端面密封的密封液净化

端面密封在使用过程中,密封液要被各种各样的机械杂质所污染,例如,摩擦副的磨损产物——磨损微粒,管道和管道附件的腐蚀产物、固体夹杂物以及从泵站和其它设备排出口而来的一些固体夹杂物等[1]。由于密封液中存在固体微粒,故使摩擦副接触表面的磨损增加了,于是,摩擦副的使用寿命也随之降低了[2～4]。     

表面强化镀层对高速轴承腔密封端面变形及摩擦磨损影响分析

为了揭示表面强化镀层有效改善高速轴承腔油润滑机械密封的耐磨性和稳定性机制，本文采用数值分析与试验相结合的方法，对端面镀Cr强化机械密封展开端面变形及摩擦磨损性能分析。通过热力耦合数值模拟分析了不同厚度Cr镀层摩擦副对端面温升、变形的影响，使用摩擦磨损试验机研究了相应摩擦副对摩擦系数和磨损量的影响，采用高速密封样机测试了端面温升、密封效果，探究了强化镀层密封端面摩擦磨损强化机理。结果表明：热力耦合作用下高速密封端面产生发散型变形，端面磨损以磨粒磨损为主，端面外侧出现局部黏着磨损；对比无镀层密封端面，Cr镀层端面变形小，温升低，更容易形成稳定的摩擦转移膜；适当增加Cr强化层厚度有利于降低端面温升，提高密封稳定性，高速轻载工况下较优镀层厚度约为0.15mm。本文研究结果可以为高速轴承腔油润滑机械密封材料选配和结构优化提供借鉴。     

机械密封摩擦副端面分形维数的优化

机械密封摩擦副接触端面的分形维数对摩擦副摩擦磨损特性和密封性能有着重要的影响。依据机械密封摩擦副端面接触分形模型和泄漏分形模型,分别研究了有利于减轻端面磨损的最优分形维数和基于允许泄漏率的最优分形维数。用数值计算方法得出了NHM70型机械密封摩擦副端面弹性接触面积比Are/Ar与分形维数D的关系曲线及泄漏率q与分形维数D的关系曲线。在自行设计的试验装置上,进行了NHM70型机械密封试验研究。通过理论计算和试验验证表明,在综合考虑磨损率、泄漏率和加工成本后,NHM70型机械密封软质环端面的最优分形维数为1.61。     

PTA浆料输送泵机械密封技术改造

原PTA浆料输送泵配置单端面机械密封,运行过程中机械密封泄漏频繁,影响生产的稳定性。分析认为密封端面因固体微粒摩擦升温,最终引起润滑液膜汽化破坏导致密封失效。通过实施增加螺旋密封或改用双端面机械密封的改造方案,使该泵的运行达到长期、稳定、安全、可靠的效果。     

基于分形理论的接触式机械密封泄漏模型

引言 机械密封基本性能主要包括密封特性(即泄漏率指标)和端面摩擦特性(即抵御摩擦磨损的能力).机械密封失效最重要和最直接的表现是在规定的工作条件下,机械密封在未达到规定的工作时间,就出现泄漏率超标现象.端面摩擦特性的好坏对机械密封的密封特性有着显著的影响.在摩擦副间建立流体摩擦工况、流体动压效应,可以改善端面摩擦特性,减小端面磨损.然而,改善端面摩擦特性所采取的措施,如减小端面比压,往往会给机械密封带来较大的泄漏损失,导致其泄漏率超标.为了减少物料流失、保护环境,以及防止因易燃易爆物料泄漏造成危害,充分考虑机械密封的密封特性,从理论上揭示运行过程中机械密封泄漏的影响因素,切实有效地控制机械密封泄漏率不仅是必要的而且是十分迫切的.     

机械密封摩擦副端面接触分形模

依据分形理论,研究了机械密封摩擦副端面间的真实接触状况,建立了机械密封摩擦副端面接触分形模型。得到了机械密封摩擦副端面微接触点的面积分布、临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲1真实接触面积的数学表达式。采用数值计算方法得到了GY70型机械密封摩擦副端面间的量纲1真实接触面积与端面比载荷的关系曲线。结果表明,真实接触面积随着密封端面比载荷的增加而近似呈线性增加;在相同比载荷下,真实接触面积随着特征尺度系数的增大而减小,随着分形维数的增大而增大,但当D达到167以后,随着D的增大而减小。机械密封摩擦副端面接触分形模型的建立,为研究机械密封摩擦副端面间的摩擦磨损性能和密封性能提供了依据。     

非接触式机械密封选型

基于现代流体动压理论,不断开发出新型的非接触式机械密封,与普通接触式机械密封相比,其可实现被密封介质的零泄漏甚至零逸出,彻底消除对环境的污染;同时,由于密封端面之间无直接的固体摩擦磨损而具有使用寿命极大延长、密封可靠性显著提高、运行维护费用显著下降、经济效益明显提高等优势,在国内外各种旋转流体机械上推广应用。     

新型上游泵送机械密封的性能研究

针对内径开槽的螺旋槽型上游泵送机械密封易于吸入固体颗粒而产生磨粒磨损的缺陷 ,研制开发出具有内外双密封坝的新型上游泵送机械密封端面结构。实验研究结果表明 ,新研制的双密封坝型上游泵送机械密封在密封性能、摩擦性能等方面明显优于普通的接触式机械密封 ,且与内径开槽上游泵送机械密封相比 ,其防固体颗粒能力大大提高。     

热油泵机械密封泄漏原因及对策

分析机械密封泄漏的主要原因,指出冷却系统结垢导致摩擦副端面温度过高是热油泵机械密封失效的根本原因,采取软化水夹套冷却和新增静环背冷等措施降低摩擦副端面温度,从而解决密封泄漏问题。     

螺旋槽干气密封环端面摩擦试验及其性能分析

干气密封环端面在启停阶段和由于制造装配误差等造成非正常运行时存在严重的端面接触摩擦,有必要对干气密封动静环进行摩擦学试验,从而分析并探讨其摩擦学特性。利用端面摩擦磨损试验机,选定合适的工况参数与相应的测试技术对螺旋槽干气密封环进行测试,研究不同工况下的摩擦学特性。结果表明:在特定工况下的试验中,螺旋槽干气密封端面存在明显的磨合现象;当工况从226 N、150 r·min~(-1)增大至1130 N、500 r·min~(-1)时,石墨环磨损量最大增加193.3%,摩擦系数最大降低22.3%,说明石墨环的自润滑性影响密封端面的摩擦性能;由于端面间螺旋槽的存在,石墨环内圈磨损大于外圈。试验结果可为今后端面摩擦学性能的优化提供依据。     

螺旋槽干气密封环端面摩擦试验及其性能分析

干气密封环端面在启停阶段和由于制造装配误差等造成非正常运行时存在严重的端面接触摩擦，有必要对干气密封动静环进行摩擦学试验，从而分析并探讨其摩擦学特性。利用端面摩擦磨损试验机，选定合适的工况参数与相应的测试技术对螺旋槽干气密封环进行测试，研究不同工况下的摩擦学特性。结果表明：在特定工况下的试验中，螺旋槽干气密封端面存在明显的磨合现象；当工况从226 N、150 r·min^-1增大至1130 N、500 r·min^-1时，石墨环磨损量最大增加193.3%，摩擦系数最大降低22.3%，说明石墨环的自润滑性影响密封端面的摩擦性能；由于端面间螺旋槽的存在，石墨环内圈磨损大于外圈。试验结果可为今后端面摩擦学性能的优化提供依据。     

机械密封失效原因及改进

机械密封又称端面密封,是一种密封效果好、使用寿命长的轴封装置,但由于使用条件苛刻,给机械密封的使用也带来了一定困难。本文结合实际,分析了机械密封损坏原因,介绍了如何选择摩擦副材质,浅谈了机械密封的改造和效益。     

石油化工行业泵用接触式机械密封力变形因素分析

接触式机械密封端面之间存在着直接的摩擦磨损,加之弹簧压力、密封流体压力、流体膜压力等对密封端面的作用,会出现泄漏,寿命缩短等不良状况,将严重影响密封的使用效果。为了满足长期运行、无污染、低能耗等现代化生产的客观要求,对其端面力变形的因素进行分析计算是十分必要的,尤其是石油炼化行业应用广泛的泵用机械密封,如催化裂化油浆泵、回炼油泵、常压塔底泵、初馏塔底泵、减压塔底泵、延迟焦化进料泵等。     

颗粒介质用机械密封热力耦合变形及摩擦磨损研究

在含有颗粒介质的工作环境中下,硬质材料配对机械密封环的热力耦合变形和摩擦磨损对机械密封的泄漏和使用寿命起着至关重要的作用。考虑动静环和颗粒介质的摩擦,试验测定了摩擦系数,建立了动静环热力耦合的有限元计算模型,研究了WC-Co硬质合金和无压烧结碳化硅（SSiC）陶瓷两种硬质材料密封的温度场和端面变形规律,分析了不同工况下的密封间隙变化规律。试验测试分析了密封环温度、磨损前后的泄漏及表面粗糙度,讨论了端面的磨损机理,验证了计算模型的准确性。结果表明：考虑动环磨粒摩擦热的有限元模型能准确地预测密封的温度和端面变形;耦合作用下动静环端面呈现外径脱离、内径贴合的变形,且变形差异程度随压差和转速的增大而加剧;变形导致端面磨痕分布不均匀,内径磨痕较严重。WC-Co硬质合金配对密封环的端面变形小、泄漏量小,高硬度WC颗粒对Co基体能产生很好的“阴影效应”,具有良好的耐磨粒磨损性能。SSiC陶瓷材料韧性差,易产生片状磨屑,形成过渡型磨粒磨损,材料耐磨性较差,泄漏量增加明显。在磨粒工况下,WC-Co硬质合金机械密封具有泄漏小、耐磨性强的特点。研究结果为颗粒介质中机械密封的材料应用及设计优化提供了参考。     

特殊工况机械密封试验研究

对机械密封在机械油不足的工况下进行性能试验研究,对比分析机械密封摩擦副宽度和密封环端面槽型对密封性能的影响。试验结果表明:减小密封端面宽度和改变密封环端面开槽均可以有效降低密封腔温升;端面刻有圆弧深槽的密封能在短时间内满足机械油不足的工况,但不能长时间适用于此工况;端面刻有月牙深槽的密封既能满足正常工况运转要求,又能承受较长时间机械油不足的特殊工况。     

浮环密封端面分形磨损预估模型及数值分析

针对航空发动机石墨浮环密封端面磨损问题,基于修正的分形接触理论及Archard磨损理论,从微观角度推导出石墨浮环密封端面的分形磨损预估模型,并采用文献实验数据验证模型的合理性。最后通过数值仿真方法分析研究表面形貌参数及工况参数对浮环密封端面磨损率的影响规律。研究结果表明：石墨浮环密封端面磨损率随着分形维数的增加,先增大后减小,当分形维数处于1.45～1.65时存在最小磨损率;当分形维数一定时,石墨浮环密封端面的磨损率随表面特征尺度、摩擦因数及浮环滑移速度的增大而增大;石墨浮环密封端面的磨损率主要与频率指数最小等级及后续的7个等级微凸体相关,其余微凸体对整个浮环密封端面的磨损率影响可忽略不计。     

机械密封端面摩擦副的许用[PV]值

机械密封由于本身所具有的优点近来已得到了越来越广泛的应用,而且随着回转式流体输送机械的不断发展,对密封性能和使用寿命也提出了越来越高的要求,尤其是在高压力、高转速的情况下,要保证机械密封具有良好的密封性能和长久的使用寿命,设计最佳摩擦工况和选择合适的端面摩擦副材料及机械密封结构就成了十分重要的一环。而决定端面摩擦工况和摩擦副材料及机械密封结构适用条件的最重     

大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封,采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形,对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明：大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形;改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形,密封性能参数因此产生显著变化;当面积比B=0.65～0.75时,大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能;辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响,l优选值范围为2.4～4.0 mm。     

大菱形孔端面密封力变形及密封性能分析

针对等深大菱形孔端面液体润滑机械密封,采用有限差分法求解等温及层流不可压缩二维Reynolds方程,获得液膜压力场。利用商用有限元软件计算密封环三维固体变形,对不同操作工况条件下和不同结构的密封环的力变形、摩擦扭矩、液膜刚度及泄漏率等性能参数进行了计算。结果表明:大菱形孔流体动压型机械密封端面产生周向波度和径向锥度变形;改变工况条件可使密封面形成收敛和发散两种不同的变形,密封性能参数因此产生显著变化;当面积比B=0.65~0.75时,大菱形孔端面密封可获得较好的密封性能;辅助密封圈O形圈位置l对径向锥度变形具有很大影响,l优选值范围为2.4~4.0 mm。     

密封环支撑边界条件对机械密封端面变形的影响

机械密封的密封环是通过辅助O形圈支撑在轴上或者密封腔内,不同的结构设计会改变密封环支撑边界。针对三种机械密封结构模型,利用ANSYS有限元分析软件,模拟机械密封摩擦副端面的变形,讨论了橡胶O形密封圈不同受力边界条件下机械密封端面变形的规律。研究发现当动环、静环均采用SiC时,在静态（结构分析）时,该三种不同支撑结构的摩擦副端面均形成发散间隙,端面变形受支撑边界接触应力的影响较大;热结构耦合分析发现其动环、静环端面间隙呈收敛间隙运转时,热边界条件影响更大。当动环采用石墨,静环采用SiC时,发现其端面间隙可能为收敛型也可能为发散型,这与支撑边界有关。故密封环支撑边界条件的不同会影响动环端面变形,同时动、静环材料的弹性模量对端面的变形有较大影响,从而会影响密封性能。该研究对机械密封设计有指导意义。