剖分式机械密封技术研究现状及关键问题探讨

对近几十年国内外剖分式机械密封的结构设计及理论研究状况进行了综述性研究,分析归纳得出:剖分面密封形式包括自然断口连接密封、填充密封垫密封以及光滑面接触密封;定位方式分为断口搭接定位、外力辅助定位、定位件辅助定位、密封环座定位以及安装工具辅助定位;剖分式弹性辅助密封圈则通过搭接式、插接式、扣式以及标准件组合式连接形成整环.深入分析表明:剖分式机械密封技术领域还存在结构设计不够优、理论研究不够深、测量方法不够准、性能指标未定制和制造技术需提高等问题,通过开展剖分式机械密封端面温度、变形及泄漏模型研究,建立设计方法,制定性能指标,开发有效的测试技术和高效可行的制造工艺,是解决上述问题的关键,也是未来一段时间的主要任务.     

钠冷快堆核主泵用双端面自泵送机械密封性能分析

核主泵的密封性能是钠冷快堆安全评价的重要指标。以某型试验钠冷快堆核主泵为研究对象,提出了一种适用于钠冷快堆核主泵的双端面自泵送机械密封;运用正交试验法设计试验方案,并基于Fluent进行数值仿真模拟,探讨了该机械密封结构参数和工况参数对端面开启力和泄漏率的影响,分析了泵腔氩气零泄漏要求下的密封阻塞流体的压力调节范围。结果表明：在试验参数的范围内,槽面宽比和螺旋角对开启力均有影响,且槽面宽比影响更为显著,开启力随着槽面宽比和螺旋角的增大有上升的趋势;槽面宽比对泄漏率影响显著,泄漏率随槽面宽比的增大迅速增大。得到了最大转速和停机工况下阻塞流体压力与泄漏量、开启力的关系式;当泵腔工作压力为0.05 MPa时,只要阻塞流体压力不超出0.0528~1.6378 MPa区间均能保证密封安全有效。     

机械密封端面摩擦特性参数及其测试技术

机械密封端面摩擦特性是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素,机械密封端面摩擦特性参数的测试是机械密封试验研究和产品质量评价中的关键技术。分析了表征机械密封端面摩擦特性的常用性能参数,介绍了端面摩擦扭矩、端面磨损量、端面温度、端面流体膜厚及端面流体膜压的测试技术,探讨了常用测试方法的优缺点及难点。指出了消除测试过程中外部较大的干扰信号是提高测试精度和可靠性的关键,而基于传感技术的计算机数据采集与处理是机械密封端面摩擦特性参数测试技术的发展趋势。     

基于ANSYS的剖分式机械密封数值分析

运用ANSYS有限元软件对剖分式机械密封动环、静环3D模型进行数值模拟,研究不同螺钉预紧力、介质压力和弹簧比压下剖分式机械密封的分型面对整体机械密封的影响及分型面的连接紧密性。结果表明：连接螺钉应力分布符合螺钉实际受力情况,验证了利用有限元法模拟仿真的正确性;不同工况下,承载螺钉预紧力的剖分式机械密封动、静环端面变形均呈轴对称、连续性分布,且适当的螺钉预紧力能有效减小端面变形,降低分型面对密封环整体性的影响;螺钉预紧力是影响分型面变形的主要因素,且随着螺钉预紧力增大,可有效降低分型面的变形量,提高分型面连接的紧密性.     

基于LabVIEW的机械密封试验装置测控系统研究

开发了一套基于Lab VIEW软件的机械密封性能试验装置测控系统。基于模块化设计理念,将控制系统划分为多个子程序,由主程序动态调用各子VI,实现机械密封转速的调节以及温度、摩擦力等参数的采集、显示、存储与处理。在该测控系统中,密封端面的温度由热电偶测得的4路温度信号进行曲线拟合得出。利用该测试系统在摩擦磨损试验机上完成了一对机械密封环的性能测试,实验结果表明该测试系统具有较高的精度和可靠性。     

机械密封端面形貌的三维重建及其表征

为了准确方便地描述机械密封端面的三维形貌及泄漏通道,基于密封环端面断层扫描二维图像,研究开发了机械密封端面形貌三维重建程序;提出了机械密封端面形貌的表征参数,并建立了基于体素的密封端面计盒维数和孔隙率算法。研究结果表明：基于断层图像的密封端面三维重建形貌能有效地反映密封端面的三维计盒维数和孔隙率等参数;层与层之间的面孔隙率具有一定的变化规律,在体孔隙率不变的情况下,改变各断层面孔隙率的分布,可以控制动静环密封端面间泄漏通道的形成及泄漏通道的大小;当采样层数较少时,采样层数对计算结果影响较大,在采样层数达到一定数值后,采样层数对计算精度的影响越来越小。     

机械密封端面摩擦机制与摩擦状态

机械密封端面摩擦状态是决定机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素.从微观角度探讨了机械密封端面摩擦机制,分析了机械密封端面分别处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦状态时的工作特性,介绍了机械密封端面摩擦状态的判断方法,分析了端面摩擦状态对机械密封性能的影响.对于普通机械密封,端面的最佳摩擦状态应该是混合摩擦状态,如密封性能要求较高,则应该是边界摩擦状态.     

磨合阶段的机械密封端面形貌特征研究

表面粗糙度对机械密封性能有着显著影响。利用MMU-2摩擦磨损试验机和表面轮廓仪,对3个不同粗糙程度的密封端面进行了摩擦磨损试验。引入特征粗糙度,研究了3个不同粗糙程度的密封端面在摩擦磨损过程中的特征粗糙度变化规律,并与表面的轮廓算术平均偏差粗糙度变化规律进行了比较。研究表明,不同初始粗糙程度的端面在跑合过程结束后,粗糙度趋于一致。这一结果为利用特征粗糙度正确设计机械密封端面,合理选择端面加工方法提供了依据。     

基于遗传算法并考虑质量守恒空化边界的最优织构形状

织构形状对摩擦副的润滑性能具有重要的影响,然而最优织构形状随工况参数的变化规律仍缺乏系统性研究。基于满足质量守恒的JFO(Jakobsson-Floberg-Olsson)空化边界条件,通过求解雷诺方程,结合遗传算法并以油膜承载力最大为目标,建立并简化最优织构形状优化模型,对比分析不同工况下最佳微孔与最优织构的承载力情况,探讨最优织构形状的相关几何参数随摩擦副端面间距、滑动速度与空化压力等参数的变化规律。结果表明：不同工况条件下最优形状织构的承载性能均优于最佳微孔织构,尤其当摩擦副端面间距小、滑动速度大时,性能提升更为显著;简化的最优织构形状几何模型共计3设计变量,即液体流入侧两点X_a、X_g横坐标X₁、X₂及织构深度h_g;随摩擦副端面间距增大,X₁先减小后基本不变,X₂逐渐减小,对应的最优织构深度与面积比增大,量纲一织构深度基本不变;随滑动速度增大,X₁先缓慢增大后基本不变,X₂逐渐增大,对...     

涡旋压缩机在家用空调器中的应用与展望

通过对涡旋压缩机与往复活塞式、滚动转子式压缩机的性能比较，指出涡旋压缩机更适合在家用空调器中使用，同时指出以适应涡旋压缩机结构要求的新的环保型制冷剂的研究，以及空调热泵中涡旋压缩机变频特性的研究是涡旋压缩机在家用空调器应用领域的发展方向。