螺旋槽气体端面密封动力学研究进展

气体端面密封属于非接触机械密封，密封操作的稳定性和可靠性与其动力学特性密切相关，螺旋槽气体端面密封动力学研究一直是该领域研究的热点和难点。综述了国内外气体端面密封动力学的理论及实验研究的发展历程、现状，指出低速气体端面密封动力学方面的理论研究和实验研究将足密封动力学研究的一个重点和方向。     

静压气体润滑机械密封技术研究进展

静压气体润滑机械密封是主要利用气体静压作用实现端面非接触的一种新型密封技术,其主要结构是在密封环上加工有提供气体的通道,由外部气源或由内部气源提供流体静压力,当端面间气体静压力形成的开启力与弹性元件和介质形成的闭合力相等时可以实现端面的非接触。这种机械密封技术的性能与转速的关系不大,同时还具有双向旋转能力,所以非常适用于低速、间断运行或需要双向转换运行的机械。本文综合评述了该机械密封的技术特点、研究进展和应用范围。     

动静压气体端面润滑技术研究现状

动静压气体端面润滑因其高承载、高气膜稳定性和非接触等特性而广泛应用于密封、轴承和气浮输运等领域。介绍了动静压气体润滑的基本结构和工作原理,对动静压气体端面润滑技术的研究进展进行总结,重点介绍了静压节流结构的优化设计,动静压气体润滑的理论分析方法,动静压气体密封/轴承动态特性及微尺度效应研究。指出动静压气体润滑可控节流结构的设计及相关理论与实验研究还有待进一步探索,低速条件下动静压气体端面润滑的动态特性和微尺度效应是未来研究的重点,同时这也是提高动静压气体润滑结构工作性能和可靠性的关键。     

端面密封辅助供气流量自适应控制系统研究

非接触端面密封因其低磨损、高可靠性等特点而成为密封研究领域的热点,特别是核电、化工等过程设备中非接触端面密封得到了广泛的应用,随着设备性能的提高,工作压力不断提高,研究高压工作条件下的恒流量控制,对于控制密封端面的间隙稳定性具有重要作用。密封气的稳定可靠直接决定密封本体的可靠性。该文以端面密封的高压密封气流量控制系统为对象,运用自适应控制方法设计了控制算法,实现了高压供气的恒流量控制。为工业系统中的端面密封可靠性实现提供了一个良好手段。     

低速运转气膜机械密封端面波度和锥度对其密封性能的影响

气体润滑机械密封端面周向波度和径向锥度是影响密封低速运转性能的重要参数。以螺旋槽气体润滑机械密封为研究对象,采用有限单元法分别对周向波度、径向锥度对其低速运转性能的影响规律进行了分析研究。理论分析表明:在低速运转条件下,波度幅值及其起始角对螺旋槽气膜密封的各项性能都具有很大影响;密封端面正锥度的增加能使密封气膜刚度显著提高,但同时也使密封的泄漏量有所增加。     

干式气体端面密封的研究现状

非接触式干式气体端面密封(DGS)是一种新型机械密封,在旋转机泵的转轴轴端密封装置中已经得到成功应用.对DGS的研究进展进行了总结,着重介绍了密封性能的理论分析与数值计算方法,端面微槽的优化设计方法,试验研究方法以及考虑端面微尺度效应和滑移流效应基础研究等方面的研究现状.指出在高参数条件下DGS端面的热流固耦合与解耦分析,低速或低压条件下密封的启动与停车性能的准确预测及结构优化是DGS技术未来研究的重点,也是进一步拓广DGS应用领域、提高其工作可靠性的关键.     

双向旋转式非接触机械密封技术研究进展

在一些高参数工况下,传统的接触式机械密封往往会出现磨损严重、寿命较短的现象,难以承担设备长周期运行的重任。开展非接触式机械密封特别是双向旋转式非接触机械密封的研究,有利于这一问题的解决。本文通过对几种典型双向旋转式非接触密封的国内外研究现状综述,以及相关槽型特性的对比分析,获得了不同工况条件下工作的双向旋转式非接触密封端面槽型结构的选择原则:高压、高温、大尺寸场合宜选用圆弧槽,低速场合宜选用树形槽,磨削粒子细小的场合宜选用多孔端面,非高温场合均可考虑选用T型槽。指出完善理论模型、强化回流效应、提高开启稳定性及提升T型槽稳态运行温度区间为双向旋转式非接触机械密封技术的发展方向。     

直线槽气体端面密封流体膜厚度的测量

针对低速工况气体密封研究较少而实际生产中又迫切需要开发的现状,开发了一种适于低速工况的直线槽气体端面密封,并采用自行设计的测量装置,利用电涡流传感器对直线槽气体端面密封工作时的流体膜厚度进行了监测。     

低速干气端面机械密封性能研究

对干气端面机械密封进行了研究，初步得出适合低速条件的密封环结构，以最大刚漏比为基准对螺旋槽，圆弧槽和直线槽进行不同条件下结构优化。台架试验结果表明：根据优化结果制的圆弧槽，直线槽端面机械密封是能实现动，静压相结合的密封形式，而且泄漏量少，摩擦系数低，对进一步研制搅拌设备新型轴封具有指导意义和实用价值。     

螺旋槽端面密封脱开转速的理论及试验

提出螺旋槽端面密封脱开转速的理论分析模型,并建立适合于密封端面脱开后的内外双槽结构的非接触式端面密封数学模型。理论研究一种外螺旋槽和内人字槽组合的双螺旋槽端面密封的临界脱开转速,同时讨论该类非接触端面密封开启力、流量、摩擦力矩等随转速和密封间隙的变化规律。试验得到了直径100 mm、槽深3 μm的组合螺旋槽(外螺旋槽和内人字槽组合)端面密封在水介质(27 ℃)工况下的临界脱开转速,并将其与理论结果进行对比研究。研究结果表明,当密封转速超过约9 kr/min后,密封处在非接触状态,此时的密封泄漏量仅为1.2 mL/s。试验得到的端面密封脱开转速与理论结果一致(误差小于10%),从而有效地证实了端面脱开转速可作为对密封端面接触与否的判定依据。当密封转速高于脱开转速后,密封处在非接触状态,其工作寿命较长,泄漏量较小,这对于可重复使用火箭发动机涡轮泵端面密封的研制具有重要理论和试验参考价值。     

激光加工多孔端面气体密封的临界静压开启特性

研究激光加工多孔端面干式气体密封的临界静压开启特性。建立控制端面气膜压力的Reynolds方程;在静压开启条件下,分析机械密封端面从接触到非接触的临界开启密封性能,研究周向开孔比、径向开孔比、深径比、面积密度等微孔几何参数对临界开启力以及气膜刚度的影响规律。结果表明:面积密度在0.5～0.6内取值,深径比在0.004～0.006范围内取值,周向开孔比和径向开孔比均取0.7时,密封可获得最佳静压临界开启特性。     

主动调控型密封调控试验研究

简要介绍了静压流体密封的结构和工作原理。分析了阻封气压力对于静压密封性能的影响,通过调节阻封气压可以改变密封的特性参数,以达到在线调节的目的。介绍了非接触气体密封的主动调控技术原理,通过比较状态参数的优劣性,确定将膜厚和泄漏量作为调控目标。介绍了相关的试验流程和方案,简要介绍了试验台和相关的控制软件。通过试验研究以及对试验结果的分析,验证了非接触气体端面密封的主动调控技术的可行性。     

考虑滑移流条件下干式气体端面密封的有限元分析

采用Borgdorfer推导的修正雷诺方程,应用有限元法分析了滑移流效应对螺旋槽干式气体端面密封(S-DGS)性能的影响。结果表明,在低速和低压条件下,密封的端面开启力、气膜刚度和泄漏量均受到滑移流的显著影响,其中当密封压力为0.152~0.303 MPa时影响最显著。     

高速齿轮箱用机械密封试验研究

该文通过模拟高速齿轮箱的喷油润滑工况,采用试验的方法研究机械密封在高速齿轮箱轴端密封领域应用的可能性.试验表明:在低速工况时,端面无织构的机械密封具有良好密封性能,但不适用于高速工况;上游泵送螺旋槽机械密封无论在低速和高速工况下,都具有良好的密封性能.通过对比密封端面有槽与无槽时端面的温度,发现端面带有上游泵送螺旋槽的...     

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。     

油气两相回流泵送密封的端面温度分布分析及试验验证

密封端面温度不但影响端面变形也表征了端面的摩擦状态,对密封的运行至关重要,尤其是对于动压密封启停时的非开启状态。研究油气两相回流泵送密封(OG-BPS)在开启态和非开启态下的端面温度分布。在ANSYS Workbench中建立热-结构耦合数值分析模型并进行变工况参数试验,分析了转速、压差和液气比等工况参数对端面温度的影响。结果表明:在开启态下,端面温度随着转速和液气比的增加仅略有增加,因此OG-BPS在变工况条件下能够稳定可靠地工作;在未开启态下,端面温度随着转速和压差的增加而急剧增加,但随着液气比的增大,端面温度迅速下降,油气两相介质有利于启停运行。试验结果与数值计算结果相吻合,证明了数值计算的正确性。     

海洋平台油气混输泵轴端密封改进设计与试验研究

针对某海洋平台油气混输泵轴端机械密封在运行过程中存在的失效问题，分析其产生的原因，并对其结构进行改进设计。对改进后机械密封进行实验室台架性能试验，分析不同弹簧比压条件下密封性能随压力的变化和密封端面磨损状况，以及不同端面设计宽度下密封性能随压力和转速的变化。结果表明：减小弹簧比压能略微降低密封端面摩擦功率，但会增大泄漏风险；减小端面宽度能有效提升润滑不良条件下的端面密封性能。确定密封优选设计参数，并对密封样机进行100 h型式试验。试验结果表明，改进后密封端面摩擦功率基本稳定，波动较小，泄漏量满足标准指标要求，验证了该密封结构改进的合理性、优选设计参数的有效性和运行工况的适应性。     

端面波度、锥度与槽型耦合密封特性数值分析

研究非接触端面密封中密封端面的波度、锥度与槽型耦合作用下非端面密封的密封特性。在层流、稳态的密封介质基础上,基于极坐标下二维雷诺方程,结合数值求解方法,考虑波度、锥度与槽型耦合对密封特性的影响,得到泄漏率、开启力、液膜刚度3类密封特性参数变化趋势。研究表明,当锥度一定时,随着波度增大,泄漏率增加,液膜刚度微幅增大,而开启力则受端面槽型耦合影响,其中直方槽端面和螺旋槽端面开启力呈现逐步变小的趋势,内螺旋槽端面开启力呈现先增后减变化,最后3种槽型端面的开启力趋于同一值;当波度一定时,随着锥度提升,泄漏率增加,开启力增大,液膜刚度变弱。在非接触端面密封中,合理选取波度、锥度与槽型有利于保证密封的非接触状态,提高端面密封的可靠性和工作寿命。     

新型动静压混合润滑机械密封流场数值研究

以流体膜为研究对象,建立了新型动静压混合润滑密封端面的三维模型,并利用流体力学软件FLUENT对端面流场进行数值模拟,得出端面液膜的压力分布及速度分布.通过与静压和动压式密封对比,分析了操作参数(如封液压力、转速)对密封性能的影响规律.结果表明,该密封兼有动压与静压两种密封形式的特点,泄漏量小,液膜刚度大,适合于低速非接触密封.     

高压反应釜端面密封的试验研究

本文介绍在压力为100公斤/厘米~2和强腐蚀介质条件下操作的反应釜旋转轴端面密封的试验研究。为了防止强腐蚀有毒介质漏入大气中和保证摩擦付的有效润滑,采用有封闭液的端面密封,封闭液在高于设备内压的条件下打入密封腔内。这种密封是由在高压差工作的端面摩擦付和同强腐蚀介质接触的、在低压差(约为5