接触式机械密封基本性能研究进展_於秋萍

机械密封技术的研究与应用1. 前言机械密封技术是一门涉及密封件，动力传输和密封效果等诸多因素的复杂学科。

其研究与应用对于现代工业的发展有着重要的意义。

本文将探讨机械密封技术的研究进展以及在各个领域中的应用。

2. 机械密封技术的研究与发展机械密封技术作为一种传统且重要的密封方式，近几十年来得到了广泛的研究和发展。

通过对材料学，热力学和流体力学等知识的深入研究，科学家们不断改进机械密封的设计和制造工艺。

例如，引入了新型材料，如高强度聚合物和陶瓷，来提高密封件的耐腐蚀性和耐磨性。

此外，利用计算机模拟技术和数值分析方法，也为机械密封技术的研究提供了新的思路和手段。

3. 机械密封技术在轴封领域的应用轴封是机械密封技术的一个重要应用领域。

在各种旋转机械设备中，轴封的效果直接影响到设备的运行效率和寿命。

近年来，科学家们通过改进密封材料和结构设计，成功地提高了轴封的可靠性和密封效果。

例如，引入了双端面密封结构和气体静压密封技术，大大降低了泄漏率和摩擦热。

同时，利用纳米涂层技术也可以增强轴封的耐磨损性能，延长设备的使用寿命。

4. 机械密封技术在化工行业的应用化工行业是机械密封技术的重要应用领域之一。

由于化工设备在工作过程中常受到高温、高压和强腐蚀性介质的侵蚀，对机械密封的要求非常高。

近年来，科学家们通过引入新型材料和改进结构设计，成功地应用机械密封技术解决了化工设备的泄漏难题。

例如，采用金属波状弹簧和陶瓷材料，可以保证机械密封在高压环境下的可靠性。

此外，采用双金属密封结构，可以有效地应对温度变化引起的膨胀和收缩问题。

5. 机械密封技术在航空航天领域的应用机械密封技术在航空航天领域的应用也十分广泛。

在航天器的发射和运行过程中，润滑和密封是关键问题。

科学家们通过研究新型材料和改进结构设计，成功地开发了一系列高效的机械密封技术。

例如，利用气体静压密封技术，可以确保发射火箭的燃烧室和液氧箱之间的密封效果。

此外，引入陶瓷材料和纳米涂层技术，也可以提高航天器发动机等关键部件的密封性能和耐火性能。

应力松弛条件下O形圈的密封性能研究於秋萍; 孙见君; 马晨波【期刊名称】《《润滑与密封》》【年(卷),期】2019(044)011【总页数】6页(P17-22)【关键词】O形圈; 应力松弛; 密封性能; 接触压力; 泄漏率【作者】於秋萍; 孙见君; 马晨波【作者单位】南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037【正文语种】中文【中图分类】TH136由于结构紧凑、拆装方便、成本低廉，橡胶O形密封圈(简称O形圈)作为静密封被广泛应用于汽车、动力、机械及石油化工等过程工业领域。

然而，在工作过程中，O形圈由于长期处于压缩状态，会产生应力松弛现象，即O形圈上的载荷会随使用时间的增加而减小，导致其接触压力发生变化，可能造成O形圈与其配合面间的泄漏，影响装置的可靠性。

因此，掌握O形圈的应力松弛规律,研究其在应力松弛条件下的密封性能有着重要意义。

O形圈的应力松弛及载荷衰减与工作条件密切相关，一般通过实验获得。

王广振等[1]在试验基础上建立了一个能表示O形圈载荷衰减规律的模型。

贾恒涛和花荣[2]对O形圈进行压缩应力松弛试验，分析了几种条件下O形圈的衰减性能。

GILLEN等[3]将实验加速老化条件下与长期现场装置老化条件下的O形圈进行对比，通过预测平衡压缩形变和平衡密封力评估了一定条件下O形圈的寿命。

BERNSTEIN和GILLEN[4]利用烤箱加速老化和等温压缩应力松弛对氟O形圈在室温下的寿命进行了预测。

CLINTON和TURNER[5]对“挑战者”号固体火箭发动机的O形圈进行载荷衰减试验，指出当O形圈的压缩率在15%以上时，O形圈的寿命至少可以达到6个月。

BOWER[6]通过长期的O形圈压缩载荷衰减试验，得出压缩率越大，O形圈的载荷衰减越慢的结论。

ANJA等[7]通过试验发现，材料、尺寸、时间和温度对氢化丁腈橡胶O形圈和三元乙丙橡胶O形圈的异构老化有重要影响。

LIU等[8]通过试验得到三元乙丙橡胶O形圈在30 ℃的条件下可以工作46.4年的结论。

接触式机械密封基本性能及发展趋势分析摘要：随着科学技术的不断发展，我国机械制造业呈现出跨越式发展，接触式机械密封有着密封性强、端面摩擦低性特点，这对机械的寿命有很大提高，而且基本不会因泄漏带来不必要的损失。

通过进行接触式机械基本性能的研究，有利于延长整个机械密封使用寿命，并有效减少因为泄露而造成的各项损失。

关键词：接触式机械密封；端面摩擦；泄漏特性1.对端面摩擦特性研究进展1.1摩擦特性参数机械密封断面的摩擦问题是主要影响机械密封寿命的重要原因，而对端面摩擦具有直接影响作用的就是摩擦特性的参数。

因为我们可以通过对摩擦参数的观察和分析，以此来解机械密封摩擦的规律，并且针对此类来规律选择合适的解决办法。

由于端面摩擦的摩擦系数以及磨损率都是和施工现场情况有着很大的关系，所以，在端面摩擦与水、柴油等接触的时候，我们可以研究出不同的摩擦变化规律，而且可以根据摩擦系数可以根据不同的工况而改变的特性，以及利用混合摩擦、边界摩擦等等综合各种影响端面摩擦的因素，并以此为研究对象，通过研究可以发现接触式机械密封的端面磨损率主要与端面的接触特性以及端面的材料特性有关系，同时温度，速度等，都对端面摩擦有一定的影响。

1.2端面摩擦的表面形貌的影响由于机械密封是机体与转轴之间的密封装置，所以在一定程度上，机械密封的端面是不光滑的，所以需要两者之间的摩擦力来保证自身的密封性。

但是过多的微凸体会对端面造成很大的磨损程度。

所以，在保证密封性良好的情况下，合理的减少表面的微凸体，这样一来能够减少对端面的磨损，延长机械密封的使用寿命，另外也可以提高边界摩擦与抗磨损性能。

总之，我们需要根据不同的微凸体的形状为依据来判断哪一种微凸体能够有效的减少端面的磨损，并且具有提高性能和密封性的特点。

同时，还可以通过选择不同性质的涂料，改变端面摩擦力，提高机械密封的使用寿命。

1.3端面材料配对通过研究可以发现，接触式机械密封的磨损，主要和接触的材料以及微凸体的形状有关系。

①被密封介质易产生泄漏，造成物质损失和环境污染。

密封原理:在被密封流体与外界存在压力差（一般是被密封流体压力高于外界压力）的前提下，通过维持一定的端面接触压力，来尽可能减小密封摩擦副端面之间的轴向间隙以降低被密封流体的泄漏。

可见，接触式机械密封难以实现被密封流体的零泄漏，更不可能实现其零逸出。

随着现代环保要求的不断提高，普通接触式机械密封的应用将受到越来越多的限制。

②密封端面存在摩擦磨损、使用寿命短。

密封摩擦副之间存在着直接的固体摩擦磨损，积累的结果必然是密封的使用寿命有限。

一般地，普通接触式机械密封的使用寿命不超过一年，而对一些润滑性差的密封流体或含一定量固体颗粒的密封流体，密封的使用寿命只有数月甚至数天。

③密封上作状态不稳定，失效概率大增。

密封端面之间的摩擦温升对密封摩擦副的工作状态有很大的影响，有可能使端面液膜发生汽化（即相变，尤其对易汽化类介质如高温油泵、热水泵、轻煌泵等），由单相润滑变为汽液混相润滑，使密封摩擦副处于不稳定的工作状态，产生‘‘鸣叫"、"汽喷〃现象等，失效的概率大大增加。

④密封件产生热变形、热裂、热涨而失效。

密封端面之问的急剧温升还有可r能导致因温升过高使密封环产生较大的热变形，摩擦磨损严重，使密封材料的机械性能降低。

容易使密封环（主要指硬环）产牛热裂、辅助密封圈产生热涨、老化等而使密封.早期失效二机械密封失效记录中发现有相当比例是由于密封端面温升过高造成的。

⑤密封适应变工况能力差。

当流体机械处于变工况（变压力、变转速、频繁开停等）下，密封始终处于不稳定的运行状态一磨合状态，极易出现早期失效。

⑥改变介质性能，影响产品质量。

密封摩擦副端面之间直接的固体摩擦磨损，必然产生一定量的固体磨粒，对工艺产品造成不同程度的污染，直接影响产品质童及其市场竞争力。

因此，随着对产品尤其是深加工食品、生物医药制品、精细化工产品等质量要求的日益苛刻，普通接触式机械密封的使用范围将不同程度的受到影响。

专利名称：一种剖分式机械密封及其剖分接触界面的密封方法专利类型：发明专利
发明人：孙见君,倪兴雅,马晨波,於秋萍,苏徐辰,蔄志鹏,王琳娜
申请号：CN202010600117.9
申请日：20200628
公开号：CN111677864A
公开日：
20200918
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本专利公开了一种在受热或承压状态下密封环剖分界面产生间隙时仍然具有良好密封能力的剖分式机械密封及其密封方法。

该剖分式机械密封包括剖分式动环、剖分式静环，所述的剖分式动环与剖分式静环通过密封端面贴合构成端面动密封，其特征在于：所述的剖分式动环与剖分式静环各有2片半环，每片半环拥有的2个剖分面处于同一平面内即圆心角为180°，动环和静环各自的一片半环的2个剖分面上分别附着一薄层高分子材料，各自的另一片半环的2个剖分面为光滑基体剖分面。

该密封方法是使得2片半环施加载荷，使得动环和静环剖分接触界面的空隙率小于逾渗阈值0.3116，轴向单边高分子溢出量小于0.223μm，径向单边高分子溢出量小于0.447μm。

申请人：南京林业大学
地址：210037 江苏省南京市龙蟠路159号
国籍：CN
代理机构：南京科阔知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：王清义
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2019-2020学年第2学期《文献信息检索与利用》期末大作业姓名：马冰箫学号： 20181683310105学院：信息与通信工程学院年级： 2018级专业：电子信息类任课老师：李保红成绩：一、课题名称：流体动压型机械密封研究二、课题分析（1）课题来源：兴趣爱好（2）1、中文检索词：流体，动压，机械密封2、英文检索词：fluid，dynamic pressure，Mechanical seal三、选择的检索工具中文数据库：CNKI、万方、维普、百度文库英文数据库：谷歌学术、jstor、IEEE专利：国家知识产权局专利检索分析网搜索引擎;谷歌、百度四、制定检索式（1）中文检索式SU=(’流体’+’机械密封’)（2）外文检索式‘fluid’+‘Mechanical seal’五、检出结果展示（1）搜索引擎检索结果截图（2）中文数据库检索结果截图CNKI数据库检索截图：超星发现检索截图：（3）外文数据库检索截图六、文献综述（一）正文内容1、选题的目的和意义现阶段机械密封的操作条件更加苛刻和多样化。

在一些高参数的密封工况下,传统接触式机械密封磨损严重、寿命较短,已达不到密封的基本要求。

发展流体润滑的非接触式机械密封是保证设备长时间连续正常运转的迫切要求。

流体动压型机械密封是对普通机械密封端面进行简单改型,其结构简单、应用前景广阔,特别适合高压、高温、低粘度等高参数工况。

对流体动压型机械密封的密封机理、研究发展情况和现阶段的工业产品进行了综述。

指出开展深入研究流体动压型机械密封的必要性。

2、选题在国内外的研究现状机械密封的应用研究大大促进了机械密封技术的发展。

Gardner 实验研究了水润滑螺旋槽机械密封性能，并将研究结果成功地应用于潜水泵上。

1984年，Etsion明确提出了零泄漏非接触机械密封的概念，发明了圆叶槽机械密封，随后 Lipschitz也提出了利用剪切流来补偿压差流实现零泄漏的液相开槽机械密封结构。

自适应接触式机械密封性能的思考摘要：我国的经济社会不断发展，科学技术水平不断提升。

自适应机械密封技术是现代技术的代表，这一技术应用了浮动安装结构，提高了设备的密封性能。

与国外的镶装密封相比，国内的自适应接触式机械密封更具优势。

本文将构建一个动态分析模型，探讨自适应接触式机械密封性能，希望能为相关人士提供一些参考。

关键词：自适应机械密封；接触式机械密封；密封性能1动态分析模型为了对核主泵的自适应接触式机械密封进行分析，必须依靠网络信息技术，构建动态分析模型。

经过测算，自适应接触式机械密封的工作压力差大致在0.2MPa左右。

自适应接触式机械密封需要接收内部压力和外部压力，内压和外压的方向是完全平行的。

密封外围有动环和静环，动环呈圆球状，静环呈凸起状。

在构建模型时，需要计算密封动环和静环的半径[1]。

在理想状态下，自适应接触式机械密封为一个粗糙的表面，且粗糙度为接触表面标准差的平方根。

动环和静环相对，液体在二者中间流动。

当流体经过静环和动环的表面时，会因摩擦力加大而产生热量。

自适应接触式机械密封的外侧为热交换区域，内侧为受热区域。

热量和密封性具有正相关的关系，因此可以采用温度控制方程，对自适应接触式机械密封性进行计算。

润滑模型的基本参数有以下几个：第一个是核能源的泄漏量；第二是密封静环和动环的摩擦扭矩；第三是自适应接触式机械密封的闭合力；第四是静环动环之间流体的压力。

在进行计算时，一般采用平均流量方程，对流体热量的动态分布量进行分析。

具体来说，混合润滑模型的求解流程如下：第一，嵌入基础参数，输入自适应接触式机械密封的基本特征。

第二，对摩擦热量和摩擦力进行计算。

第三，测算流体的平均流量。

第四，选择开启力平衡。

如果力平衡未开启，应该调整自适应接触式机械密封膜的厚度，如果力平衡已经开启，应该计算流体的温度场。

第五，查看温度场是否收敛。

如果温度场未收敛，应该更新温度场。

如果温度场已经收敛，应该更新膜厚，并对其收敛度进行测算。