多孔端面液体机械密封摩擦性能的数值分析

为了研究多孔端面机械密封的摩擦性能,应用ANSYS CFX软件对密封端面间的流场进行数值模拟,得到不同工况参数和微孔结构参数下密封端面液膜的剪切应力分布云图,并对计算结果进行分析。研究表明:剪切应力主要作用于非孔区;介质压力和微孔深度对剪切应力分布影响较小,而降低转速、减小介质黏度、增大微孔半径可以有效地减小剪切应力,降低端面的摩擦损失,延长密封的使用寿命。     

基于ANSYS CFX的多孔端面机械密封膜压分析

为了深入研究多孔端面机械密封动压效应的形成机制,通过建立多孔端面机械密封的分析模型,采用AN-SYS CFX软件求解三维N-S方程,得到环两侧在无压差时总压分布和不同压差时静压分布;以液膜平均动压力为参照,得到不同工况参数对密封端面动压效应的影响规律,并结合压力分布云图对结果进行分析。研究表明:流体介质压力增加,平均动压力变化不大;增大转速、提高密封介质黏度可以明显提高多孔端面机械密封的动压效应。ANSYS CFX提供一种更便捷、准确的计算方法,实现对膜压分析更合理、真实的数值模拟。     

激光加工多孔端面机械密封的摩擦特性试验研究

对激光加工的多孔端面机械密封进行了摩擦性能试验研究，并与一般机械密封进行比较，结果表明，其端面温升，摩擦扭矩和摩擦系数远低于后者的相应值。说明该密封结构产生的动压效应使密封面间处于良好的摩擦状态。     

激光加工多孔端面机械密封变形的数值分析

针对离心泵用激光加工多孔端面机械密封,通过采用有限元法求解雷诺方程获得密封端面流体膜压分布,计算了不同约束、不同结构动、静密封环的力变形以及端面泄漏量、液膜刚度和刚漏比等密封性能参数,分析了变形对密封性能的影响。结果表明:端面变形对密封性能影响很大,将导致泄漏量增大,刚漏比减小;密封环的约束对变形起着重要作用,选择合适的约束可以减小密封面转角,提高液膜刚度,增强密封工作稳定性。     

激光加工多孔端面机械密封中空化边界条件的比较

建立了激光加工多孔端面机械密封（LST-MS）的动压分析理论模型,在Half-Sommerfeld、Reynolds和JFO等3种不同空化边界条件下应用有限元法求解了端面流体膜压的Reynolds控制方程,研究了微孔结构参数及操作条件对端面无量纲平均动压的影响规律,并对上述空化算法的计算速度和精度进行了比较。结果表明,在一般情况下,采用Reynolds和JFO空化边界条件具有十分接近的预测精度,但是前者的预测速度明显优于后者,而采用Half-Sommerfeld空化边界条件预测精度则很差,建议此时采用Reynolds空化边界条件;对于不能采用Reynolds空化边界条件的情况,则建议采用JFO空化边界条件进行预测分析。     

机械密封端面的动压效应研究

通过机械密封端面运动状况实验 ,讨论了机械密封端面倾斜而产生的动压效应对端面稳定的影响 ,提出动压作用下机械密封端面开启失效机理 ,分析了机械密封端面开启失效与动环密封圈摩擦力等各种因素的必然关系     

激光加工多孔端面机械密封泄漏量的影响因素

建立了激光加工多(微)孔端面机械密封(LST-MS)的理论分析模型,采用数值积分法计算了LST-MS的泄漏量,并与文献中的近似公式计算结果进行了比较,分析了不同流体膜厚条件下密封面几何参数和工况参数等因素对泄漏量的影响规律。结果表明,泄漏量与端面和微孔几何参数及工况参数有关,采用数值积分法计算的泄漏量值略大于近似公式的计算结果,并且前者与上述参数均有关,而后者仅与密封端面几何尺寸和无量纲压差有关,与微孔几何参数和压缩数的变化无关,采用积分算式更能准确地预测LST-MS的泄漏量。     

激光加工的多孔端面机械密封的性能数值分析

建立激光加工多孔端面机械密封的分析模型,采用有限差分法求解雷诺方程,得到不同操作条件和微孔结构参数 下密封端面间的流体压力分布,进而可以计算端面间的密封开启力和液膜刚度。通过分析端面结构参数对密封开启力 和液膜刚度的影响规律,可得到端面结构的优化参数。分析结果表明,微孔密封面可产生明显的动压效应。     

多孔端面机械密封在催化剂泵轴端密封中的应用

催化剂微球装置是催化剂厂的重要装置,其中泵运行工艺条件苛刻,不仅泵输介质固含量高、腐蚀性强,而且泵启动频繁、抽空现象时有发生,因此泵用JF103型机械密封故障率高,运行周期极短,平均仅为3~5天。针对上述机械密封使用寿命短、可靠性低的问题,研制开发了激光加工多孔端面新型机械密封,并对其冲洗方案进行调整。现场使用结果表明,相比于原用普通机械密封,新型机械密封的使用寿命超过3个月预计目标并接近半年,完全满足了企业的需求。     

微孔面积比对微孔端面机械密封泄漏量计算的影响

微孔面积比(微孔面积与计算域面积的比值)对微孔端面机械密封的空化效应影响区和动压效应影响区的影响都大,进而影响到泄漏量积分截面的选择。使用质量守恒的JFO空化边界条件建立微孔端面机械密封泄漏量数值计算模型,讨论微孔面积比对微孔端面机械密封泄漏量计算的影响。结果表明:在微孔端面密封的泄漏量计算时,基于层流的积分方法是有一定限制的,并不适合所有的微孔面积比,当微孔面积比大于一定数值后,就找不到合适的积分截面。对不同的微孔面积比,可通过观察沿径向流量折线图与分布云图,分析动压效应和空化效应对流动状态的影响,确定能否找到合适的积分截面。     

高压机械密封的设计与应用

从传动机构、结构型式、端面型式、辅助系统和零件选材等方面分析了高压机械密封的技术关键,介绍了性能稳定、寿命长、可用于不同工况的多种高压机械密封产品的设计与介绍现场应用。     

机械密封橡胶静环端面比压与变形量关系

为了将端面比压值准确地应用到机械密封的安装或维修过程中,研究机械密封端面比压与变形量的关系。利用ANSYS建立某机械密封橡胶静环的有限元模型,对静环接触面施加不同的面力,分析其接触面不同节点处的变形情况和沿半径方向的变形情况。结果表明,Mooney-Rivlin模型中材料常数C2和C1的比值对橡胶静环位移变形量的影响很小。橡胶静环接触面变形量的增量随径向半径的增大而减少。利用最小二乘法拟合出端面比压和静环变形量的关系表达式,通过该表达式可将机械密封设计阶段的端面比压值转化为直观的位移,利用位移来确定动环的位置,为后续的安装、维护提供理论依据。     

机械端面密封技术研究现状及发展趋势

从摩擦、结构、材料和设计等几个方面阐述了机械密封的研究现状、存在问题和发展趋势。     

光滑平面普通机械密封的设计研究

光滑平面普通机械密封(或称为接触式机械密封)以工作压力、泄漏量和使用寿命作为产品的主要性能指标,结合釜用机械密封试验及其理论对三者关系以及影响因素作了分析论述,可以作为光滑平面普通机械密封设计参考依据。     

机械密封环端面各向异性分形接触分析

在 M-B 分形接触模型的基础上,建立机械密封环端面各向异性的数学模型。在考虑表面各向异性的情况下,分别利用弹性力学和分形接触模型相关原理求出端面接触载荷和弹塑性接触面积,分析表面纹理参数、端面接触载荷和接触面积三者之间的关系。结果表明：当施加一定的接触载荷时,随着表面纹理参数增大,真实接触面积增大,但增速逐渐变缓,弹塑性接触面积的比值在增大;在表面纹理参数不变时,随着真实接触面积的增加所需的接触载荷增大,但增加速逐渐变缓,弹塑性接触面积的比值随着接触载荷的增大而增大。在粗糙表面各向同性和各向异性两种情况下,接触载荷与接触面积的变化趋势是一致的,但考虑表面各向异性时,能更好地反映出真实粗糙表面各个参数之间的关系。     

双向零泄漏非接触式机械密封的研究及应用

借助流体动压润滑理论研制开发出具有“双向零泄漏”功能的非接触式机械密封,并对其性能进行了实验研究,结果表明该密封具有优良的密封性能,而且稳定性好,节能效果显著。最后,把自行研制的新型密封应用在离心压缩机上,成功取代了国外进口接触式机械密封。     

反应器外循环泵机械密封失效分析及改造

分析某装置反应器循环泵机械密封频繁泄漏量及端面温度高的原因。指出介质端密封载荷系数选择不当,导致密封端面比压偏小,是介质侧密封失效的主要原因;泵送环输送能力低,循环隔离液不能有效将密封摩擦热传递出去是导致大气侧端面温度高过高的主要原因。通过调整载荷系数和提高机械密封泵送能力,密封改造后使用寿命大幅提高,解决了循环泵机械密封频繁泄漏的问题。     

苯酐泵机械密封失效分析与改进措施

针对苯酐泵国产用波纹管机械密封使用时常见的故障进行了失效分析,并对波纹管组件的材质、结构、制造工艺以及端面比压设计等方面提出了改进方法,使国产机械密封的使用寿命大大延长.