基于热力耦合的镶嵌式机械密封端面变形分析

以镶嵌式机械密封为研究对象,通过受力分析和热传导方程,将热、力两个物理场进行耦合求解,建立机械密封动环组件热力耦合仿真模型。基于热力耦合模型计算不同应力情况下端面变形量和不同过盈量下的结合面接触应力、端面变形量,并分析动环厚度对端面温度场、应力分布以及端面变形量的影响。结果表明,热应力对端面变形的影响大于结构应力,故不能忽略热应力对机械密封组件的影响;动环过盈量增大使得端面变形量和结合面接触应力逐渐增大,动环厚度的增大使得最大温度呈下降趋势,最高温度出现在动环内径处,端面间隙由收敛型转变为发散型。因此,在对机械密封结构进行设计时,采用较小的过盈量和动环厚度,可以减少动环端面的变形量。     

镶装式石墨密封环的压力变形研究

采用有限元方法分析镶装式石墨密封环和整体石墨密封环的压力变形情况.结果表明:密封压力使石墨环密封端面产生负锥度变形,随着密封压力的增大,端面压力变形呈线性增加;镶装式结构能显著增加石墨环的整体强度和刚度,减小密封端面的压力变形,提高机械密封的可靠性.     

机械密封镶嵌式动环过盈值的确定

本文分析了机械密封镶嵌式动环密封失效的情况和原因,介绍怎样确定合理的过盈配合,特别是确定在高温条件下的过盈配合。     

化工机械密封的故障原因与解决措施

机械密封作为一种重要的轴封装置,广泛应用于各工业领域.欲使密封具有良好的性能,则必须做到受载后的动、静环密封端面间保持平行或近似平行的几何形状.然而,密封环在外部机械力的作用下,将产生变形.因此,机械密封动、静环端面力变形准确的分析和计算对于设计、制造出性能优良的机械密封产品是至关重要的.     

流体静压式核电站主泵二级密封由接触式到非接触式转变的密封性能分析

利用ANSYS对流体静压式核电站主泵密封的第二级密封动环组件建模,计算得到密封环在高压下的变形情况,通过Fluent对核电站主泵第二级密封在高压情况下端面流场建模,得到密封端面流场的压力分布、速度场及密封的开启力和泄漏量.计算模拟了机械密封环的端面变形及机械密封由接触式机械密封转变为非接触式机械密封过程.结果表明,核电站主泵的第二级密封的动环组件在第一级密封失效的情况下会通过变形形成收敛面非接触型机械密封,并能在工况要求的情况下正常工作.     

机械密封硬质合金环的金刚石磨轮磨削及冷却

硬质合金是机械密封最优良的摩擦副材料之一。镶嵌硬质合金环的动环结构如图1所示。硬质合金由于硬度高、脆性大、导热系数低,因而加工甚为困难。硬质合金环加工的好坏,直接关系到全套机械密封件质量的优劣,     

炼油厂高温油泵机械密封泄漏原因分析及对策

当前石油化工炼油厂使用的高温介质泵大部分使用的是金属波纹管机械密封,机械密封的动、静环接触面上的摩擦热容易造成干摩擦或产生较大的温度梯度,从而使密封环产生过大的热应力导致密封端面磨损变形,严重时会出现热裂纹,造成机械密封的严重泄漏。本文结合具体实例详细介绍了金属波纹管机械密封的结构原理,并对金属波纹管机械密封端面温度及应力场进行了模拟分析研究,提出了改进措施,对于机械密封的设计和制造及其应用具有理论指导和现实意义。     

"水下风车"主轴机械密封失效分析及改进

对“水下风车”主轴与机舱间采用的机械密封结构可靠性进行了分析,分别采用ANSYS有限元中接触单元的仿真方法和理论方法计算了轴向力及径向力引起的密封变形。结果表明,由环境压力引起的机械变形较小,从而排除因机械变形引起的泄漏。对“水下风车”的密封结构进行了改进,提出了改进的机械密封结构及浮动环密封结构。     

石墨密封环端面压力变形的试验研究

采用电涡流位移传感器对整体石墨密封环和镶装式石墨密封环的端面压力变形进行试验研究,分析石墨环结构和加工工艺对密封端面压力变形的影响.试验结果表明,密封压力使石墨环密封端面产生了负锥度变形;镶装过程使镶装式石墨环底面产生的径向和周向变形会导致密封端面产生较大的压力变形;对镶装式石墨环端面的精加工处理可有效抑制石墨环的端面压力变形.     

不锈钢表面烧复碳化钨耐磨层

机械密封的摩擦副材料是决定密封寿命的重要因素之一。碳化钨超硬合金由于热膨胀系数小,有较高的导热性及弹性系数,能耐高的PV值,是一种良好的摩擦副材料,尤其在含有固体颗粒的流体中工作时更显示其高耐磨的优越性,因此工业上被广泛应用。迄今,国内外机械密封的碳化钨环都是采用镶嵌或喷镀的方法获得耐磨表面。热套镶嵌或加密封垫镶嵌的方法,在高温下碳化钨环会     

机械密封件的制造——陶瓷环焊接

陶瓷环是一种高硬度、耐腐蚀的摩擦副材料,它在机械密封中是一种价廉物美的后起之秀。陶瓷环和动环座的结合一般是使用聚四氟乙烯垫镶嵌或粘结剂粘结,我们发现这两种方法在炼厂实际使用中还存在着一定的缺陷,影响了陶瓷环的使用寿命和推广。例如:4F镶嵌结构在使用一般时间后发生了松动、开裂,     

基于Pro/E平台下的机械密封热变形分析

利用Pro/E的热力学分析对机械密封的动环进行有限元分析,通过对密封环摩擦热、搅拌热等因素的分析计算,分析密封环端面温度对密封环结构变形的影响。结果表明:内流式机械密封端面温度径向呈近似抛物线分布;密封环内的温度梯度使密封环产生热变形,导致形成圆锥型的端面;热变形会使密封环产生内应力。     

镶装式硬质合金密封环的压力变形研究

应用有限元分析研究了镶装式硬质合金密封环的密封压力变形情况。研究结果表明,镶装结构使密封环产生了较大的力变形,密封压力使密封端面产生了较小的负锥度变形。镶装式结构能显著减小密封端面的密封压力变形,提高机械密封的可靠性。     

镶装式机械密封端面变形加速方法的数值研究

针对镶装式机械密封长期贮存过程中存在的端面变形的问题,建立了ANSYS有限元模型,对镶装式机械密封的偏心缺陷进行了研究,对温度循环加速方法加速镶装式机械密封端面变形的效果进行了探究。采用Bailey-Norton蠕变方程,分别对正常和存在偏心缺陷的镶装式机械密封进行了数值分析,得到了自然贮存条件下镶装式机械密封端面变形与偏心缺陷的关系;在蠕变方程基础上,模拟温度循环加速过程,得到了镶装式机械密封端面变形与温度循环区间的关系。研究结果表明:存在偏心缺陷的镶装式机械密封端面马鞍型变形比正常的明显,峰谷差值大于正常镶装式机械密封;温度循环加速过程中,镶装式机械密封端面变形有所增加,且比自然贮存条件下的变形要大,说明温度循环加速方法加速效果明显。     

外加压凹槽式机械密封热分析

用ANSYS软件建立外加压凹槽式静压型机械密封的有限元分析模型,求解并分析动、静环在稳定运行过程中的温度场。利用热实体单元,添加位移约束,并引入温度场的计算结果计算密封动、静环的热应力和热变形,分析其影响因素。结果表明,动、静环密封端面在靠近内径处均产生高温,静环凹槽根部温度梯度最大;静环在内径处变形量最大而动环变形量最大处则距内径为6.5 mm(即凹槽的内侧)。     

过盈配合公差对镶嵌式机械密封性能的影响研究

采用有限差分和有限元相结合的方法,通过建立耦合模型,分析镶嵌式流体动压型机械密封的配合公差对密封性能的影响。通过计算表明,选定的四种配合公差对机械密封的密封性能影响较小;配合公差对密封性能的影响与镶嵌结构和材料有关。针对该次计算结果和日常使用所遇到问题,建议在满足安全裕量的情况下,宜选取低级别的配合公差,并确保用于过盈连接的金属与密封环材料具有相同或非常接近的膨胀系数;针对过盈配合连接件内部的残余应力问题,可先对组件进行热处理,经处理后再对密封端面进行研磨。在经过上述处理后,可大大降低镶嵌式机械密封由于过盈而导致的失效风险。     

回转式空压机的轴端密封

油冷式空压机的轴端密封一般用迷宫式密封或机械密封。下面介绍的是另一种密封装置——浮环式密封。1.浮环式密封结构我厂从西德引进的一台喷油式叶片空压机型式为离心叶片式,排气量5m~3/min,转速1465r/min,功率30kW,压力7.8kg/cm~2,该机轴端密封结构如下图所示。在轴端装有止推盘2,在半联轴节8的轴套上装有浮动密封环6,在轴端     

机械密封静环密封性试验工装设计

机械密封的制造质量是终缩聚釜能否正常运行生产出合格产品的关键.设备的密封由动静环的接触面与0形圈来保证.密封试验原理即设备实际使用过程中的密封原理.从动、静环的制造工艺及结构来看,如果动、静环本身密封性不合格的话,那么问题应该出在镶装处.密封试验时,气体只能从镶四氟块处泄露,这就达到了静环四氟在不受压力情况下测试其密封...     

机械密封镶装密封环开空刀槽对密封性能的影响

以航天涡轮泵用机械密封的镶嵌静环组件为研究对象,采用有限元法对比研究了静环座开或不开空刀槽2种情况下,石墨静环在静态条件下的接触压力、端面轴向变形和等效应力的分布特征。结果表明:未开空刀槽镶装静环组件的石墨环密封端面轴向变形分布沿径向呈发散楔形状,且相对变形量差值较大,而开空刀槽后静环组件的接触压力、等效应力和端面轴向变形均得到改善。分析了空刀槽的尺寸大小、形状以及开槽位置对石墨静环受力特征的影响,确定了静态条件下合理的开槽几何特征值。结果表明:空刀槽开在静环座径向侧壁根部较合适,且当空刀槽槽宽占比约为1/2时,静环端面轴向变形达到最小,有利于减小密封泄漏率;相比于其他几种空刀槽结构形状和特征尺寸,石墨静环拥有燕尾形空刀槽且当燕尾角为45°时,其端面轴向变形量沿径向变化最小,静环的装配应力均值最小。     

外驱动式中间旋转环机械密封设计

针对旋转机械轴向端面密封在高速和低速状态时密封的低稳定性问题,应用TRIZ 创新理论,并结合解决物理矛盾的空间分离原理,提出一种外驱动式中间旋转环机械密封设计方案。该设计方案在密封端面的动环和静环之间设置由外置动力源驱动的中间旋转环,实现了动、静环密封面之间相对转速的主动控制。实验结果表明,外驱动式中间旋转环机械密封改善了机械密封在高速和低速状态下的稳定性,可满足不同工况下的密封要求;该机械密封泄漏量虽有所增大,但在允许的范围内。