浅槽环瓣型浮动环密封的动态特性分析

在浅槽环瓣型浮动环密封静态性能分析的基础上，对其动态特性进行了研究分析。利用Reynolds方程，通过计算微小位移或速度扰动对液膜动压力的影响获得液膜的刚度和阻尼，然后结合系统结构分析其稳定性。结果表明：浅槽环瓣型浮动环密封具有相当优越的稳定性，具有相当大的刚度和非常迅速的反应速度；密封腔压强、转速对于刚度系数、阻尼系数及系统的稳定性具有较大影响，其中刚度和阻尼随压强的增大而增大，随转速的增大而减小，超调量和调整时间随压强的增大而减小，随转速的增大而增大。     

水蒸气润滑螺旋槽干气密封性能分析

水蒸气润滑干气密封是一类特殊的干气密封,端面的润滑气体为水蒸气。为了研究水蒸气润滑干气密封的性能,采用无限窄槽理论,并采用RK方程来表达水蒸气的实际气体的行为。对螺旋槽的气膜压力控制方程进行了修正,分析水蒸气润滑干气密封的开启力、气膜刚度、泄漏率、气膜摩擦力矩和热平衡气膜厚度。结果表明:低压时,泄漏率随膜厚增加先减小再增加,中高压时,泄漏率随膜厚增加而增加,实际气体行为对泄漏率的影响较大;摩擦力矩随膜厚增加而减小,实际气体行为对摩擦力矩无影响;当温度为300℃,压力为0.5 MPa时,在常见的工作膜厚范围内,剪切发热速率始终大于膨胀吸热速率,不能获得热量平衡膜厚,压力为2和5 MPa时,实际气体的热量平衡膜厚均小于理想气体,两者相差分别为0.886%和2.932%。     

浅槽环瓣型浮动环密封的参数优化

介绍了浅槽环瓣型浮动环密封的基本结构和工作原理,并对其结构参数和工况参数进行了优化,优化采用非线性、单目标、单参数的方法。优化结果表明:结构参数和工况参数对浅槽环瓣型浮动环密封的性能影响很大,随着槽深的增加,泄漏量减小而刚度增加;而随着槽数、密封压差、轴颈线速度的增加,泄漏量增大而刚度下降。因此在实际工作中,应该根据实际的工况条件综合考虑、设计结构参数,最大限度地减小密封泄漏,提高密封的综合性能。     

低速运转气膜机械密封端面粗糙度对其密封性能的影响

以螺旋槽气体润滑机械密封为研究对象,采用有限单元法分析了各向同性的粗糙度对低速运转气体润滑机械性能的影响,并提出了适用于低速运转气膜机械密封特性分析的修正雷诺方程。理论分析表明:低速运转条件下,表面粗糙度对气膜机械密封各项性能均有较大的影响,在研究气膜机械密封特性时,要考虑表面粗糙度的影响;在特定膜厚条件下,当膜厚与粗糙度均方根的比值大于3~4时,表面粗糙度对密封性能的影响可以忽略不计;在较大粗糙度下,虽然密封开启力、气膜刚度随转速增加而显著提高,但同时泄漏量也明显加大,因此随着转速增加,较大粗糙度对气膜密封低速运转性能是有害的。     

螺旋槽干气密封性能参数的测试技术及试验研究

由于干气密封端面间隙仅为3~5 μm,因而对端面流场气膜参数及其位移变化量的测试技术是个难点,同时也是研究干气密封系统稳定运行的关键点。基于Labview测试系统软件平台,通过编写测试程序建立干气密封端面参数测试系统,确定相应的测试技术,选用合适的传感器等硬件设备,采用必要的抗干扰措施,对影响端面密封性能的参数(泄漏量、功耗、膜压)和端面稳定性参数(膜厚及振动位移)进行测试,研究不同工况下压力和转速对端面参数的影响。试验表明：气膜压力、气膜厚度、泄漏量、功耗随着压力和转速的升高而增大;气膜和静环的位移量随着压力和转速的增加而减小;气膜的振动幅值很微小,特例中仅为0.04～0.16 μm,,说明静环追随动环性能较好;同时,气膜刚度随着压力和转速的升高而增加,反映出高压力、高转速下干气密封能够稳定运行。     

低压螺旋槽上游泵送气体端面密封零泄漏特性

采用有限差分方法,基于对螺旋槽端面气膜压力分布、流速分布和泄漏率变化的数值计算分析,探讨低压上游泵送螺旋槽气体端面密封实现被密封介质零泄漏的作用机制和变化规律。结果表明,螺旋槽上游泵送作用可在高压侧形成周向封闭的高于密封压力的高压流体环带,阻止被密封介质进入密封间隙,实现被密封高压介质的零泄漏,形成密封介质的完全的反向泄漏;泄漏率随转速、槽数和膜厚的增加先减小后增大,随槽深、螺旋角和槽台宽比的增加先增大后减小,随槽根半径增加而减小;当转速、膜厚和槽数达到一定值时,泄漏方向会发生改变;开启力随转速和槽数增加而增大,随着膜厚的增大而减小,随槽深、螺旋角、槽台宽比和槽根半径的增加呈先增大后减小的趋势。     

基于湍流模型的碳环密封泄漏特性数值计算

为探究工况参数对湍流效应下不同轴径碳环密封泄漏特性的影响规律,在层流动力润滑研究的基础上,建立湍流动力润滑理论模型,选用Ng-Pan湍流系数表达式,采用有限差分法对介质流体压力控制方程进行迭代求解,分析碳环密封的泄漏特性。研究表明：在湍流状态下碳环密封的动压效应更加凸显,但在湍流状态下其密封性能劣于层流状态;随着转速增加,2种流态的流场最高压力值均呈非线性发散式增大,而泄漏率整体增加但增幅缓慢;随进口压力增加,2种流态下流场最高压力呈线性收敛式增大,而泄漏率均近似呈相对平行的线性趋势增加;随偏心率增大,流场最大压力均呈现指数式增加,而泄漏率均呈非线性方式增加;在大轴径条件下,考虑湍流效应才更加贴近实际流动状态。     

螺旋槽干气密封的热量平衡膜厚研究

干气密封在运转过程中,端面气膜因黏性剪切会产生一定的热量,气体从密封进口到出口因膨胀会吸收一定的热量。定量计算剪切热量和膨胀热量及研究其平衡关系, 对干气密封的设计和操作非常重要。针对空气润滑的螺旋槽干气密封,基于间隙等体积的思想,利用当量间隙来等效密封槽台区的槽区和台区间隙,以及利用考虑绝热指数的端面气膜压力控制方程,分别获得剪切热量和膨胀热量的计算式;利用最小二乘拟合法分别获得剪切热量和膨胀热量随气膜厚度变化的表达式,并求得热量平衡膜厚。分别研究转速、槽深、槽宽坝宽比和热量传递系数对热量平衡膜厚的影响规律。结果表明,热量平衡膜厚随转速、热量传递系数的增加而逐渐增加;随槽深、槽宽坝宽比的增加而逐渐减小。     

双向菱形孔织构端面密封性能研究

基于双向双列菱形孔织构端面流体密封的理论控制模型,采用有限元分析的方法研究菱形孔结构、排布方式和工况参数对密封性能的影响规律,研究菱形孔双向泵送作用对机械密封动压润滑性能影响规律及内在运行机制。结果表明：随外压增大,内外径处的压差逐渐增强,开启力和泄漏率逐渐增大,液膜刚度是先减再增而后减小;随转速增加,开启力、液膜刚度和泄漏率均呈快速增大的变化趋势;随着基础膜厚增大,开启力、液膜刚度先快后缓慢减小,而泄漏率则迅速增加;端面加工出的双向双列菱形孔织构可将间隙内流体进行回吸,从而减少泄漏率,提高了端面间隙的润滑性能,通过排布形式各异的菱形孔及结构参数的优化设计可实现密封特性的提升。     

静压气体润滑机械密封性能分析

采用解析法分析外加压静压气体润滑机械密封(或称为静压干气密封)的节流孔直径、介质压力、气源压力等对其密封性能的影响。结果表明:节流孔直径、介质压力、气源压力的增加将导致开启力增加;较小的节流孔直径在较小工作气膜厚度下可获得较高气膜刚度;在气源压力恒定的情况下,较大的节流孔直径会导致较大的泄漏率,但随介质压力的增加,气膜刚度及向介质侧的泄漏率都会减小;提高气源压力,气膜刚度增大,在气膜厚度4～6μm之间增幅最为显著且能获得最大刚度;随着气源压力的增大,向端面两侧的泄漏率都有所增大;选用较小节流孔直径、提高气源压力或降低介质压力能保证密封的高刚度,提高其运行稳定性。     

封隔器金属密封元件设计及密封特性研究

采用NiTi合金材料设计一种用于压缩扩张式的封隔器的新型金属密封元件,建立密封元件及其组件的数值模型;提出采用最大应力、坐封力和接触应力对密封元件密封性能进行评价,并分析结构参数变化对其密封性能的影响规律。结果表明:最大应力随膨胀环半径和拱形半径单调增加,随承压环宽度、拱形厚度和卸载槽半径先减小再增大;坐封力随承压环宽度、膨胀环半径、拱形半径和拱形厚度单调增加,随卸载槽半径单调减小;接触应力随承压环宽度、膨胀环半径和拱形厚度非线性增大,随拱形半径和卸载槽半径非线性减小。拱形半径和拱形厚度对密封元件密封性能影响较为显著,且适当减小拱形半径或增大拱形厚度可提高其密封性能。     

锥形滑环组合密封有限元分析

采用ANSYS软件对锥形滑环组合密封进行有限元分析。分析了高压及超高压密封状态下动、静密封面的密封效果以及各密封部件的使用性能,解决了有限元分析过程中大应变问题和接触问题带来的收敛性差的技术难题和密封内压动态加载的技术难题。数值模拟结果表明,锥形滑环组合密封能够实现高压及超高压密封,且各密封部件工作状态良好。数值模拟工作为锥形滑环组合密封产品的开发提供了辅助。     

舰船艉轴密封技术应用研究

介绍了典型舰船艉轴填料密封的结构特点、性能测试情况以及通过试验研究最终确定的作为舰船艉轴的密封填料的实船应用情况     

密封装置在磨煤机旋转轴系统中的应用

在各种液压系统和机械旋转传动系统中,为防止空气渗入对系统造成负面影响,其大部分系统中都有密封装置,如液压缸中的轴密封、中速磨煤机中托盘的轴密封等。针对磨煤机中托盘轴设计一种密封装置,该装置是可使托盘在旋转的过程中防止空气从托盘轴的周围进入磨煤机的内部使其含氧量达到煤粉的自燃范围。     

阀门启闭件双密封装置

介绍一种具有大小两个启闭件并以快慢两阶段方式关闭阀门启闭件的密封装置。该密封装置是一种分别在大小两个启闭件上均装有环形橡胶密封圈和环形金属密封圈的双密封装置,在阀门关闭时,阀板上的环形橡胶密封圈与阀座先接触形成一道密封;在环形橡胶密封圈被稍微压缩后,阀板上的环形金属密封圈再与阀座接触又形成一道密封并承受整个启闭件上的压力;而环形橡胶密封圈良好的弹性变形减轻了启闭件关闭件时的冲击力,具有一定的消声减震性。     

新型艉轴填料密封结构的设计及试验研究

针对舰船艉轴填料密封寿命短、泄漏量大等问题,设计了新型填料函结构.该结构设计了可沿轴向运动的填料套筒,通过套筒和压盖的共同作用,对填料同时施加拉紧力和压紧力,可有效改善填料内部的受力分布状态,改善了密封效果,提高了填料使用寿命,同时可较好地满足舰船艉轴密封的安装和使用环境.台架试验证明,采用该结构是提高艉轴填料密封性能和使用寿命有效且可行的途径.     

弹性蓄能密封圈结构优化设计及验证

以OmniSeal 103A系列弹性蓄能密封圈为参考,提出密封夹套和与密封沟槽配合尺寸设计方法,并对弹性蓄能密封圈的结构进行优化,设计外唇面带有15°斜面的弹性蓄能密封圈JT1和外唇面为圆弧面的弹性蓄能密封圈JT2。设计实验从正反向摩擦力和密封性2个方面对两款弹性蓄能密封圈进行性能验证,并且与OmniSeal 103A系列中同规格密封圈性能进行对比。结果表明：JT1蓄能密封圈很大程度上提升了密封性能并且其抗摩擦性能也没有大幅下降,而JT2蓄能密封圈提升了抗摩擦性能,且密封性基本与OmniSeal蓄能密封圈相当。因此,JT1蓄能密封圈更适用于对密封性要求更高的场合,JT2蓄能密封圈更适用于对抗摩擦性要求更高的场合。     

基于PTFE矩形密封圈的高压容器密封结构设计

PTFE矩形密封圈具有耐化学性能好、截面稳定性高等优点,可以有效解决腐蚀性介质的密封问题。但在实际使用中,PTFE矩形密封圈及其适配沟槽的尺寸设计缺乏参考依据。针对上述问题,根据高压容器端面密封结构的形状与受力特征,在Ansys Workbench中建立PTFE矩形密封圈的二维轴对称模型,采用双线性等向强化模型表征PTFE的力学性能,对基于PTFE矩形密封圈的高压容器端面密封结构进行分析和设计,讨论压缩率、PTFE矩形密封圈几何参数和沟槽结构参数对高压容器端面密封性能的影响。结果表明,压缩率、矩形圈的高度和宽度以及矩形圈与沟槽侧壁的间隙对密封性能的影响较大,而内径对密封性能的影响较小,因而设计时应优先考虑沟槽深度、矩形圈的截面尺寸以及与沟槽的装配位置等参数。确定PTFE矩形密封圈及适配沟槽的尺寸后,采用有限元仿真手段验证了设计的密封结构在常温30 MPa高压下的密封性能,证实了设计的合理性。     

背负式喷雾器的密封性能研究

背负式喷雾器的密封性能作为A类检测项目,直接与施药者的人身安全挂钩,只要密封性能不合格,整批产品直接判定为不合格,所以密封性能对于背负式喷雾器来说是非常重要的检测项目。文中论述了背负式喷雾器的密封性能要求、密封试验方法、密封失效原因和密封方法。     

O型密封圈在机载雷达液压系统中的应用

介绍了O型密封圈在机载雷达液压系统中的应用,针对液压系统的重要组件液压交连的低温密封性进行了设计改进,并进行了大量的试验验证,使产品通过了机载苛刻的低温环境条件。