外驱动式中间旋转环机械密封设计

针对旋转机械轴向端面密封在高速和低速状态时密封的低稳定性问题,应用TRIZ 创新理论,并结合解决物理矛盾的空间分离原理,提出一种外驱动式中间旋转环机械密封设计方案。该设计方案在密封端面的动环和静环之间设置由外置动力源驱动的中间旋转环,实现了动、静环密封面之间相对转速的主动控制。实验结果表明,外驱动式中间旋转环机械密封改善了机械密封在高速和低速状态下的稳定性,可满足不同工况下的密封要求;该机械密封泄漏量虽有所增大,但在允许的范围内。     

高速高压下的密封装置在深孔钻床上的应用

机械密封装置中以旋转件的密封最为复杂,尤其在高速高压条件下更为困难。本人提供的密封装置(见图1)是联接在驱动钻杆旋转的钻杆箱主轴的后端上,为满足最高转速为8000r/min,冷却液最高压力为10MPa,加工Φ3mm 深孔的设计要求,需要考虑冷却液通过旋转的主轴孔向切削区流动的情况下,在补偿动环9和非补偿静环10之间的相对滑动上,产生并保持一种弹性油膜构成的密封接合。除此之外,补偿动     

机械密封动环结构动力学特性研究与试验分析

旋转设备在运行中,传动轴的转动会导致机械密封摩擦副的接触端面发生振动。为研究接触端面振动对密封性能的影响,以某型号机械密封的摩擦副为研究对象,运用SolidWorks对机械密封的动环进行有限元建模,采用ANSYS Workbench对机械密封的动环进行结构动力学分析,分析发现:动环在1阶、2阶、3阶模态频率下会产生径向产生相对扭转;在4阶、5阶模态频率下动环两边向圆心方向发生弯曲;在6阶、7阶模态频率下密封面沿径向摆动;在8阶模态频率下端面产生相对拉伸;在9阶、10阶模态频率下端面处整体产生很大的形变。依据有限元分析结果取第1阶模态频率,通过机械密封试验台进行验证。结果表明:电机转动引起的机械密封低频共振使得动环外径处磨损严重,摩擦面大小不一且不连续;配合在轴上的静环几乎不受振动的影响,其磨损面相对均匀。机械密封动环的结构动力学分析,对减少机械密封的泄漏量,延长机械密封的使用寿命均具有重要意义。     

一种泵用机械密封型式及其应用

机械密封是靠弹性元件(如弹簧)和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触端面上产生适当的压紧力,使动环和静环的接触端面紧密贴合,端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。据此原理介绍一种简易而有效的泵用机械密封,其结构见图1:     

机械密封初探

机械密封是一种旋转轴用动密封,通常又称端面密封,它靠两个密封元件动环和静环之间的光洁而平直的端面相互贴合,并且在相对转动下由弹性元件,辅助密封圈等构成的轴向缓冲机构而构成密封的装置。机械密封一般有四个密封处(见图1):其中三处静密封,它们是:密封压盖与壳体接触面处,静环与密封盖接触处,动环与旋转轴之间,这三处都是靠加密封垫或胶圈来密封。一处动密封,靠动、静环端面的紧密贴合来达到密封的目的。     

剖分式机械密封传热及耦合变形的数值研究

为研究剖分式机械密封变形规律,建立剖分式机械密封三维传热模型,计算剖分环端面摩擦热、摩擦热分配系数及对流换热系数,研究主轴转速、冲洗量对剖分环温度场、热变形及热-力耦合变形的影响,同时分析箍紧力对剖分环热-力耦合变形的影响。研究结果表明:温度最高点位于密封端面内径侧,且碳石墨剖分静环的密封端面温度比碳化硅动环的高,密封端面和分型面在温度场作用下产生正锥度变形,而箍紧力可以减小密封端面及分型面的变形;剖分动静环的端面和分型面热变形锥度随转速的增大,均呈现增大趋势,端面的耦合变形锥度也随之增大;冲洗量增大,剖分动环端面和分型面热变形锥度减小,端面耦合变形锥度减小,剖分静环变形规律相反;箍紧力增大,剖分动环、静环端面耦合变形锥度增大。     

船舶艉轴机械密封温度场与热变形分析

船舶艉轴机械密封在运转时,密封环端面温度的分布及热变形对密封的泄漏有重要的影响。为了提高机械密封的密封性,采用有限元分析方法,运用整体法和分离法对机械密封的动、静环的温度场、热变形进行分析,研究在不同主轴转速下端面温度的变化情况。分析表明:机械密封端面的最高温度出现在接触区域的中间,并向内、外两侧递减;端面摩擦热与主轴的转速有密切的关系,转速越大,产生热量越多,温度越高;密封环的导热系数也对端面温度也有影响,导热系数越高,端面最高温度会越低;端面热变形量内径处大于外径处。     

机械密封热变形研究进展

机械密封是旋转机械中常用的一种轴密封,受力情况复杂,工作条件非常恶劣,介质压力和弹簧力的作用使得密封端面产生机械变形,端面容易呈现局部接触,当机械密封动环以高速旋转时,端面间的接触摩擦和端面对液膜的粘切作用而产生热,引起密封端面温升和热变形.端面热变形是密封失效的主要原因之一.从密封环温度场、变形、耦合变形、优化等方面综合评述了机械密封热变形的研究现状,分析存在的问题,最后指出进一步的研究方向.     

基于热力耦合的镶嵌式机械密封端面变形分析

以镶嵌式机械密封为研究对象,通过受力分析和热传导方程,将热、力两个物理场进行耦合求解,建立机械密封动环组件热力耦合仿真模型。基于热力耦合模型计算不同应力情况下端面变形量和不同过盈量下的结合面接触应力、端面变形量,并分析动环厚度对端面温度场、应力分布以及端面变形量的影响。结果表明,热应力对端面变形的影响大于结构应力,故不能忽略热应力对机械密封组件的影响;动环过盈量增大使得端面变形量和结合面接触应力逐渐增大,动环厚度的增大使得最大温度呈下降趋势,最高温度出现在动环内径处,端面间隙由收敛型转变为发散型。因此,在对机械密封结构进行设计时,采用较小的过盈量和动环厚度,可以减少动环端面的变形量。     

流体静压式核电站主泵二级密封由接触式到非接触式转变的密封性能分析

利用ANSYS对流体静压式核电站主泵密封的第二级密封动环组件建模,计算得到密封环在高压下的变形情况,通过Fluent对核电站主泵第二级密封在高压情况下端面流场建模,得到密封端面流场的压力分布、速度场及密封的开启力和泄漏量.计算模拟了机械密封环的端面变形及机械密封由接触式机械密封转变为非接触式机械密封过程.结果表明,核电站主泵的第二级密封的动环组件在第一级密封失效的情况下会通过变形形成收敛面非接触型机械密封,并能在工况要求的情况下正常工作.