深槽端面机械密封热流体动压特性的近似计算

建立了一个以过热水为工作介质、以平行端面为密封面的物理模型,给出了流体动压机械密封的端面密封面流量、端面温升、端面承载能力、端面摩擦功耗和膜压系数等性能参数的计算方法．通过验证,表明这种方法是可靠、合理的,可为进行类似条件下的密封研究提供一种参考。     

倾斜椭圆微孔端面机械密封的回吸现象及对泄漏量影响

目前研究成果直接或者间接表明机械密封端面加工孔或槽可能会产生间隙流体的回吸,从而减少泄漏量,回吸的现象和机理都需要深入研究。基于Fluent多相流空化模型,针对倾斜椭圆形微孔端面机械密封,建立了其中一个微孔周期的间隙流体的三维数值计算模型,通过改变内外径压差、转速等密封工况参数,研究了回吸现象产生的原因以及回吸现象对泄漏量的影响。首先,通过流动因子判定流动状态、网格无关性分析确定网格尺寸、和文献计算结果对照等,保证了计算模型的正确性。然后,通过数值模拟实验,在靠近泄漏侧微孔单元的r-θ平面流线图和密封间隙出口截面径向速度云图中直接观察到了回吸现象。随后,分析了r-θ平面的压力场、径向方向速度场,结果表明,由于微孔而存在发散间隙,因为动压效应引起出口附近的流体压力降低,低于了密封间隙出口压力,造成了间隙流体产生回吸现象。回吸现象因流体动压效应的增强而增强,而压力的降低将导致空化现象,空化效应阻止了回吸的增强。最后,通过分析外泄量和回吸量曲线,研究了回吸现象在不同内外径压差Δp和转速n下的变化规律。随着回吸现象的出现,泄漏量会出现明显的降低,甚至会出现零泄漏。可以利用倾斜微孔的回吸现象降低机械密封的泄漏量。     

流体动压柔性径向密封技术的研究与应用

环形柔性径向密封具有占用空间小、适应振动冲击工况、制造装配容易等优点,但长期以来仅限用于低速、低压的动密封场合,而且密封寿命较短。流体动压柔性径向密封则是在保持常规柔性径向密封优点的基础上,利用流体动压效应研制出来的新型径向流体动密封结构,它的出现使得柔性径向密封件的工作寿命有了大幅度提高,并且提高了密封面间的相对运动速度和密封腔室内外的工作压差。分别从流体动压油封、流体动压挤压型密封两方面介绍了流体动压柔性径向密封技术及其相应的研究与应用情况,并在对密封机理及已有研究方法进行阐述的基础上,提出了更为可行的"软弹流"数值迭代研究方法。国外的工程实际应用表明,流体动压柔性密封技术是一种高性能的密封新技术,它使得挤压型橡胶密封圈的最大密封压力和最大工作线速度分别高达35.0MPa、3.5m/s,而且特别适用于要求结构空间紧凑、磨砺性较强的恶劣工况场合,值得在国内橡塑密封件行业大力推广。     

工况自适应机械密封结构设计与试验

石油化工装置泵用机械密封多为正压单一流体膜设计 ,在装置启动或调节过程中 (过渡过程 ) ,密封腔压力将随装置当时操作条件变化而变化。如果装置抽空操作密封腔出现负压改变了机械密封动静环设计使用条件下的力平衡关系 ,摩擦副轴向可能仅受弹簧力和大气压力作用。如果大气压力作用产生的轴向力大于弹簧力会使摩擦副产生轴向位移 ,造成静环辅助密封圈脱离环座 ,诱发密封失效。过渡过程还可能诱发机械密封端面分离 ,原因在于过渡过程中密封腔压力下降 ,介质气化 ,密封配合面间的流体膜发生相变膜压的合力增大 ,推开密封面 ,也可能使气化后的密封面处于干摩擦状态 ,密封失效。为防止摩擦副整体位移 ,提出了利用波纹管有效作用直径同密封面的内外径相协调的设计结构 ,保证大气压力产生的轴向推力始终与弹簧推力同方向。同时 ,进行了理论分析和试验 ,证明结构可行     

工况自适应机械密封结构设计与试验

石油化工装置泵用机械密封多为正压单一体膜设计,在装置启动或调节过程中（过渡过程）,密封腔压力将随装置当时操作条件变化而变化。如果装置抽空操作密封腔出现负压改变了机械密封动静环设计使用条件下的力平衡关系,摩擦副轴向可能仅受弹簧力和大气压力作用。如果大气压力作用产生的轴向力大于弹簧力会使摩擦副产生轴向位移,造成静环辅助密封圈脱离环座,诱发密封失效,过渡过程还可能诱发机械密封端面分离,原因在于过渡过程中密封腔压力下降,介质气化,密封配合面间的流体膜发生相变膜压的合力增大,推开密封面,也可能使气化后的密封面处于干摩擦状态,密封失效。为防止摩擦副整体位移,提出了利用波纹管有效作用直径同密封面的内外径相协调的设计结构,保证大气压力产生的轴向推力始终与弹簧推力同方向,同时,进行了理论分析和试验,证明结构可行。     

球铰式转轴密封装置研究

提出了一种球铰式回转轴密封方法。这种密封方法是为了消除径向力对密封系统的影响,降低密封系统对回转机构的加工精度和安装精度的要求,补偿工作磨损误差,延长密封寿命,这种密封主要利用球形铰接可适应任何方向回转运动的特点,将球铰密封中的密封定轴固定的回转轴上,密封转轴固定在机器壳定体上的流体从这2个空心的具有相对回转运动的密封轴内腔流过,密封定轴和密封动轴之间的的球形配合面形成主密封面,弹簧力和流体作用力使主密封面形成的配合间隙是该密封的关键。作者对球铰式密封机理及密封性能进行了研究,并将密封装置安装在某矿山的大直径高风压深也潜孔钻机上应用,实现了7个月无泄漏现象,大大减少了处理泄漏的停产时间,理论分析和实践结果表明,这种密封方式是降低流体机构制造成本,减少维护,提高使用寿命的有效措施,在各种以油液或气体为介质的中、低速回转机械,尤其是对承受强烈冲击振动的流体机械中,具有重要的推广价值。     

机械密封的基本结构与工作原理及基本参数研究

随着现代工业的迅速发展,机械密封也越来越受到人们的关注,成为重要的研究课题之一。对实际生产中的一些高参数工况而言,传统的机械密封磨损严重、寿命较短,而动压式机械密封则能保证设备在高参数下长时间连续运转。因此对于高参数密封而言,采用动压式机械密封是一种极为有效的措施。但是从公开发表的文献和相关的研究资料来看,在动压式机械密封摩擦特性的研究上,至今还没有比较完善的理论体系,并且缺乏相关实验对现有理论进行验证和补充。     

机械密封影响因素分析及展望

机械密封作为一种被广泛应用的密封方式,已成为流体密封技术重要的动密封形式。随着密封行业标准要求不断提高以及工业整体的发展,机械密封设计与制造技术是当前流体传动与控制领域发展的重点对象之一,且对于机械密封的发展也提出了更高的要求。对机械密封的影响因素、常见问题进行梳理总结。从解决机械密封问题角度,对机械密封未来发展方向进行简要介绍,以促进机械密封技术发展。总结与展望机械密封发展趋势,对于极端工况条件下的密封性能、常规工况下使用寿命、稳定性等提出了更高的要求;在机械密封可控层面上,机械密封智能化与密封组合会成为未来机械密封的研究重点。     

进口机械密封国产化关键技术研究——密封端面流体膜压模型

针对进口机封国产化的关键技术,在设计层面进行了建模研究.介绍了机械密封的一般构造和原理;对机封动静环之间微小间隙内形成流体膜的径向载荷在柱坐标内进行了积分,获得了流体膜径向承载力的计算公式;利用G-T弹性接触模型,建立了密封端面接触比压的计算模型;综合承载力计算公式和比压计算模型,并在一定的假设条件下建立了密封端面间隙内流体膜压的Reyonlds方程.结果表明：利用所建立的模型得到的数值计算结果与实测结果比较吻合,为机封的研究和设计提供了有益的参考.     

动压式机械密封中的几个重要参数与作用机理研究

随着现代工业生产的迅速发展,机械密封的密封环境发生了深刻的变化,使得机械密封的操作条件更加苛刻和多样化。高速高压(高参数)机械密封的实用化是当今研究的重要课题之一。动压式机械密封对生产中的一些高参数密封而言,是一种非常有效的措施。     

工况自适应机械密封端面结构设计与试验

机械密封在工况易变的装置或工况调节过程中 ,极易发生摩擦副整体位移或端面分离的失效现象。就密封结构进行分析 ,如果作用在摩擦副上的大气压力与弹簧力方向相反 ,并且存在大气压力大于弹簧力时 ,就可能推开摩擦副的浮动环或推动摩擦副整体位移 ;摩擦副的密封面设计有宽度 ,液体在泄漏方向上有压力差 ,温度升高 ,造成液膜汽化 ,密封面间出现汽液混相或全汽相 ,膜压增大推开密封面。为防止密封面整体分离和位移提出了波纹管机械密封的设计结构 ,给出了密封面刃边形的设计方法     

机械密封端面间流体膜的刚度及阻尼系数

作者借助刚度和阻尼的定义，将其引入到由于流体动力效应产生的机械密封密封端面间的流体膜中，通过适当的数学运算并结合要诺方程导出了示流体膜刚度和阻尼的微分方程。     

高速动压密封的气液两相性能对比分析和试验

为明确气相介质和液相介质分别对高速流体动压密封性能的影响,进行两种相态的密封性能对比分析与试验研究.分别建立动压密封端面流体域的气相和液相数值分析模型,分析转速、压差、槽深、槽数、槽坝比等操作参数和端面结构参数对动压密封气相和液相的泄漏量、开启力等性能的影响.自主研制动压密封试验装置,进行变转速、变压差和密封端面磨损试验,得出了转速、压差等操作参数对密封气相泄漏率、液相泄漏率和端面磨损率的影响.数值模拟和试验研究结果表明:相同的转速和压力时,液相密封开启力和泄漏量都比气相密封更大;不同结构参数下,气相和液相密封开启力均有极大值,气相密封和液相密封开启力达到极大值的最优结构参数有所不同,液相密封的最优槽坝比、最优槽数较气相密封小,液相密封开启转速较气相密封低,说明液相动压密封比气相动压密封更容易开启;低速时密封端面磨损较严重,高速时密封端面几乎无磨损,动压密封更适合在高速工况下运行.     

丙烷装置沥青泵机械密封失效分析与蒸汽背冷改造

对丙烷装置沥青泵（P-104螺杆泵）机械密封在使用中出现的动环聚积结焦、波纹管失弹、密封面过度磨损等问题以及产生泄漏的原因进行了详细的分析，提出了对P-104螺杆泵机械密封采取蒸汽背冷和结构紧凑的集装式改造措施，并对密封装置在改造前后的使用效果、经济效益、环境安全等指标进行了评价。     

径向直线槽液体机械密封性能的计算分析

本文计算分析了影响径向直线槽液体机械密封性能的因素,着重探讨了结构设计参数对密封的泄漏率、开启力和槽坝交界处液体压力的影响,发现非槽区膜厚和槽深对它们的影响最为显著;还分析了槽深对液体膜刚度的影响,发现刚度随槽深的增加而迅速降低,说明槽较深时,其动压效果已不明显,此时槽主要产生流体静压的作用。     

铁磁流体密封初谈

铁磁流体具有流体粘性随磁场强增变化而变化的特性，在机械密封中，需要适当地选择载，磁鞭形状，尺寸及密封级数。     

倾斜菱形孔端面密封的性能研究

基于流体润滑理论模型,采用数值模拟的方法分析几何参数和操作参数对机械密封泄漏率、液膜刚 度和开启力的影响规律,探讨倾斜菱形孔上、下游泵送效应对密封性能的影响机理。结果表明,双向倾斜菱形孔织 构端面能够使机械密封的动压效应显著增强,泄漏率明显降低及液膜稳定性更可靠;在较低转速时,双向倾斜菱形 孔织构可使密封端面迅速打开,能够有效减少启动时两端面间的摩擦和磨损,同时还能降低倾斜菱形孔织构密封的 泄漏率;在研究的工况条件下,非倾斜菱形孔织构密封的液膜稳定性(即变工况自适应能力)在三者(即双向、单向与 非倾斜菱形孔织构密封)中是最佳的;并得到了倾斜菱形孔端面密封的反向开孔比、孔倾角、面积比和孔深等几何参 数的优化取值范围。     

径向直线槽液体机械密封端面间压力分布的数值计算

端面开槽机械密封是为适应高参数工况和追求长寿命而开发的一种新型密封,而径向直线槽机械密封具有可正反旋转的特性,受到密封研究者的重视。本文用有限差分数值方法研究了该类机械密封用于液相时端面间的压力分布．发现端面的压力分布沿径向和周向均有变化,属于两维压力分布问题,并指出径向直线槽能产生足够的流体动、静压力而实现端面的非接触。     

径向直线槽气体机械密封端面间压力分布的数值计算

端面开槽机械密封是为适应高参数工况和追求长寿命而开发的一种新型密封,而径向直线槽机械密封具有能可正反向旋转的特性,受到密封研究者的重视．本文用有限差分数值方法研究了该类机械密封用于气相时端面间的压力分布,发现端面的压力分布沿径向和周向均有变化,属于两维压力分布问题．并指出径向直线槽能产生足够的流体动压力而实现端面的非接触．     

考虑空化效应的微孔端面机械密封泄漏量计算及机理的研究

微孔端面机械密封泄漏量的数值计算方法和机理都不明确。基于质量守恒的JFO空化边界条件建立了微孔端面机械密封的数值计算模型。数值计算结果表明沿着泄漏方向的不同截面的流量并不相等,所以必须要选择合理的积分截面才能计算出正确的泄漏量。根据径向流量场、周向流量场和压力场的分析,讨论了沿着泄漏方向流量不等的原因,揭示了空化效应和动压效应形成高压区,造成泄漏方向流体沿周向运动,从而降低了泄漏量。最后给出了微孔端面机械密封泄漏量计算的公式和方法。