基于泄漏率的软密封截止阀密封力计算方法

借鉴紧密性概念,将软密封截止阀的泄漏率与所施加的密封力关联起来,提出基于泄漏率的软密封截止阀密封力计算方法。该方法采用泄漏试验及数据回归的方法确定垫片系数,进而计算不同材料软密封截止阀在给定工况下的密封力。以聚全氟乙丙烯(Fs-46)软密封平面截止阀为例进行标准泄漏试验,并将试验值与提出的密封力计算方法的计算结果进行比较。结果表明,提出的密封力计算方法得到的结果与试验验证结果吻合,证明该方法可以准确计算不同材料软密封截止阀基于目标泄漏率的密封力,为指导截止阀的设计提供了理论依据。     

超高压截止阀阀杆轴向密封力的分析

阐述了超高压截止阀在不同密封型式下轴向力的计算及其确定并加以论证,分析了超高压截止阀的密封机理和密封面加工精度对截止阀轴向力的影响以及密封副材料的选用。     

相关标准对金属密封副止回阀密封试验泄漏率的规定及分析

分析和探讨了金属密封副止回阀密封试验相关标准对其泄漏率的规定，提出了GB／T12233《通用阀门铁制截止阀和升降式止回阀》修订版对金属密封副止回阀密封试验泄漏率的主要修改内容。     

基于等效泄漏间隙的不同密封结构泄漏率分析

对于不同的密封垫片,由于其截面形状的不同,现有方法难以对其密封性能进行准确对比。基于ANSYS中建立的密封结构有限元模型,能够计算出接触表面上的接触压力。将接触压力转化为等效泄漏间隙,通过雷诺方程计算出接触面上的流体压力分布,进而计算出密封面上的泄漏率。通过对比不同预紧力下,单峰和双峰截面密封垫片的密封性能,对密封垫的设计提供指导。计算结果表明,低预紧力下,单峰截面垫片的密封效果好;高预紧力下,双峰截面垫片的密封效果好。     

基于多孔介质理论的双粗糙面金属静密封泄漏模型

粗糙面微观几何形貌是影响静密封泄漏特性的重要因素。应用粗糙面的三维点云数据,将粗糙面进行离散化处理,进而将由双粗糙面构成的密封界面等效为三维逾渗栅格模型,基于多孔介质理论计算得到密封界面的孔隙率和渗透率,从而建立了一种双粗糙密封界面的泄漏率模型。搭建金属静密封泄漏率测量试验台,通过对环面金属静密封泄漏特性的试验研究,验证了该泄漏模型的有效性。利用该模型分析了表面纹理方向、粗糙面波动频率与材料特性对金属静密封泄漏特性的影响。结果表明：各向异性粗糙面构成的密封界面具有较好的密封性能;粗糙面波动频率越大,密封性能越好;低硬度材料易于实现有效密封;在重载情况下,粗糙面微观几何形貌对孔隙率与泄漏率的影响不显著。     

基于复合泄漏通道模型的O型圈密封泄漏率计算方法研究

O型圈密封作为机械结构中最常见的密封形式之一，实现其密封泄漏率的准确定量计算进而保障其密封性能，对机械产品和装备整体的安全性、可靠性和环境保护性等具有重要意义。现有的O型圈泄漏率计算方法难以在计算准确度与模型复杂度间达到很好的平衡。针对这一问题，提出了一种基于复合泄漏通道模型的O型圈泄漏率计算方法。复合泄漏通道模型通过对粗糙表面轮廓三角峰均一化排列，将O型圈与粗糙表面间的泄漏通道定义为三角形通道和梯形通道两种典型形式。相比现有方法通过单一几何体对泄漏通道建模，复合泄漏通道模型引入粗糙表面三角峰统计参数对泄漏通道进行表征，充分反映了表面形貌特征对通道形式与泄漏率的影响。局部密封单元的泄漏仿真实验表明，复合泄漏通道模型相比经典的Roth模型具有更好的计算准确性。将该方法应用于一种典型的O型圈密封结构，设计并实施了泄漏率测量实验，实验结果表明不同O型圈压缩率下泄漏率计算结果的平均相对误差不超过15%，验证了提出的方法在实际应用场景下的有效性。     

高渗透介质微泄漏阀门中腔密封研究

阐述了随着核电技术的发展,对核电阀门要求越来越高的现状,比如高温气冷堆等四代核电堆型一回路冷却剂(氦气)的特殊性,对核电阀门的密封性能提出了更高的要求。介绍了研究高温气冷堆核级氦气截止阀低泄漏率中腔密封结构的意义,并通过研究分析确定了低泄漏率中腔密封结构的研制难点和对应的解决措施,并对一台DN100截止阀样件开展中腔密封结构的详细设计,完成了满足低泄漏率要求中腔密封结构的开发,同时为了确保其密封性能能够满足要求,对样件中腔密封结构中的金属C型圈所承受载荷进行有限元分析,验证了其所承受的线载荷能够使其起到良好的密封效果,并对样件进行一系列的氦检漏试验,证明了该中腔密封结构具有良好的密封性能。通过本课题的研究,掌握了核级氦气截止阀满足低泄漏率要求的中腔密封结构关键技术,解决了氦气等高渗透性介质工况阀门中腔密封结构密封性能保证的难题,可以为高温气冷堆核级氦气截止阀等具有低漏率要求阀门的中腔密封结构的设计提供借鉴。     

新的垫片密封参数与法兰设计的优化

目前国内外的法兰设计规范或方法都没有把泄漏率作为失效准则。本文根据垫片试验结果,提出一种把泄漏率与垫片密封性能结合的密封计算方法。此外,在达到指标泄漏率的前提下,探讨了以螺栓载荷最小为优化目标进行法兰优化设计的应用。     

截止阀的密封特点与结构改进

从分析截止阀密封副的特点和影响内泄漏的因素入手,提出了截止阀的密封结构改进措施。     

船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化

为研究螺旋槽旋转密封装置用于船舱隔壁密封的密封性能,同时获取螺旋槽结构的最优取值范围,对螺旋槽各参数对泄漏量影响规律进行理论分析;选取泄漏量的显著性影响因素,采用Box-Behnken优化方法设计密封装置泄漏量试验,得到多型样机泄漏量测试结果;建立泄漏量和各影响因素间的数学模型,获得不同影响因素对泄漏量的二阶交互作用响应面,分析不同影响因素间交互影响规律。结果表明：螺旋槽密封装置泄漏量随槽数、螺旋角和槽深比的增大均先增大后减小,随槽台比和槽坝比的增大则逐渐增大;建立的数学模型计算结果和试验数据相关性较强,表明该模型可用于准确预测船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置泄漏量。     

金属垫片密封泄漏模型试验研究

建立了气体通过金属垫片的泄漏模型.对常温下金属平垫片密封性能进行了试验研究,研究了压紧应力、介质压力和表面形貌对密封性能的影响.试验表明,泄漏率随分形维数、压紧应力和尺度系数的变化规律与理论模型的描述基本一致,泄漏率的理论计算值与试验结果吻合较好,表明建立的金属垫片泄漏模型是合理的.建立的泄漏率计算公式将泄漏率、压紧应力、介质压力和密封表面分形参数联系在一起,因而使以最大允许泄漏率为准则的金属垫片密封连接设计以及紧密性评价成为可能.     

密封软填料等温密封行为的理论分析

将泄漏介质视为不可压缩流体,对其进行力学分析,得出了泄漏介质的流量和压力降等表达式。根据泄漏介质的密封条件,分析了软填料密封行为的两个典型状态,给出了软填料可靠密封的静态准则和动态准则。     

指尖密封流动与变形三维双向耦合分析

针对指尖密封提出泄漏流动和固体变形的三维双向耦合计算方法。该方法采用多孔介质模型计算密封片组泄漏流场,将流场计算得到的压力分布加载到有限元模型上进行密封的固体变形计算,再根据变形计算结果更新多孔介质模型参数,重新计算泄漏流动;如此重复,直至泄漏流动和固体变形计算均达到收敛。采用该计算方法,对不同压差下指尖密封的泄漏流动与固体变形进行计算。计算结果表明：流动与变形的耦合计算经过3次迭代达到收敛;指尖密封结构的压降、泄漏及变形主要发生在指尖靴区域,密封片组的最大变形主要取决于径向变形;当上下游压差从0.1 MPa增大至0.5 MPa,密封片的最大径向变形增大约2%,最大轴向变形增大约400%,泄漏量增大约130%。     

燃机曲折型迷宫密封的泄漏特性研究

以F级燃气轮机中曲折型迷宫密封为研究对象,对其内部流场和泄漏特性进行数值模拟,研究密封间隙、压比对迷宫密封泄漏特性的影响。结果表明：在相同密封间隙下,泄漏量随着压比的提高而增加;相同压比下,泄漏量随着密封间隙的减小而减少。基于数值计算结果,对现有迷宫密封泄漏量计算公式进行修正,建立曲折型迷宫密封的泄漏量计算公式。该公式计算结果与CFD数值模拟结果吻合很好,和同类公式相比,能够更为精确地计算该类型密封结构的泄漏量。     

某空气涡轮起动机动密封泄漏分析

针对某型航空用空气涡轮起动机在设计研发过程中出现的动密封滑油泄漏问题,对机械密封结构进行分解分析,初步判定泄漏的滑油来源于摩擦副中静环与动环的贴合端面。根据动密封的结构特点及空气涡轮起动机使用环境编制故障树,对动密封处介质温度和摩擦副温度场开展试验研究和仿真计算,对摩擦副端面进行检测分析,对动密封所需的轴向压紧力以及弹簧提供的压紧力进行校核计算,结果发现动密封滑油泄漏的主要原因是辅助胶圈在高温滑油中体积胀大从而引起摩擦阻力增加,导致弹性元件无法提供摩擦副贴合所需的足够压紧力。根据研究结果增加了该动密封波形弹簧的预紧力,并通过试验验证了改进后动密封的密封效果。     

一种基于等效平行间隙的静密封漏率预测方法

工程中由于密封件形状多样化和表面接触压力复杂多变,现有分析方法难以快速对密封性能进行定量分析。提出一种将密封接触压力引起的粗糙表面泄漏间隙变化等效为平行泄漏间隙,进而采用可压缩雷诺方程进行漏率计算的方法。该方法可快速计算各种工况下的密封性能。通过设计测量漏率实验,标定出接触压力和泄漏间隙的关系。基于该关系,将由有限元模型计算得到的密封接触压力分布转变为等效平行泄漏间隙分布,进而通过雷诺方程计算出密封界面的漏率。通过D形截面垫片验证漏率预测方法的准确性,实验验证表明,该方法能够快速准确计算出不均匀密封接触压力表面的漏率。     

螺旋槽干气密封润滑气膜特性的数值模拟

应用计算流体动力学分析Fluent软件对螺旋槽干气密封润滑气膜特性进行数值模拟,得到气膜流动场的压力分布、泄漏量、气膜开启力等特性参数;模拟数据与试验数据进行比较,并分析两者存在误差的原因。结果表明,随着转速、介质压力的增大,螺旋槽干气密封气膜压力、开启力、泄漏量也增大;该模拟方法的模拟结果与实验结果基本一致,可用于螺旋槽干气密封的优化设计。     

基于多孔介质模型的机械密封静压泄漏特性分析

针对接触式机械密封普遍存在的渗漏现象,考虑到流体在多孔介质中的流动和在密封端面间的流动具有相似特征,基于多孔介质模型建立密封端面间渗流模型,通过对动量方程和连续性方程的推导,得到适用于密封端面间流体流动的控制方程,提出一种密封端面间泄漏率的解析计算新方法,并与COMSOL数值模拟得到的泄漏率进行对比分析;研究孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚、密封介质压力和弹簧比压对静压泄漏特性的影响规律。结果表明,泄漏率随孔隙率、端面表面粗糙度、膜厚和密封介质压力的增大而增大,随弹簧比压的增大而减小,解析计算结果和数值模拟结果的变化趋势基本一致,证明该解析法计算泄漏率具有实用性和可行性。     

接触式机械密封端面泄漏模型的研究进展

泄漏率是评定机械密封性能的主要参数。接触式机械密封端面泄漏过程复杂,影响因素较多,且泄漏率是一个与运行时间相关的变量,而非稳态参数,因此其泄漏模型的建立是机械密封研究领域的难点。国内外的学者对接触式机械密封端面泄漏模型进行了大量的研究,相继提出了经验公式和数值计算模型。本文介绍了边界摩擦状态和混合摩擦状态的泄漏率经验公式;分析了包含密封端面间的液膜压力、微凸体接触比压、液膜厚度和载荷平衡方程的泄漏率数值计算模型,对不同作者在不同假设条件下采用数值计算模型得出的泄漏率计算结果进行了比较分析;探讨了经验公式和数值计算模型存在的问题。     

多相介质泵用高压密封设计及性能分析

针对多相介质泵用机械密封运行特点,为避免介质含气量大范围波动而影响密封端面润滑膜的稳定性,开展高压双端面机械密封结构和端面槽型设计,通过变形校核证明结构设计合理。建立密封端面深槽流体润滑模型,采用数值计算方法进行求解,分析不同开槽面积比的圆弧型槽的端面泄漏量、开启力等主要密封性能随工况参数的变化规律。结果表明：高压状态下,密封端面开深槽能有效改善端面润滑状态;端面泄漏量和开启力随着开槽面积比的增大而变大,同时压力越大,端面泄漏量和开启力也越大,但转速对端面泄漏量和开启力的影响不大。对设计的密封进行台架性能试验验证,获得的密封端面泄漏量变化规律与数值计算结果趋势保持一致。