新型上游泵送机械密封端面型槽结构的参数化建模

参数化建模是上游泵送机械密封型槽结构设计和优化的有效保障。本文通过对型槽结构的分析提出了一种新型螺旋线与圆弧组合的上游泵送机械密封端面型槽结构,并基于CAD/AutoLISP开发了参数化建模设计软件程序。程序能够实现与GAMBIT/FLUENT等分析软件的快速对接,提高上游泵送机械密封端面型槽结构优化的效率,其方便功能扩展的程序开放性,也为上游泵送机械密封其他新型组合型槽的开发提供了技术支持。     

螺旋槽上游泵送机械密封性能影响因素分析

用解析方法分析了对上游泵送机械密封性能影响的操作因素和结构因素.边界压力、介质粘度、轴转速、非槽区液膜厚度等操作参数对密封性能有重要影响;开槽深度和螺旋角等结构参数对密封性能有重要影响.     

低压螺旋槽上游泵送气体端面密封零泄漏特性

采用有限差分方法,基于对螺旋槽端面气膜压力分布、流速分布和泄漏率变化的数值计算分析,探讨低压上游泵送螺旋槽气体端面密封实现被密封介质零泄漏的作用机制和变化规律。结果表明,螺旋槽上游泵送作用可在高压侧形成周向封闭的高于密封压力的高压流体环带,阻止被密封介质进入密封间隙,实现被密封高压介质的零泄漏,形成密封介质的完全的反向泄漏;泄漏率随转速、槽数和膜厚的增加先减小后增大,随槽深、螺旋角和槽台宽比的增加先增大后减小,随槽根半径增加而减小;当转速、膜厚和槽数达到一定值时,泄漏方向会发生改变;开启力随转速和槽数增加而增大,随着膜厚的增大而减小,随槽深、螺旋角、槽台宽比和槽根半径的增加呈先增大后减小的趋势。     

螺旋槽上游泵送机械密封密封特性数值计算

建立考虑机械密封端面径向锥度的理论模型。采用有限元法求解修正的雷诺方程,得出螺旋槽上游泵送机械密封端面间液体的压力分布,分析不同黏度下膜厚、端面径向锥度对密封特性参数的影响规律。结果表明,螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜压力呈三维凸形曲面;液膜厚度越大,开启力越小,液膜刚度系数在某点取得峰值;径向锥度越大,径向压力峰值、开启力和摩擦因数越小,泄漏率在某点取得最小值;综合考虑较小密封泄漏量和较小摩擦因数,径向锥度取值范围为-1.5×10-4β-0.5×10-4较适宜。     

螺旋槽型机械密封端面槽型几何参数优化研究

应用fluent软件对螺旋槽型机械密封润滑液膜特性进行了数值模拟,得到了润滑液膜流场的压力分布、泄漏量、液膜开启力;通过比较不同螺旋槽几何参数的密封特性,得到了较优的螺旋槽型几何参数值：槽数12、螺旋角0.3 rad、槽长比0.7、槽宽比0.7、槽深10μm。     

螺旋槽上游泵送机械密封摩擦特性试验研究

上游泵送机械密封是一种具有环保、长寿命、低能耗的高新密封技术,其应用前景将十分广阔。端面摩擦特性是决定上游泵送机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。对螺旋槽上游泵送机械密封的端面摩擦系数进行了试验研究,结果表明,随着端面比压的增大,摩擦系数快速减小,当端面比压增加到0.3 MPa之后,变成缓慢减小。当端面比压较小时,随着转速的增大,摩擦系数缓慢减小。当弹簧比压达到0.15 MPa左右后,转速对摩擦系数的影响非常小,可近似认为此时摩擦系数不随转速而变化。在槽型参数中槽深、螺旋角对端面摩擦系数影响较大,而槽数、槽宽比和槽长比对于端面摩擦系数影响较小。此研究结果为上游泵送机械密封的正确使用和设计提供依据。     

上游泵送密封研究

采用有限元法对三种不同槽型的上游泵送密封结构进行了研究,编制出了用于上游泵送密封设计的计算程序,利用计算程序对上游泵送密封槽型结构进行了优化;根据优化结果试制出三种槽型的上游泵送密封进行实验室试验。试验结果表明,优化设计出的三种上游泵送密封结构性能稳定可靠,能够实现微泄漏、微磨损,达到密封的长周期运行;三种密封结构相比,螺旋槽密封结构的综合性能比斜线槽和人字槽稍微好些。     

螺旋槽上游泵送机械密封摩擦系数的解析分析

上游泵送机械密封是一种具有环保、长寿命、低能耗的高新密封技术,其应用前景将十分广阔。端面液膜特性是决定上游泵送机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。主要依据流体雷诺方程和Muijderman无限窄槽理论,再用端面槽型因子对其进行修正,推导了螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜的径向压力分布、泄漏率、承载力、摩擦力、摩擦系数等液膜特性参数的计算公式,并重点分析了操作参数与槽型参数对端面摩擦系数的影响。研究表明,摩擦系数随转速和粘度增加而增加,随压力增加而减小。槽深H'=2.5、槽数Ng=10~18、槽宽比B=0.6~0.8、槽长比l=0.6~0.7时,密封环端面间摩擦系数较小,液膜特性较好,这时端面间间隙对摩擦系数几乎没有影响。此研究结果可为上游泵送机械密封的正确使用和设计提供依据。     

上游泵送机械密封端面压力测试的数值研究

以数值计算手段对上游泵送机械密封静环设置测压用引压管前后密封端面压力场和性能变化进行了研究,发现设置合适管径引压管对端面间液膜流场的干扰较小,测压方法有效;但随着引压管管径的增大,密封泵送量和开启力均减小,原密封工作状态发生变化,应通过力平衡计算对测量结果进行修正.     

螺旋槽上游泵送机械密封性能的解析计算

利用螺旋槽轴承的“窄槽”理论,计算分析了螺旋槽上游泵送机械密封的开启力、摩擦功耗和上游泵送速率等性能,给出了可用于该类密封设计的计算式。     

零逸出上游泵送密封特性分析及设计

零逸出上游泵送机械密封是指带缓冲流体系统的上游泵送机械密封，可以实现被密封流体的液相零泄漏和气（汽）相零逸出。借助无限窄槽理论对零逸出上游泵送机械密封进行了性能分析，并初步给出了该密封的设计步骤、方法及相关的设计内容，希望有助于指导该密封的工业开发、设计和应用。     

上游泵送机械密封在液化汽泵上的应用研究

针对液化汽泵现场工况条件,分析了泵用普通接触式密封存在的问题,开发设计出适用液化汽泵的零逸出上游泵送机械密封,工业应用结果表明,上游泵送机械密封可实现易挥发性介质的零逸出,且具有使用寿命长,运行费用低,安全可靠等优点。     

上游泵送机械密封在螺杆压缩机上的开发应用

针对丁二烯螺杆压缩机原用轴封存在密封介质泄漏严重、使用寿命短等问题，开发出油膜润滑上游泵送机械密封并成功应用在该机上，可有助于解决国内引进的同类机组密封泄漏问题。     

低温介质粘度对端面双螺旋槽动密封槽数优化的影响

以可压缩流体Reynolds方程为基础,采用有限元数值计算方法,对一种新型的双列螺旋槽机械密封在3种超低温介质工作状态下,等闭合力条件的密封槽数进行了优化计算,结果表明,不同粘度的介质下,以取得较高液膜轴向刚度为目标进行的槽数优化结果是不同的：介质粘度低,槽数应偏多;介质粘度高,槽数可偏少。这对不同粘度介质下的参数优化具有指导意义。     

上游泵送机械密封的研究开发与应用

分析了上游泵送机械密封的工作原理、结构型式、技术特征,并给出了其工业应用范围,有助于指导上游泵送机械密封的产品开发、工业设计和使用维护。