泵用机械密封为研究对象,针对超高速工况下密封界面多场耦合变形行为和热弹流润滑特性不明等问题,建立密封动静环和润滑液膜的耦合数学模型,研究不同转速和密封压力下的密封界面润滑特性和端面变形行为,分析相应的密封性能变化规律。结果表明：超高速工况下密封端面产生沿泄漏方向收敛的液膜间隙,密封动环的高温热变形是主因;随密封压力的增大,液膜间隙的收敛角减小,最大膜厚和泄漏率增大,端面温升明显减小;随着转速的增大,液膜间隙的收敛角、端面温升和泄漏率增大,摩擦扭矩减小。建立的流固热力耦合模型可为超高速涡轮泵用机械密封端面的优化设计提供理论指导。     

大型水泵导轴承端面密封研究

从理论上推导了大型水泵油润滑导轴承端面密封泄漏量计算公式。通过实例计算了端面密封的泄漏量和排漏水量,根据结果分析了造成油润滑导轴承浸水受损的端面密封失效原因。提出了保证端面密封可靠性的措施。     

一种大轴径双浮动端面密封试验装置的研制

介绍了一种用于模拟泥水工况下运行的大轴径双浮动端面密封试验装置，分析了密封试验装置的研制背景，描述了试验腔体的结构组成、工作原理，以及循环系统的方案设计和操作流程。该试验装置设计合理，结构可靠，既能同时模拟测试2套双浮动密封在泥水环境下的运行工况，又保证了密封处于良好的润滑环境，为相关密封试验装置的设计提供了借鉴。     

多相介质泵用高压密封设计及性能分析

针对多相介质泵用机械密封运行特点,为避免介质含气量大范围波动而影响密封端面润滑膜的稳定性,开展高压双端面机械密封结构和端面槽型设计,通过变形校核证明结构设计合理。建立密封端面深槽流体润滑模型,采用数值计算方法进行求解,分析不同开槽面积比的圆弧型槽的端面泄漏量、开启力等主要密封性能随工况参数的变化规律。结果表明：高压状态下,密封端面开深槽能有效改善端面润滑状态;端面泄漏量和开启力随着开槽面积比的增大而变大,同时压力越大,端面泄漏量和开启力也越大,但转速对端面泄漏量和开启力的影响不大。对设计的密封进行台架性能试验验证,获得的密封端面泄漏量变化规律与数值计算结果趋势保持一致。     

高参数深槽热流体动压机械密封特性计算

综合考虑高参数深槽热流体动压机械端面密封中密封面粗糙度影响、密封环的变形和热传导、端面摩擦生热、端面液膜润滑与承载以及微凸体接触承载等物理过程间的相互作用，提出了适用于真实粗糙表面的高参数深槽热流体动压机械密封的特性计算方法，并对圆弧槽面密封的特性进行了计算，理论计算结果与E．Mayer的试验结果在规律上一致。     

FTL65-31离心制冷机密封事故分析

FTL65-31离心制冷机是我厂用来冷却CaCl_2水溶液的设备。该机的结构特点是:叶轮主轴采用特殊的双端面静止式机械密封,机内各段采用单面迷宫密封。用设计压力为0.2～0.3kg/cm~2的40号冷冻机油进行强制循环冷却与润滑,在机械密封腔外的夹套中采用-2℃的冷冻盐水进行间接冷却。     

喷油润滑型激光脸机械密封试验研究

针对航空发动机附件机匣传动轴端机械密封易提早失效的问题,提出在其端面开设激光脸槽型的改进方法,采用试验手段研究在喷油润滑条件下,激光脸机械密封的摩擦磨损特性、热特性及泄漏情况。自主设计可模拟喷油润滑工况的机械密封试验工装,定制可进行润滑油加热的集成型液压站作为辅助系统,分别进行变工况运转试验和长时稳态工况试验。结果表明：在变工况以及稳态工况运转条件下运转后动、静环端面均无明显磨损;在介质温度较为稳定的情况下,动环和轴套温度均能保持稳定;在整个试验过程中,机械密封均无泄漏发生,表明激光脸机械密封在喷油润滑工况下具备良好的热特性和密封效果。     

LaserFace液体润滑端面密封性能研究

LaserFace液体润滑端面密封(LF-MS)能提供全膜润滑,密封寿命得到延长,可以应用于几乎所有清洁液体介质润滑的场合,特别适用于易汽化介质等苛刻工况。针对LF-MS,采用混合接触理论,建立了其二维数学分析模型,通过液膜压力分布和液膜速度场的分析揭示了LF-MS的工作机理,对比分析了等深和变深动压槽LF-MS、普通平面端面密封及含矩形引流槽端面密封等4种不同端面结构机械密封的性能。结果表明:LF-MS具有端面动压效应好、摩擦系数低及液膜刚度高的优点,综合性能明显优于普通端面密封和含矩形引流槽端面密封,且与等深动压槽相比变深动压槽对提高LF-MS的密封性能作用明显。     

无油润滑往复压缩机关键技术分析

分析了往复压缩机无油润滑技术的影响因素,指出活塞环及填料密封的无油润滑技术是实现压缩机无油润滑的关键。而压缩机工作过程中摩擦热的产生及导出是问题的核心,摩擦热能否及时导出决定了密封元件的使用寿命,其影响因素主要包括自润滑材料、密封压差、冷却条件、密封结构及活塞平均速度。     

基于分形理论的接触式机械密封端面摩擦热模拟计算

通过模拟计算,分析工作参数和端面形貌分形参数对接触式机械密封端面摩擦热的影响。基于机械密封端面接触分形模型,考虑密封端面摩擦热、摩擦系数、端面温度之间相互影响的关系,提出了密封端面摩擦热的耦合计算方法。对内流式部分平衡型机械密封端面摩擦热的影响因素进行了计算分析。结果表明,随着弹簧比压或密封流体压力的增大,密封端面摩擦热线性增大;随着转速的增大,密封端面摩擦热近似线性增大,且密封端面越光滑,摩擦热的增量越大;随着端面分形维数的增大或特征尺度系数的减小,密封端面摩擦热非性线增大,且随着密封端面趋于光滑,摩擦热的增幅变大。     

机械密封覆层端面开裂有限元分析

机械密封覆层端面是获得高性价比密封环的重要方向,然而覆层端面的开裂是其主要的失效形式。采用有限元分析软件,建立了机械密封热-结构耦合模型,综合考虑了端面变形、液膜反压和端面温度共同作用下对密封覆层端面的影响,得到了覆层表面和覆层与基体界面的应力分布,分析了覆层端面开裂的原因。研究结果表明:热载荷对覆层应力分布有显著影响,不容忽略;阻封流体的冷却作用有利于降低热载荷对覆层应力的影响;覆层表面最大拉应力、主界面最大切应力、侧界面最大切应力和最大法向拉应力是引起覆层端面开裂的主要因素。     

机械端面密封计算技术

本文综述了机械密封密封环温度场,密封环变形和密封端面摩擦润滑计算技术的国内外研究现状,介绍了常用的计算方法,并比较了它们的优缺点,指出采用有限元法计算机械密封密封环温度场和变形效果较好,机械密封端面摩擦润滑问题计算的关键是建立合理机械密封摩擦特性模型。     

基于COMSOL的高温双端面机械密封 热力耦合分析

针对输送高温气体介质的大轴径风机所采用的液体润滑双端面机械密封开展热力耦合分析研究,具有重要的工程实际意义。将动静密封环视为一体并采用参数化扫描功能对密封结构参数进行优化分析。研究表明:在高温、低压工况下,高温介质热传导对介质侧密封温度场的影响占主导;对介质侧的密封结构设计,不仅要从减少端面产热的角度出发,而且要对密封环进行有效地冷却降温。     

机械密封润滑状态及摩擦扭矩的研究

建立了考虑粗糙度作用并处于流体动压润滑状态下的机械密封理论模型。用理论模型可计算端面摩擦扭矩,并确定密封的润滑状态。以20~#机油为密封介质,测定实际的摩擦扭矩,对理论模型进行了实验验证。此外,还对影响密封端面润滑状态的因素进行了分析。     

外圆弧槽密封环热-结构耦合变形分析及参数优化

以外圆弧槽机械密封为研究对象,针对工况参数、密封环端面槽区的尺寸参数对密封环端面温度、变形的耦合影响,建立三维热-结构分析模型,分析密封环在热-力耦合作用下,工况参数、端面槽区的尺寸参数对密封环端面温度、变形的影响,并以端面温度、等效应力最小为准则,利用多目标驱动优化得到优化的槽区尺寸参数。结果表明:在密封面上开槽后,起到局部冷却作用,使端面温度沿径向非线性分布,其中在2个端面槽区中间最大,在槽区和密封端面靠外径边缘温度较低;端面上2个槽区的中间靠外径侧变形最大,轴向变形靠近内径最大。     

航空发动机轴承腔气液两相润滑机械密封性能分析

针对航空发动机轴承腔气液两相环境非接触式机械密封启动过程的磨损问题,提出高压侧具有引流槽、可实现零泄漏的润滑密封端面结构。基于雷诺方程建立润滑膜流场分析模型,求解计算具有动压-润滑组合槽的机械密封性能,并与普通螺旋槽机械密封进行了性能对比,讨论高压侧引入润滑槽对液膜厚度、液膜刚度、泄漏率以及摩擦性能的影响规律,通过高速性能试验及摩擦磨损试验验证计算的准确性和端面的减磨效果。端面结构在低速阶段的接触摩擦试验显示,具有组合槽的密封端面在相同的启停工况下端面摩擦因数可以有效降低50%～75%,高速性能试验结果显示,具有组合槽和仅有动压槽的机械密封在工况范围内均能保持理想的负泄漏率,说明气液两相润滑机械密封能够在工作环境中处于理想的泵送状态,实现了对润滑油的绝对密封效果。外侧深槽与动压浅槽组合的机械密封端面结构可以显著改善端面摩擦磨损状况,可为高速和超高速轴承腔气液两相机械密封端面减磨优化设计提供参考。