核主泵机械密封辅助密封圈受力摩擦性能仿真分析

国内某核电厂在近几次大修过程中,发现机械密封每一级的插入环上均存在与其接触辅助密封环微动磨损痕迹,这可能是造成机械密封压力不稳定的主要原因。通过对辅助密封圈与配对沟槽的受力有限元计算和辅助密封圈摩擦磨损测试分析,给出了辅助密封圈卡涩原因和润滑不足的边界条件,为解决核电厂主泵机械密封压力不稳定的问题提供了一定指导意义。     

机械密封初探

机械密封是一种旋转轴用动密封,通常又称端面密封,它靠两个密封元件动环和静环之间的光洁而平直的端面相互贴合,并且在相对转动下由弹性元件,辅助密封圈等构成的轴向缓冲机构而构成密封的装置。机械密封一般有四个密封处(见图1):其中三处静密封,它们是:密封压盖与壳体接触面处,静环与密封盖接触处,动环与旋转轴之间,这三处都是靠加密封垫或胶圈来密封。一处动密封,靠动、静环端面的紧密贴合来达到密封的目的。     

IDH54型余热排出泵机械密封故障原因分析

针对某核电站IDH54型余热排出泵在一回路降压运行过程中机械密封发生泄漏的现象,分别从泵运行受到的轴向力、转子设计窜量、机械密封静环密封圈摩擦力等方面进行计算,对机械密封泄漏原因进行分析。对机械密封进行改型,经现场验证新型机械密封运行表现优秀,彻底解决了机械密封泄漏问题。     

机械密封动态O形圈待机贮存性能的试验研究

通过对橡胶密封材料进行加速老化试验,获得橡胶压缩状态下贮存时间与加速老化时间之间的对应关系。按照这一老化关系,对机械密封动态O形辅助密封圈进行不同待机贮存时间的加速老化试验,建立起动态O形辅助密封圈的压缩永久变形及微动摩擦状态随待机贮存时间的变化关系,并对加速老化后的动态O形辅助密封圈进行静态气密性试验和运转试验。试验表明,随动态O形辅助密封圈待机贮存时间的延长,其径向压缩永久变形将增大、微动摩擦力将减小。但这一性能变化在动态O形辅助密封圈正常工作的范围内,即待机贮存30年的动态O形辅助密封圈不会导致机械密封出现失效。     

机械密封用V形密封圈及一些问题的探讨

V形密封圈以其优良的特性广泛地作为机械密封环（含旋转环、静止环）的辅助密封，被称为机械密封用V形密封圈。机械密封用V形密封圈是采用自紧密封原理的推压式唇型密封元件。当推压元件受到液力系统压向V形开口的压力时，其唇就张开，从而加强了密封作用。V形密封圈在机械密封中的使用形式一般有两种（如图1所示）：（1）当V形密封图作为补偿密封环的辅助密封时，通常是将两个V形密封圈重送与一个撑环组合；（2）当V形密封圈作为非补偿密封环的辅助密封时，通常是用一个V形密封圈与一个撑环组合。V形密封圈的截面形状见图2。撑环的截面…     

聚四氟乙烯V形密封圈的制造工艺

动环、静环密封圈是机械密封不可缺少的元件。图1是103型机械密封装置的剖示图。动环与轴,静环与压盖之间的间隙是靠V形圈密封的。当使用温度超过100℃或使用腐蚀介质时,大都采用聚四氟乙烯V形密封圈(图2)。     

甲烷泵机械密封的改造

为解决甲烷泵机械密封的泄漏,对旧机械密封与封液系统不匹配,引起密封失效的原因进行分析,设计了一种楔形环作为辅助密封圈的整体式补偿环,取得了良好的效果。     

机械密封腐蚀失效分析与防护

在化工生产中机泵密封腐蚀失效问题很严重。某化工车间共用23套机械密封,腐蚀失效占总失效次数的1/3左右,见表1。从表1可以看出:从腐蚀的角度研究机械密封的失效,寻求提高密封寿命的途径是有实际意义的。机械密封腐蚀失效主要表现在密封端面、弹簧、金属与辅助密封圈接触处和辅助密封圈等地方。     

第三代集装式机械密封

集装式机械密封是把动环、静环、弹簧、辅助密封圈、轴套、压盖静密封垫圈等7个主要零件组合成一起的一个集合体，也可称集装式机封（Cartridge Seal）．有时也称卡式密封。     

某型航空发动机磁力密封装置密封失效分析

为解决某型航空发动机磁力密封装置零件无明显损伤特征的密封失效问题,对磁力密封装置静环磁性、振动工况及动环内O形密封圈压缩率与拉伸率等方面进行分析。结果表明,磁力密封装置磁性比压设计过小、动环内O形密封圈拉伸率设计过大是造成磁力密封装置泄漏的主要原因。通过对O形密封圈、齿轮轴等零件的改进设计,从理论上提高磁力密封装置工作可靠性,解决密封失效问题。     

成品油管道输油泵机械密封失效分析及改进措施

分析某输油站输油泵机械密封泄漏的原因,确定杂质导致的动静环磨损、冲洗管路堵塞和气阻是其机械密封失效的主要原因。针对机械密封失效的原因,采取优化改造泵的机械密封冲洗管路、改进密封圈材质等措施。通过比较改造前后泵的冲洗管路过滤物、泄漏次数、平均无故障运行时间,证明了改造后有效提高了泵运行的可靠性。针对机械密封现场运行情况,提出安装温度变送器监控机械密封温度变化、改善排气方法、在过滤器上增加差压变送器等维护措施。     

给水泵油封装置O形密封圈的有限元非线性分析

为解决给水泵油封装置中O形圈因密封失效而引起泄漏的问题，利用有限元法对密封圈的大变形、超弹性进行非线性接触分析。首先建立密封圈与转动环沟槽之间的轴对称模型，分析O形圈在不同压缩率、不同轴向压力下的应力分布规律，进而对油封装置结构改进，最后利用试验台位测试油封的密封性能。结果表明： O形密封圈压缩率越大主接触面峰值应力越大，侧接触面应力基本不变；密封圈轴向压力的增加，接触应力也急剧上升，侧面接触应变较大，但工况内无胶料“挤出”发生；改进后双密封O形圈动环结构密封可靠性、安全性更高，在不同工况下进行密封性能试验，油封装置无泄漏，为油封密封圈选型以及避免给水泵实际运行中出现“滴、漏”现象具有一定的指导意义。     

机械出现密封泄漏该怎么办?

<正>机械密封技术是依靠一对或者是几对垂直于轴做相对滑动的端面,它们在流体的压力以及补偿机构的其他力的作用下依旧能够保持接合,加上辅助密封装置进而达到阻漏的作用。机械密封使得静环的接触面与动环在运动中依旧能够永远贴合在一起。通过静、动环之间产生适当的比压以及一直在之间保持一层液体膜来达到密封的目的。机械密封主要用的部件有静环以及动环等端面密封部件;起辅助作用的还有O型、U型以及X型等各式类型的密封圈;补偿部件     

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。     

二次滤网主轴包静密封失效分析及设计改进

为了解决某核电机组二次滤网主轴包静密封漏水故障,采用性能测试、力学及有限元分析方法寻找二次滤网主轴包静密封失效原因。研究结果表明,主轴包静密封失效的根本原因是该处密封设计不合理,使得该密封圈运行时承受周期性外力作用,导致密封圈的疲劳老化,最终造成静密封失效。对此,提出了针对性的设计改进,提高了二次滤网主轴包静密封的密封可靠性。     

滑移式机械密封的动态辅助密封圈性能研究

建立了滑移式机械密封装置上动态辅助橡胶密封圈的有限元模型;考虑到大变形及材料的非线性,分析了密封圈的应力分布情况及其摩擦特性,与实际的结果进行了对比;讨论了辅助密封圈工作状态下的微动特性,研究了其运动规律并推导出其轴向阻尼系数。结果表明,采用Mooney-R ivlin非线性有限元本构关系可得到接近实际工况的接触压力和摩擦力;橡胶动态辅助密封圈的初始压缩率对其性能有较大影响,随着初始压缩率的增加,密封面上的接触压力不断增加,但是摩擦力却逐渐增大,使动态辅助密封圈的浮动性恶化,因此初始压缩率存在一最佳范围。     

O型圈在静密封场合的选用

该文剖析“O”型密封圈静密封的失效原因，提出合理选型以及沟槽结构尺寸。     

从分子密封学角度构思新型半球形机械密封

1　现有接触式机械密封的缺点现有辅助密封大都采用橡胶O形圈,不能耐高温。采用柔性石墨的密封又因要压紧密才能密封因而失去了静环动环的浮动缓冲作用,就不可能保证动静环密封面始终贴紧,即使是非接触式机械密封也会因动静环间隙不均匀而影响其性能。2　从分子密封学角度构思新型半球形机械密封将辅助密封改成波纹管(动环上) ,使柔性石墨或金属平垫处于三向受压状态,以保证可靠密封,将动环、静环制成两个相配合的半球体与半球座,在静环半球体上嵌装石墨环,依靠球体与球座间的微小滑动及波纹管的可挠变性来起到动环、静环的浮动缓冲作用,参…     

叶片减振器O形密封圈结构设计与性能分析

O密封圈是叶片减振器的易损件,结合叶片减振器的性能及O形密封圈的结构特性,利用非线性的有限元力学分析方法对叶片减振器静密封O形密封圈结构进行建模、计算,完成O形密封圈的选型,结构设计以及优化其结构参数,提高叶片减振器静密封性能,确定叶片减振器静密封性能失效的准则,为叶片减振器密封圈优化设计与性能研究奠定基础.根据叶片减振器的实际工作压力,对O形密封圈的应力进行了仿真,结果准确可信.并通过实车实验的可靠性考核,证明了利用有限元设计静密封结构的方法可行.     

参数化机械密封中静环摩擦副相容性设计方法*

高温、高压、高速等极端工况对机械密封的设计提出了更高的要求,在对高参数机械密封结构、使用工况及受损件分析的基础之上提出静环摩擦副的相容性设计方法。该方法的核心是在设计过程中考虑机械密封静环摩擦副石墨和不锈钢的相容性问题,相容性的判断依据是石墨环所受热应力是否超过其机械强度许用值。建立静环摩擦副的有限元仿真模型,通过实例对静环摩擦副的相容性问题进行了说明。研究结果表明：通过相容性设计可以调整机械密封静环摩擦副石墨环所受的热应力,减少高参数工况下机械密封失效问题的发生。