端面刷式密封的研制及特性分析

针对常规刷式密封存在的转子易磨损、刷丝之间的间隙随半径的增大而增大,进而造成空隙率不均、后挡板与转子之间的间隙大小受到转子径向跳动的限制等问题,研发了一种用于气体密封的新型端面刷式密封结构,将常规型刷式密封的摩擦面由转子表面转移到与转轴垂直的端面上。端面刷式密封具有摩擦无法对转子造成破坏、刷丝排列更紧密,刷丝区孔隙率均匀、适用于更大的转子偏移、结构上有更多的选择性等特点,使密封效果更好。

双螺杆高压泵用机械密封的改进

对引进的双螺杆高压泵用机械密封的结构、特点以及应用中存在的问题作了分析，并提出了相应的改进措施，进而提出了一种新型密封结构。

机械密封补偿机构中辅助O形密封圈的性能分析

采用有限单元法建立了机械密封O形辅助密封圈的数值分析模型.利用非线性有限元软件MSC.MARC计算了VonMises应力和接触密封界面之间的接触应力.采用高频疲劳试验机和高压水润滑O形密封圈试验单元组成的试验装置测得了摩擦力,并结合数值计算结果求得了摩擦系数.分析了O形辅助密封圈的压缩量及滑移速度对摩擦力的影响,讨论了O形辅助密封圈对机械密封的密封能力、泄漏特性的影响.结果表明:O形密封圈用于机械密封中的补偿机构会有微量泄漏;水润滑状态下接触密封界面能形成润滑水膜,摩擦力较小,有利于密封稳定运转.

高速螺旋槽气体密封轴向微扰的有限元分析

利用一种高阶形函数的有限元方法 ,分析了高速运转下的螺旋槽端面密封的轴向微扰 ,得到了气体密封关于轴向微扰的一些动态特性参数 ,如密封的动态刚度和阻尼。计算了密封的一些稳态特性参数如密封开启力 ,静态刚度和泄漏量。

干式气体端面密封的开启特性

鉴于干式气体密封启动过程的重要工程意义,基于稳态分析方法研究了该种密封的开启特性。根据开启临界气膜厚度的假设,提出了用于分析干式气体密封开启性能的判据——开启临界转速。研究了启动过程中,气膜厚度、开启力、气膜刚度、泄漏量、摩擦扭矩和摩擦功耗等密封性能参数的变化规律。分析了操作参数和端面结构参数对开启性能的影响。研究表明,启动过程中,密封的特性参数在开启临界气膜厚度附近快速变化;密封操作压力对开启临界转速有较大影响,通过改变端面结构参数可以改变密封的开启临界转速,改变开启性能。提供了一种用于分析密封开启性能的研究方法,可辅助密封端面结构设计和指导启动和停车过程操作。

螺旋槽端面干气密封的参数研究

螺旋槽干气密封试验分析了干气密封螺旋槽几何参数对开启力、功耗、泄漏率和气膜刚度的影响 ,并通过理论计算对试验数据给予了验证。理论计算和试验结果的对比表明了试验数据的可靠性。整体来讲 ,在其他参数固定的条件下 ,槽深比、螺旋角对密封性能的影响较为突出 ,而槽数、密封坝宽度比、槽台宽比、压力比对密封性能的影响相对较弱。最后给出密封结构和试验条件下的最优几何参数取值范围 (12 <Ng<18,14° <β <16° ,0 4 <αg<0 6 ,0 3<l<0 5 ,1 6 <δ<1 8,10 <Pr<2 0 )。

金属W形密封环的弹塑性接触有限元分析

采用ANSYS有限元软件建立金属W形密封环的有限元模型,对金属W形密封环在给定工况下的弹塑性接触变形进行非线性有限元分析,得出相应情况下的接触应力分布和范.米塞斯(Von-M ises)应力分布;讨论密封环操作参数和结构参数对密封性能的影响。结果表明,在预紧工况和工作工况下,密封环的最大接触应力均能满足密封要求,且最大Von-M ises应力小于屈服极限,金属W形密封环可以实现密封;适当增大金属W形密封环壁厚或加大预压缩量,可以提高其密封性能。

油气两相动压密封端面结构多参数正交优化及试验研究

针对油滴均匀分布在气相中的油气两相动压密封,利用Fluent软件建立两相动压密封端面间流体模型,并采用多参数正交优化法,分析密封性能参数(工作膜厚、流体膜刚度、泄漏量及摩擦扭矩)随两相密封动压槽结构参数(螺旋角、槽深、槽宽比、槽坝比和槽数)的变化。分析结果表明:在恒定转速、压差和闭合力条件下,通过调整各结构参数均可获得最大工作膜厚;流体膜刚度随着螺旋角和槽深的增大而减小;气体泄漏率和液体泄漏率随密封槽结构参数变化规律相同,且变化规律与工作膜厚相同;得到了定工况下的最优动压槽结构参数。最后通过自主设计的气液两相动压密封实验装置进行静压试验和运转试验,验证了动压密封在油气两相介质工况下应用的可行性。

螺旋槽干气密封的有限元分析

从可压缩气体雷诺方程出发,使用伽辽金法,对螺旋槽干气密封进行了有限元分析,并自行开发基于VisualC++6.0平台上的干气密封有限元计算软件,最后,把软件计算结果与文献中的实验值进行比较,验证了计算结果的正确性,对进一步研究具有指导意义和实用价值。

大型固定管板式换热器管板稳态温度场及热应力场分析

采用有限元分析软件ANSYS,对某大型固定管板式换热器管板的稳态温度场和热应力场进行了三维有限元分析。采用APDL语言建立了包括管箱、筒体和2433根换热管在内的四分之一管板的参数化模型。分析了对流边界条件下管板的温度场和相应的热应力场,提出并论证了温度场和热应力场迭代计算的必要性,得到了该边界条件下管板温度场和热应力场的分布规律。

CFD软件对螺旋槽干气密封的模拟

采用了通用计算流场分析软件fluent,使用gambit软件建立三维计算模型并划分网格,基于三维N-S方程,选用RNGK-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对螺旋槽气体密封的三维流场进行了数值研究。通过验证,表明流场的数值计算结果与文献中的试验值吻合较好,模拟了气膜场的压力分布,对进一步研究具有指导意义和实用价值。

螺杆挤压连续汽爆玉米秸秆流变性分析

为玉米秸秆在装置内的流场模拟提供重要物性参数,用螺杆挤压连续汽爆装置处理玉米秸秆,对得到的挤出物和汽爆物进行流变性分析。该文研究了玉米秸秆挤出物和汽爆物在不同温度下的流变曲线、温度对其表观黏度的影响,利用测试数据对其流变模式进行了线性拟合。结果表明:玉米秸秆挤出物和汽爆物具有明显的剪切稀化现象,均属假塑性流体;在低剪切速率时,流变曲线受温度的影响不明显,在高剪切速率下,流变曲线受温度的影响较明显;通过运用宾汉、卡森和幂律3种流变模式进行线性拟合发现,玉米秸秆挤出物和汽爆物的拟合效果均为幂律模式最佳,宾汉模式最差;挤出物和汽爆物的幂律模式本构方程可用于计算精确的流场模拟结果,为挤出物在单螺杆内和汽爆物在连续酶解装置的流动状态提供模拟依据。

低液气比混合润滑下的动压密封性能分析

针对小液滴均匀分布在气相中的两相润滑状态下的密封工况,建立气液混合物理模型,推导气液两相混合流体的等效黏度,建立气液混合润滑动压密封端面间的气液混合润滑Reynolds方程。利用MATLAB软件编写有限元程序求解气液混合润滑Reynolds方程,得到动压密封端面间气液混合流体的压力分布及密封性能参数,并分析在操作工况一定时,液气比对密封性能的影响。分析结果表明:在相同的膜厚下,液滴增强了端面流体动压效应;动压密封在运转过程中,端面密封间隙、摩擦功耗和质量泄漏率随液气比的增加而增加,体积泄漏率随液气比的增加而减少,而刚度随液气比的增加先增加后降低,存在最大值。

动静压混合式气体密封的特性分析

基于气体动压式和静压式密封原理,提出了新型的动静压混合式气体密封(简称混合式密封),介绍了该密封的工作原理.采用有限元法,利用Matlab数值软件,求解了混合式密封及动压式密封和静压式密封端面间气膜的Reynolds方程,得到气膜的压力分布,进而求得了密封的性能参数,如开启力、稳态刚度、泄漏率、摩擦功耗等.比较了不同端面结构的混合式密封与静压式和动压式密封的密封性能,并分析了混合式密封及静压式密封在失去气源情况下的密封性能.结果表明:与动压式密封相比,在同一气膜厚度下混合式密封获得的开启力更大,气膜厚度增加时仍具有较大的刚度;混合式密封可实现静压开启,动压运转;由于同时具有动压效应和静压效应,混合式密封工程应用范围更广;此外,混合式密封的特性参数可以通过在线调节阻封气压来改变.

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。

新型辅助密封圈的有限元分析

利用非线性有限元理论建立了某新型辅助密封圈的有限元模型;利用有限元软件MSC.MARC分析了该结构在安装和使用过程中的接触变形、接触密封界面上的接触应力分布及摩擦特性等。结果表明,该密封结构辅助密封性能好,能够承受较高压力,并且与轴之间的摩擦阻力小,耐磨性能好,适用于旋转密封以及往复密封。

高黏度非牛顿磁性流体密封耐压性能分析

采用ANSYS分析软件对高黏度非牛顿磁性流体密封的磁场进行有限元数值模拟,通过得出的实际密封简化耐压公式计算该密封的耐压能力。结果表明:高黏度非牛顿磁性流体密封能力好于普通牛顿磁流体密封,且由于高黏度非牛顿磁性流体密封的磁极与转轴间隙可以更大,所以适用于轴径向跳动量大的场合,应用范围更广泛。

端面刷式密封的制备及试验研究

在对刷式密封制造工艺进行调研的基础上,自制了新型端面刷式密封环。在自制的实验台架上,对端面刷式密封进行了性能测试,得到了反应端面刷式密封静态和动态密封能力的泄漏曲线,将端面刷式密封性能试验结果与文献上其他种类密封实验结果进行比较,证明了端面刷式密封可以满足设计要求,比常规刷式密封更具优越性。

气体端面密封试验设备

气体端面密封试验台由传动系统、润滑系统、供气系统以及测量系统组成。考虑到气膜厚度的变化对密封稳定性等密封性能的影响很大 ,重点对气膜厚度的测量进行了介绍。

机械密封用挤压成型金属波纹管应力及轴向刚度的有限元分析

研究挤压成型波纹管机械密封中波纹管的轴向刚度及应力状态,将有限元计算与采用工程实际经验公式的计算结果和该波纹管的试验结果进行了比较。同时通过建立的波纹管有限元模型,分析了外压作用下波纹管结构对波纹管的应力状态的影响。