用于幂律流体螺旋槽液膜机械密封性能的解析法
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机械密封结构原理及失效分析
机械密封结构原理及失效分析1 机械密封的基本原理机械密封依靠弹性元件提供弹力，克服补偿环辅助密封圈与轴之间的摩擦力，使补偿环紧密地贴合在非补偿环的端面，形成密封端面初始闭合力，当主机充满压力介质并开始工作时，可使密封端面产生闭合力，从而使密封端面达到合理的比压，实现流体的密封。
2机械密封的基本结构由补偿环、补偿环辅助密封圈、弹性元件、传动件、弹簧座、紧固件等组成的补偿组件，以及由非补偿环、非补偿静环辅助密封圈等组成的非补偿组件，共同组成一套完整的机械密封。
1）典型的旋转式（见图1）和静止式（见图）2）机械密封基本结构构成典型的旋转式机械密封的基本元件有：摩擦副（补偿环4、非补偿环3）、辅助密封圈（O形圈2、5）、传动件（推环6）、弹性元件（弹簧7）、弹簧座8、紧固件（紧定螺钉9）、防转销1及密封端盖11和密封腔10组成。
图1 机械密封基本结构（旋转式）1-防转销2-非补偿环辅助密封圈3—非补偿环（静环）4—补偿环（动环） 5-补偿环辅助密封圈6-传动件7-弹簧8—弹簧座 9—紧定螺钉10—密封腔11—密封端盖图2 机械密封基本结构（静止式）1-弹簧座2-防转套3-弹簧4-推环5-补偿环辅助密封圈6-补偿环（静环） 7—卡环8—非补偿环（动环）9—非补偿环辅助密封圈10—密封腔11—密封端盖12—密封压盖2）机械密封主要泄漏途径当密封腔内充满有压的被密封介质时，由图1所示机械密封的泄漏点主要有4处：泄漏点1：密封摩擦副端面处，称为主密封，是决定密封性能及寿命的关键密封点，据统计大约有80%以上的密封泄漏都是由此造成的。
泄漏点2：位于密封静环与压盖之间。
泄漏点3：位于密封动环与轴（或轴套）之间，称为机械密封的辅助密封，主要形式有：O形圈、V 形圈、矩形圈等。
工作时辅助密封基本无相对运动，属相对静止的密封，但动环辅助密封圈对机械密封的追随性起着关键作用。
泄漏点4：位于密封腔与压盖之间的静密封，狭义讲不属于机械密封零件，主要形式有：O形圈、垫片等。
机械密封之全面讲解
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（四）密封环的主要技术要求
（１）平面度0.0009，硬质Ｒａ≤0.2，软质Ｒａ≤0.4，表 面不应有裂纹、划伤、气孔、疏松等缺陷。
（２）密封环端面与安装辅助密封圈处的平行度、垂直度按 ＧＢ１１８４－８０的７级精度要求。
（３）安装辅助密封圈处粗糙度：Ｒａ≤3.2，径向尺寸公 差Ｈ８或ｈ８。
❖两套密封沿同一方向布置，密封腔压力逐级降低, ❖用于高压场合。
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（十四）波纹管机械密封
❖去 掉 了 补 偿 环 密 封 圈 及 其 摩 擦 阻 力 ， 补 偿 环 密 封 圈 改 至 弹 簧 座 处 , 补偿环追随性提高.
❖避免了补偿环密封圈因轴串、振动所产生的磨损。 ❖金属波纹管用于高温介质 ❖聚四氟乙烯波纹管用于腐蚀性介质。
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（十）平衡型和非平衡型机械密封 （1）平衡型：载荷系数K＜1.0 （用于高压场合） （2）非平衡型：载荷系数K≥1.0 （用于普通压力场合）
（十一）补偿机构形式
（1）磁力：系统压力较低时用 （2）波片弹簧、锥形弹簧、螺旋圆柱大弹簧、小弹簧 （3）橡胶波纹管、聚四氟乙烯波纹管、金属波纹管
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（六）旋转式和静止式机械密封（图1-2）
（1）旋转式：补偿机构（弹性元件）随轴旋转。) （由于安装方便，普 通密封大多采用，但易产生不平衡，不能用于高速, 且消耗搅拌功率
（2）静止式：补偿机构（弹性元件）不随轴旋转。（用于高速）
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（七）内装式和外装式机械密封（图1-3）
（2）泄漏量与摩擦副端面宽度关系不大 （3）窄的端面摩擦热少，温度梯度小，热变形小，磨损均匀； （4）从受力角度出发，窄的端面整体强度和刚度差，易损坏
基于正交试验的机械密封螺旋槽参数优化研究
基于正交试验的机械密封螺旋槽参数优化研究
王鸿江;刘连强;张家祥;张金亚
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】2022(50)3
【摘要】离心泵机械密封在运行过程中易发生端面空化,从而影响设备运行的可靠性和稳定性。
为了研究螺旋槽端面空化对机械密封性能的影响,以泄漏量Q、开启力F作为优化目标,以槽深h、槽径比β、螺旋角θ、槽数n及槽位系数λ为变量,建立正交试验表,采用CFD方法进行密封膜流场数值模拟。
研究结果表明:λ对开启力及泄漏量的影响显著,n次之;当λ≠0时,液膜内部空化剧烈,影响密封稳定性;当λ=0时,基于正交试验法,提出多目标参数最优工况曲线法,以P(泄漏量增量ΔQ/开启力增量ΔF)作为优化评价指标,得到6组最佳优化工况点,并拟合得到最优工况曲线,为螺旋槽结构的选择和优化提供了理论基础。
提出的基于最优工况曲线法可解决正交试验的多目标优化问题,具有普适性。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】王鸿江;刘连强;张家祥;张金亚
【作者单位】中国石油大学(北京)机械与储运工程学院;北京航天石化技术装备工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TE927
【相关文献】
1.螺旋槽型机械密封端面槽型几何参数优化研究
2.基于 CFD 正交试验的螺旋槽干气密封性能仿真研究
3.基于正交试验法的孔槽耦合端面机械密封槽参数设计
4.极端工况下螺旋槽机械密封脱开转速的理论分析和试验研究
5.基于正交试验的螺旋槽液膜密封端面形貌研究
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螺旋槽上游泵送机械密封摩擦系数的解析分析
螺旋槽上游泵送机械密封摩擦系数的解析分析冯秀;何小元【期刊名称】《流体机械》【年(卷),期】2015(000)012【摘要】上游泵送机械密封是一种具有环保、长寿命、低能耗的高新密封技术，其应用前景将十分广阔。
端面液膜特性是决定上游泵送机械密封工作寿命和密封性能好坏的关键因素。
主要依据流体雷诺方程和 Muijderman 无限窄槽理论，再用端面槽型因子对其进行修正，推导了螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜的径向压力分布、泄漏率、承载力、摩擦力、摩擦系数等液膜特性参数的计算公式，并重点分析了操作参数与槽型参数对端面摩擦系数的影响。
研究表明，摩擦系数随转速和粘度增加而增加，随压力增加而减小。
槽深H′＝2．5、槽数 Ng ＝10～18、槽宽比 B ＝0．6～0．8、槽长比 l ＝0．6～0．7时，密封环端面间摩擦系数较小，液膜特性较好，这时端面间间隙对摩擦系数几乎没有影响。
此研究结果可为上游泵送机械密封的正确使用和设计提供依据。
【总页数】6页(P17-21,10)【作者】冯秀;何小元【作者单位】东南大学，江苏南京 210096; 南京科技职业学院，江苏南京210048;东南大学，江苏南京 210096【正文语种】中文【中图分类】TH117.3;TB42【相关文献】1.单双列螺旋槽上游泵送机械密封效果比较 [J], 贺鹏程; 李叶林2.螺旋槽上游泵送机械密封端面间液膜压力脉动特性 [J], 陈汇龙;付杰;李述林;赵斌娟;邹强;刘金凤3.多列螺旋槽上游泵送机械密封性能分析 [J], 高文彬;潘晓波;黄伟峰;王子羲;郭飞;邹亮;秦江平4.上游泵送螺旋槽机械密封优化设计 [J], 於雷;祝海林;吴少华;唐鑫5.螺旋槽上游泵送机械密封性能理论分析与数值模拟 [J], 贺鹏程因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机械密封技术要点及专业分析
机械密封技术要点及专业分析一、引言机械密封是一种广泛应用于各类机械设备的重要部件，其作用是防止流体介质泄漏，确保设备安全、稳定运行。
本文将介绍机械密封的基本结构、工作原理、特点及选用原则，同时对机械密封技术的发展趋势进行展望。
二、机械密封的基本结构与工作原理1.基本结构机械密封主要由静环、动环、密封圈、弹簧、推环等组成。
其中，静环固定在设备上，动环则安装在轴上，随轴一起转动。
密封圈一般采用石墨、陶瓷等材料制成，用于在动静环之间形成密封面。
弹簧和推环的作用是施加压力，使动静环紧密贴合。
2.工作原理机械密封的工作原理基于流体静压力和弹性元件的弹力共同作用。
在设备运行过程中，动环随轴一起旋转，静环保持静止。
由于流体静压力的作用，动静环之间形成一层极薄的液膜，阻止了流体的直接泄漏。
同时，弹簧的弹力作用使动静环紧密贴合，进一步增强了密封效果。
三、机械密封的特点及选用原则1.特点机械密封具有密封性能好、摩擦功耗低、使用寿命长等优点。
同时，由于其结构紧凑，适应性强，可用于各种不同类型和规格的机械设备。
2.选用原则在选用机械密封时，需要考虑以下因素：（1）密封介质：根据介质性质选择合适的密封材料和结构。
（2）工作条件：考虑工作压力、温度、转速等条件，选择适合的机械密封类型。
（3）设备结构：根据设备结构特点选择合适的机械密封结构形式。
（4）经济性：在满足使用要求的前提下，尽量降低成本。
四、机械密封技术的发展趋势与展望1.高性能密封材料的研究与应用随着科技的发展，新型的高性能密封材料不断涌现。
如碳化硅、氮化硅等陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、强度高等优点，可用于恶劣工况下的密封。
同时，高分子材料如聚四氟乙烯（PTFE）等也因其优异的化学稳定性、耐磨性和低摩擦系数等特点而在机械密封中得到广泛应用。
2.智能控制技术的应用随着智能控制技术的发展，机械密封的控制方式也在逐步升级。
通过引入传感器和执行器，实现对机械密封的实时监控和自动调节，提高了设备的运行效率和安全性。
液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析
液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析液体润滑螺旋槽机械密封性能是液体润滑螺旋槽机械元件及系统中重要的结构性能。
它一般由密封材料和流体组成，利用液体润滑原理和流体压力以及特殊设计的机械密封密封室间隙而产生的密封力，大大改善机械系统的密封性能。
液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析是研究这类密封系统性能的一个重要手段。
通过数值分析的方法，可以深入研究液体润滑螺旋槽机械密封的细节设计及参数选择对密封性能的影响，从而帮助优化设计及更好地理解实际使用过程中的工作状态。
首先，在液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析中，要根据物理结构设计，建立螺旋槽机械密封的相应数学模型，定义出参数的物理量。
这些物理量包括工作流体的物理性质、密封材料的物理参数、密封室的几何参数、螺旋槽形状参数等。
接着，运用数学方法分析上述参数的关系，从而求解出液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值计算模型。
其次，在建立数值计算模型之后，需要根据物理实验条件和相关规范确定实验数据，尤其是密封参数以及密封介质的物理性质。
以这些实验数据为基础，通过计算机数据处理软件计算得出机械密封的数值结果。
最后，根据计算结果，研究各参数对液体润滑螺旋槽机械密封性能的影响。
一般来说，密封介质的物理性质、密封环形状及槽口尺寸、密封材料的固结密度等都会影响机械密封的密封效果。
此外，一些螺旋槽结构的设计细节也可能会影响机械密封效果，如螺旋槽深度、相对液体流量及压力等。
通过液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析，可以获得密封参数的有效组合及其对应的性能。
由此可以对密封性能进行有效预测和设计，使得该机械密封系统能够在满足实际应用要求的情况下获得最佳的设计和使用性能。
综上所述，液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析是一种重要的研究方法，可以帮助优化设计并有效提高机械密封系统性能。
它可以为未来液体润滑螺旋槽机械密封系统设计提供科学可靠的参考依据。
机械密封性能概述
机械密封性能概述
机械密封（Mechanical Seal）是一种密封件，它有助于减少密封件
和流体之间的接触，以降低接触面积，从而改善密封性能。
简单来说，机
械密封是把一个结构特别紧凑的部件（又称为轴套）放置在一个紧固件和
一个称为密封件的紧固件之间，两个紧固件用螺栓紧固，这样就可以把外
部介质完全封闭，形成一个没有缝隙的空间，外部介质和内部介质之间就
可以得到有效的防护。
机械密封的种类多种多样，但有共同之处，其密封环的装配方式类似，大多数结构由两个环，一个称为静态密封环，另一个称为动态密封环组成。
静态密封环固定于窗口壁上，而动态密封环则转动于静态密封环周围。
没
有轴承的结构，因此机械密封成本小，那么机械密封有什么性能呢？
一、耐磨性。
机械密封具有很强的耐磨性，能够在高转速和高温工况
下工作，而不会损坏密封件的静态密封环。
二、耐腐蚀性。
机械密封对水、油、液压油、汽油、蒸汽等多种介质
均具有良好的耐腐蚀性，而且耐热性也比较强。
三、密封寿命长。
一般来说，机械密封的使用寿命是其他密封件的三
到五倍，所以机械密封被称为“长寿密封”。
四、密封性能好，在结构设计上有节能效果。
迷宫密封、螺旋密封、机械密封(基础知识五-完结)
迷宫密封、螺旋密封、机械密封（基础知识五-完结）十二、迷宫密封迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿，齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔，被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。
由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙，无固体接触，毋须润滑，并允许有热膨胀，适应高温、高压、高转速频率的场合，这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和的级间的密封，其他的动密封的前置密封。
12.1迷宫密封的密封机理流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。
对液体，有流体力学效应，其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应；对气体，还有热力学效应，即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换；此外，还有“透气效应”等。
而迷宫效应则是这些效应的综合反应，所以说，迷宫密封机理是很复杂的。
12.1.1摩阻效应泄露液流在迷宫中流动时，因液体粘性而产生的摩擦，使流速减慢流量（泄露量）减少。
简单说来，流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应，前者与通道的长度和截面形状有关，后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。
一般是：当流道长、拐弯急、齿顶尖时，阻力大，压差损失显著，泄露量减小。
12.1.2流束收缩效应由于流体通过迷宫缝口，会因惯性的影响而产生收缩，流束的截面减小。
设孔口面积为A，则收缩后的流束最小面积为CcA，此处Cc是收缩系数。
同时，气体通过孔口后的速度也有变化，设在理想状态下的流速为u1，实际流速比u1小，令Cd 为速度系数，则实际流速u1为u1=Cdu1于是，通过孔口的流量将等于q=CcCdAu1式中Cc•Cd=α（流量系数）。
迷宫缝口的流量系数，与间隙的形状，齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。
对非压缩性流体，还与雷诺数有关；对压缩性流体，还于压力比和马赫数有关。
同时，对缝口前的流动状态也有影响。
因此在复杂型式的迷宫只，不能把一个缝口的流量系数当作所有缝口的流量系数。
根据试验，第一级的流量系数小一些，第二级以后的缝口流量系数大一些，一般流量系数常取1。
螺旋密封封液能力的计算及其优化 (1)
图 4 螺旋密封展开图
从图 4可得出, 缝深等于槽顶间隙, 即
hl= s b1 = AB cos = AD i cos = DE cot i cos = ( a + b) cot i cos
L 1 = AC
a
a +
= b
L cos
a a+
= b
L cos
所以越过螺旋槽的泄漏流量:
Q l2 =
p ( a+ b) 12 L
封系数 k 应取最 大值。而 从式 ( 9) 可知 密封 系数 k 与螺旋结构参数 k1、 k2、 有关。显 然, 通过优 化这 3个参数即可使封液能力达到最优。解决 优化问 题的
方法有许 多种, 下 面介 绍 运用 M ATLAB 优化 工具 箱
来求解本优化问题。
在使用 M ATLAB优 化 工具 箱时, 由于 优 化函 数
图 1 螺旋密封的作用原理图
1 螺旋密封封液能力的计算 [ 3- 4] 能否准确计算出螺旋密封的封液能力是设计螺旋
密封的关键。所谓螺旋密封的封液能力是指螺旋槽对 粘性液体的泵送作用所产生的密封压头, 该压头若能 与被密封液体的泄漏压差相平衡时, 则能阻止液体泄 漏, 即实现零泄漏 [ 5]。
螺旋密封封液能力的计算方法有多种, 其中有代 表性 的 是 Boon ( 布 恩 ) 、 Tal ( 太 尔 ) 计 算 方 法 和 Crease A B ( 克里斯 ) 计算方法。克里 斯方法 侧重实 用 [ 1] , 克里斯 方法 将螺 旋 密封 内 部流 动 分为 2 种流 动: 泵送流动和泄漏流动。当泵送流量与泄漏量相等 时 (亦即流量平衡 ), 即可 说明密 封无泄漏。 根据此 理论, 则可推导出螺 旋 密封 无泄 漏条 件 下的 封液 能
液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析
液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析今天，液体润滑螺旋槽机械密封已成为工业设备的重要组成部分，可以用来防止润滑剂的泄漏，从而保护设备的正常运作。
由于螺旋槽机械密封的可靠性，它们可以用在各类工业场合，如石油和化工等。
为了确保螺旋槽机械密封的可靠性，必须进行数值分析和试验，以保证螺旋槽机械密封的可靠性和安全性。
本文旨在介绍液体润滑螺旋槽机械密封性能的数值分析的方法和实例，为后续性能评估提供参考。
液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析一般采用实验室科学与工程模拟工具来实现，这样可以准确预测润滑液的流动状况，以及通道中液体的流动特性，如流量、流速和润滑剂分布。
通过多体动力学模型，可以研究螺旋槽机械密封在不同工作条件下的可靠性和变形情况，并对动密封性能进行系统分析。
针对液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析，可以根据实际实验数据建立模型，进而分析润滑剂泄漏的可能性。
首先，根据液体润滑螺旋槽机械密封的实际尺寸参数，建立数学模型，然后按照给定的流量和压力等参数，模拟螺旋槽机械密封的润滑剂分布情况。
最后，可以通过模拟曲线等方法，比较不同的结构参数和工作条件下的润滑剂分布情况，得出最佳的润滑剂分布状况，并预测润滑剂的流动状况。
此外，除了进行数值分析之外，对液体润滑螺旋槽机械密封性能还应对实验进行验证和确认。
这些实验包括润滑剂分布测试、机械密封可靠性测试、流量测试、径向推力测试等。
每项实验都有自己的标准，可以帮助我们评估螺旋槽机械密封的可靠性。
通过综合分析，可以有效地评估液体润滑螺旋槽机械密封的性能，从而提供给用户实用的密封设计参考。
它可以有效地抑制润滑剂的泄漏和可靠的密封，从而保障设备的正常工作。
总之，液体润滑螺旋槽机械密封的数值分析是一种有效的性能评估方法，可以为用户提供可靠的设计和润滑剂泄漏的预防。
它不仅能有效节省能源，而且还可以提供可靠的密封性能和节能效果。
用PIV技术测量幂律流体同心环空螺旋流的流场
用PIV技术测量幂律流体同心环空螺旋流的流场韩洪升;张艳娟;张明慧;孙晓宝;邢均【期刊名称】《海洋石油》【年(卷),期】2007(027)004【摘要】为研究幂律流体同心环空螺旋流的流动特性,建立了流体的同心环空螺旋流动实验模型.利用PIV(粒子图像测速仪)系统拍摄各种情况下环空螺旋流场中粒子的图像,对数据进行分析处理.结果表明:幂律流体在同心环空管道内做螺旋流动时,流量、流体黏滞性的增大或内管旋转角速度的减小都可以使压力梯度增大;其它条件相同时,压力梯度或流量的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生;压力梯度一定时,黏滞性的减小或内管旋转角速度的增大可以使轴向速度增大,促进紊流发生.将所有工况下实测速度与理论计算速度进行对比,最大相对误差为4.8%,理论与PIV测试实验结果吻合得较好.【总页数】4页(P64-67)【作者】韩洪升;张艳娟;张明慧;孙晓宝;邢均【作者单位】大庆石油学院,提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆,163318;大庆油田有限责任公司大庆油田工程有限公司油气集输室,黑龙江大庆,163712;大庆油田有限责任公司采油工程研究院油田化学室,黑龙江大庆,163712;大庆油田有限责任公司大庆油田工程有限公司管道所,黑龙江大庆,163712;大庆石油学院,提高油气采收率教育部重点实验室,黑龙江大庆,163318【正文语种】中文【中图分类】TE19【相关文献】1.应用PIV实验研究幂律流体环空流场的流动 [J], 姚洪英;于寒冰2.应用PIV技术测量幂律流体在环空管道内的流场 [J], 历玉英;刘扬;陈建业;周立杰3.幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度分布规律的PIV实验研究 [J], 张艳娟4.幂律流体偏心环空螺旋流流场数值模拟分析 [J], 韩洪升;王春光;付金辉;姚洪英5.幂律流体同心环空螺旋流数值模拟 [J], 贺成才因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机械密封性能分析
机械密封性能分析机械密封是一种常用的密封方式，广泛应用于各种工业设备中。
它的主要作用是防止介质泄漏，确保设备的正常运行。
本文将对机械密封的性能进行分析，旨在深入了解其工作原理以及如何提高其性能。
一、机械密封的工作原理机械密封是通过封闭两个相对运动的零件之间的微小间隙，以达到阻止介质泄漏的目的。
其基本构造包括静密封、动密封和密封环等部分。
静密封通常由固定在设备上的零件组成，如密封座、密封罩等；动密封则通常安装在活动部件上，如轴、活塞等。
而密封环则起到封闭两个密封面之间的间隙的作用。
机械密封的工作原理主要分为两种类型：接触式和非接触式。
接触式机械密封是指两个密封面之间存在相对运动，密封面直接接触并产生相对位移以实现密封效果。
非接触式机械密封则是通过介质的压力和力学密封受力的作用，在密封环周围形成高压区域，阻止介质泄漏。
二、机械密封的常见问题及原因分析在实际使用中，机械密封常常出现泄漏、磨损、热失、卡涩等问题，下面将分别对这些问题进行原因分析。
1. 泄漏问题：机械密封的泄漏通常是由于密封面间隙不合适导致的。
原因可能是密封面加工精度不高、密封面间隙不均匀、压力不稳定等。
解决这一问题的方法包括提高密封面的加工精度、调整密封面间隙、增加密封面润滑剂等。
2. 磨损问题：机械密封在长期运行过程中容易出现磨损，主要是由于两个密封面之间的摩擦引起的。
磨损问题的原因可能是密封面材料不合适、润滑不良、介质性质不符等。
解决这一问题的方法包括选择合适的密封面材料、改进润滑条件、调整介质性质等。
3. 热失问题：机械密封在高温环境下容易出现热失，导致密封效果不佳。
这主要是由于密封面在高温下膨胀不均匀引起的。
解决这一问题的方法包括选择耐高温材料、加强密封面冷却、改进密封面结构等。
4. 卡涩问题：机械密封在运行过程中可能会出现卡涩、转动困难等问题，主要是由于密封面间隙被固体颗粒或异物堵塞引起的。
解决这一问题的方法包括定期清洗密封面、加强密封面保养、筛选介质等。
水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究
水润滑螺旋槽端面密封的理论及试验研究张国渊;赵伟刚;闫秀天【摘要】螺旋槽端面密封是液体火箭发动机涡轮泵用轴端密封的首选；考虑粘温、流体泄漏及热传导,建立了适合于内外双槽中间密封坝结构端面密封的理论分析模型,发展了螺旋槽密封膜厚控制方程和合适的边界条件；以此研究了密封特性参数(端面开启力、液膜刚度、摩擦力矩等)受不同运行参数(工作转速、压差等)和结构参数(槽深等)的影响规律.以水为密封介质,试验研究了处在不同压差和转速条件两类不同槽深的双螺旋槽端面密封的性能.理论和试验研究表明密封端面温升和摩擦力矩随转速和密封压差的增加而增加,槽深对温升和端面摩擦力矩影响不大；试验研究结果很好地验证了理论模型的正确性,为液体火箭发动机涡轮泵轴端密封的设计提供了理论和试验基础.%The spiral grooved seal is a prime candidate for application to liquid-oxygen (LOX) turbopumps. The introduction of thefull paper reviews a number of papers in the open literature and then proposes the study mentioned in the title. The influences of operating parameters (rotational speed, supply pressure) and configuration parameters ( depth of spiral groove) on the basic static characteristics (opening force, leakage, friction torque, temperature rise and power loss) are discussed. Sections 1 and 2 explain how to obtain the above-mentioned influences. Section 1 briefs what is readily found in the open literature but eq. (2 ) and the particular boundary conditions to be usedare contributed by us. Section 2 briefs our experimental setup. In section 3, comparisons are presented between the measurements and predictionsfor an average 100 mm diameter, high speed, and narrow spiral groovedface seal using water as a test fluid; the theoretical and experimental results, given in Figs. 4 through 9, and their discussion show preliminarily that both the temperature rise of face seal and the friction torque increase with increasing speed and supply pressure but change slightly with increasing depth of spiral groove; these findings appear to provide the theoretical and experimental basis for the design of reusable face seals applied to the LOX turbopumps.【期刊名称】《西北工业大学学报》【年(卷),期】2011(029)005【总页数】5页(P806-810)【关键词】端面密封(机械密封);水润滑;开启力;摩擦力矩【作者】张国渊;赵伟刚;闫秀天【作者单位】西北工业大学机电学院,陕西西安710072;中国航天科技集团公司西安航天动力研究所,陕西西安710100;西北工业大学机电学院,陕西西安710072;思克莱德大学设计制造工程管理系,格拉斯哥G11XJ【正文语种】中文【中图分类】TH117依靠流体动静压效应来提高密封寿命的设计理念已经在航空航天相关领域得到了良好地应用，尤其是开浅槽的端面密封充分利用了高速条件下流体动压效应及泵送效应来实现端面间的非接触，极大地延长了密封的工作寿命［1～4］。
机械密封详解
机械密封安装、使用技术要领
1)、设备转轴的径向跳动应≤0.04毫米，轴向窜动量不允许大于0.1毫 米； 2)、设备的密封部位在安装时应保持清洁，密封零件应进行清洗，密封 端面完好无损，防止杂质和灰尘带入密封部位； 3)、在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封摩擦付破损而密封 失效； 4)、安装时在与密封相接触的表面应涂一层清洁的机械油，以便能顺利 安装； 5)、安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线 的垂直要求； 6)、安装后用手推动动环，能使动环在轴上灵活移动，并有一定弹性； 7)、安装后用手盘动转轴、转轴应无轻重感觉； 8)、设备在运转前必须充满介质，以防止干摩擦而使密封失效；
由于介质引起的渗漏： （1）大多数潜污泵机械密封拆解后，静环和动环的辅助 密封件无弹性，有的已经腐烂，造成了机封的大量渗漏甚 至有磨轴的现象。由于高温、污水中的弱酸、弱碱对静环 和动环辅助橡胶密封件的腐蚀作用，造成了机械渗漏过大， 动、静环橡胶密封圈材料为丁腈—40 ，不耐高温，不耐 酸碱，当污水为酸性碱性时易腐蚀。 对策：对腐蚀性介质，橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱 碱的氟橡胶。 （2）固体颗粒杂质引起的机械密封渗漏如果固体颗粒进 入密封端面，将会划伤或加快密封端面的磨损，水垢和油 污在轴（套）表面的堆积速度超过摩擦副的磨损速度，致 使动环不能补偿磨耗位移，硬对硬摩擦副的运转寿命要比 硬对石墨摩擦副的长，因为固体颗粒会嵌入石墨密封环的 密封面内。 对策：在固体颗粒容易进入的位臵应选用碳化钨对碳化钨 摩擦副的机械密封。
机械密封冲洗方案及特点
冲洗的目的在于防止杂质集积，防止气囊形成，保持和改善润滑 等，当冲洗液温度较低时，兼有冷却作用。冲洗的方式主要有如下： 一、内冲洗 1、正冲洗 1）特点：利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端通过管路引入密 封腔。 2）应用：用于清洁流体， p1稍大于p进，当温度高或有杂质时，可在管 路上设臵冷却器、过滤器等 2、反冲洗 1）特点：利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端引入密封腔，冲 洗后通过管路流回泵入口。 2）应用：用于清洁流体，且p进<p1<p出，当温度高或有杂质时，可在 管路上设臵冷却器、过滤器等。 3、全冲洗 1）特点：利用工作主机的被密封介质，由泵的出口端通过管路引入密 封腔，冲洗后再经管路流回泵入口。
内、外螺旋槽型机械密封润滑液膜特性研究
不 同槽型 的机 械密 封 的密封 性能 进行 研究 。作者 用 ＦＵ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件模拟不 同槽型 的液膜 特性 。由于液膜 厚 度难于在试验 中测量 ，所 以在本文 中假定 了 ３种不同 的液膜厚度 ，考察了 ３种 不 同液 膜厚度 的液膜 特性 ， 以期对螺旋槽型机械密封的优化设计 提供参考 。
和泄漏 ，宋鹏 云
用解析方法研究 了螺旋槽机 械密
封性能影响因素 ，孙 泽刚 ，黄文权 应用 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软 件研究 了机械密封密封腔的流场及 温度场 的规律 ，张
贤 晓，郝木明 用 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件对 螺旋槽 浮环密封 的 性能进行 了研 究 ，郑辉 用 Ａ Ｓ Ｓ软 件分 析 了液压 ＮＹ 往复密封泄漏量 ，陈汇龙等 将 螺旋槽机 械密封 与普
１ 润 滑 液膜 的边值 问题
１ １ 基 本假设 ． 基 于流体力学 的基本理 论 ，考虑 密封系 统工况 ， 对润滑 液膜进行稳态分析 ，现做如下假设 ： （ ）连续的牛顿流体 ； １ （ ）忽略气体的惯性力和体积力 ； ２ （ ）液体分子与密封面无滑移 ； ３ （ ）不考虑温度对液膜的影响 ； ４ （ ）忽略工作过程 中系统的扰动和振 动的影 响。 ５
摘要 ：应用 Ｆ Ｕ Ｎ Ｌ Ｅ Ｔ软件对 内 、外螺 旋槽 型机械 密封 润滑液膜 特性 进行 了数值 模拟 ，得 到 了润 滑液膜 流场 的压力 分 布 、泄漏量 、液膜 开启力 、摩擦扭矩 。将 内、外螺旋槽型在不 同液膜厚度和不 同转速条件下 的液膜特性作 比较 ，结果表明 ：
同样条件下 ，内螺旋槽型机械密封的端面压力 、泄漏量 、液膜 开启力 、摩 擦扭矩均 略大于外螺旋槽 型机械密封 。为螺旋槽
１ ，Ｊ Ｚ ２ １ ６ Ｈ Ｄ ０ ２—１ ） ４
适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析
适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析
陈果;宋鹏云
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2017(042)007
【摘要】为研究密封介质为非牛顿流体的螺旋密封封液性能,以幂律流体为研究对象,基于CREASE推导的密封介质为牛顿液体时螺旋密封封液能力计算方法,将幂律流体二维定常流动速度分布方程替代牛顿流体二维定常流动速度分布方程,近似解析得到密封介质为幂律流体的螺旋密封封液能力表达式.将近似解析计算结果与利用Fluent软件模拟的结果进行对比,两者数据较为吻合.利用提出的近似解析法,分别分析操作参数和几何结构参数对封液能力的影响.结果表明,当螺旋密封用于密封幂律流体时,封液能力随稠度系数、流性指数、转速的增加而增大;随螺旋角、相对槽宽、相对槽深的增加先增大再减小.
【总页数】6页(P66-71)
【作者】陈果;宋鹏云
【作者单位】昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500;昆明理工大学化学工程学院云南昆明650500
【正文语种】中文
【中图分类】TB42
【相关文献】
1.螺旋密封封液能力的研究 [J], 张彩云;滕文锐;周志安
2.螺旋密封封液能力的计算及其优化 [J], 刘忠伟;邓英剑;刘少军;明兴祖
3.螺旋密封封液能力及其优化 [J], 周志安;欧阳昕
4.螺旋密封封液能力的探讨及其优化 [J], 周志安;欧阳昕
5.工艺参数对螺旋密封封液能力的影响分析 [J], 王瑞;张居乾;任朝晖
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幂律液体圆管螺旋流的解析解
。
纯 粘 无 弹 的 不 可 压 幂 律 液 体在 无 限长 的 垂 直 放 置 的 圆管 中 做 稳 定 的 等 温 层 流 螺旋流
动 其 中 圆管 半 径 为 R
,
,
且以 等 角速 度 忍 绕中 心 轴 旋 转
。
作 用 在 液 体 上 的 压 力梯 度 为 一 P
,
且平 行 于 中心 轴 显然
(图 1 )
图
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幂 律 液 体圆管螺 旋 流 示意 图
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给出 了粘弹性流
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对搬 土 泥 浆 的 螺 旋 流 进 行 了 实 验 研
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基于JFO空化和幂律模型的螺旋槽液膜密封流体动压特性
基于JFO空化和幂律模型的螺旋槽液膜密封流体动压特性王赟磊;郝木明;李振涛;李勇凡;孙鑫晖;徐鲁帅【摘要】密封端面间润滑流体的非牛顿特性对密封的性能有重要影响.基于满足质量守恒的JFO空化边界条件及描述流体非牛顿特性的幂律模型,建立了考虑流体非牛顿特性的螺旋槽液膜密封数学模型.采用有限差分法对控制方程进行离散,通过SOR迭代方法对离散方程进行求解,得到了密封端面液膜压力分布.探讨了润滑流体的非牛顿特性对螺旋槽液膜密封的液膜承载能力、泄漏量、摩擦扭矩等性能参数及液膜中空化发生情况的影响规律.结果表明:随着幂律指数的增大,液膜承载能力先增大后减小,泄漏量和空化率增大,摩擦扭矩减小;幂律指数为0.96时,相对于牛顿流体,液膜承载能力提升约4.6％,密封端面空化率下降约98.6％,泄漏量下降约5.8％,摩擦扭矩增加约0.3％;随着操作参数的改变,不同幂律指数下的流体动压性能参数变化规律具有相似性;润滑流体的合理选择对液膜密封性能改善有重要意义.%The performance of liquid film seals is significantly affected by non-Newtonian behavior of lubricating fluids at seal interface. A mathematical model of spiral groove non-Newtonian liquid film seal was established by combination of mass conservation at JFO cavitation boundary condition and power law model of non-Newtonian fluids. The governing equation was discretized by finite difference method and solved by SOR iterative algorithm to obtain liquid film pressure distribution. The effects of non-Newtonian fluids on sealing performance were analyzed, including load-carrying capacity, leakage, friction torque, and cavitation occurrence in liquid film. The results indicate that with the increase of power law index, the load-carrying capacity first increases then decreases but the leakageand cavitation rate always increase and the friction torque consistently decreases. At power law index n=0.96, non-Newtonian fluids had increase by 4.6％ in the load-carrying capacity and 0.3％ in the friction torque but decrease by 98.6％ in the cavitation rate of sealing face and 5.8％ in leakage than Newtonian fluids. When operating parameters were changed, non-Newtonian fluids with various power law indices showed similar trending behavior of liquid film hydrodynamic performance. Suitable lubricant selection is important to improve sealing performance of liquid films.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2017(068)012【总页数】10页(P4665-4674)【关键词】螺旋槽液膜密封;幂律模型;非牛顿流体;JFO边界条件;流体动压特性【作者】王赟磊;郝木明;李振涛;李勇凡;孙鑫晖;徐鲁帅【作者单位】中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东青岛 266580【正文语种】中文【中图分类】TH117.2螺旋槽液膜润滑非接触式机械密封（简称液膜密封）因其可实现被密封介质的零泄漏甚至零逸出，消除泄漏物对环境的污染，在工业上得到了广泛应用[1-2]，胶乳泵和高温热油泵采用下游泵送液膜密封；丁二烯螺杆压缩机采用人字槽和八字槽液膜密封，人字槽和Y形槽液膜密封同时具有上游泵送和下游泵送功能[3]。
基于CFD方法的螺旋槽浮环密封性能分析
基于CFD方法的螺旋槽浮环密封性能分析
张贤晓;郝木明;项树光
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2009(034)005
【摘要】建立了螺旋槽浮环密封计算模型,提出了划分区域网格的方法,并确定边界条件.应用CFD-Fluent软件,计算了密封间隙流场速度压力分布,分析了各种工况对泄漏量、浮升力的影响,并与普通浮环密封进行了比较.结果表明:螺旋槽结构具有良好的动压效应,并且流场内出现明显的回流现象;轴颈转速、压差对泄漏量、浮升力影响显著.
【总页数】4页(P72-75)
【作者】张贤晓;郝木明;项树光
【作者单位】中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东东营,257061;中国石油大学(华东)密封技术研究所,山东东营,257061;山东石大胜华化工股份有限公司,山东东营,257061
【正文语种】中文
【中图分类】TB42
【相关文献】
1.螺旋槽气膜浮环密封结构参数设计分析 [J], 郝木明;张贤晓;陈小宁
2.螺旋槽干气密封环端面摩擦试验及其性能分析 [J], 丁雪兴;王平西;张伟政;俞树荣;魏龙
3.基于相变效应的内压型螺旋槽液膜密封性能分析 [J], 曹恒超;郝木明;李振涛;杨文静;汪艳红;袁俊马
4.基于类解析法的螺旋槽干气密封性能分析及软件开发 [J], 任宝杰;郝木明;;
5.高压高转速螺旋槽干气密封浮环变形研究 [J], 丁雪兴; 王晶晶; 张伟政; 陆俊杰; 陈金琳
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Approximate analytic method for mechanical seal performance of spiral groove liquid film sealing power-law fluid
CHEN Guo, SONG Pengyun *
(Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming,Yunnan 650500, China)
排灌机械工程学报
I.TonmAl of Drniraj(K And Irrigation Machiii^rf Enj{in^rinKl
■ 20F1e9b年. 20219
I
Vol 第 3 7 卷.3 9 6 9 /j .issn. 1674-8530.16.0223
n ence o f consistency coefficient m and flow behavior index on the seal performance was analyzed by
the approxim ate analytic method. The results show that the opening force increases w ith the increasing
A b s tra c t ：In order to deeply analyze the performance o f the spiral groove upstream pum ping liq u id me chanical seal when the seal m edium is non-Newtonian flu id , power-law flu id as the research ob je ct, the Reynolds equation and the tw o-dim ensional steady flow flow ing equation o f Newtonian flu id were re spectively replaced by the Reynolds equation and the flow ing equation power-law based on M uijderm an;s pressure governing equation fo r Newtonian liq u id lubricated bearing- Then the pressure d istrib u tio n and the sealing perform ance parameters o f the seal, such as the opening force and the lea kage , were obtained. A comparison was made w ith the results fo r the approxim ate analytic method and the num erical sim ulation by Fluent software and the results between the two are consistent. The in flu
用于幂律流体螺旋槽液膜机械密封 性能的解析法
陈 果 ，宋 鹏 云 *
( 昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500)
陈果
摘 要 ：为 深 入 研 究 密 封 介 质 为 非 牛 顿 流 体 的 螺 旋 槽 上 游 泵 送 机 械 密 封 性 能 ，以幂律流体为研究 对 象 ，基 于 M uijderm an推 导 牛 顿 流 体 润 滑 轴 承 的 端 面 压 力 分 布 表 达 式 ，把 幂 律 流 体 二 维 定 常 流 动 雷 诺 方 程 和 流 量 方 程 分 别 替 换 牛 顿 流 体 的 表 达 形 式 ，获 得 了 密 封 端 面 流 场 的 压 力 分 布 表 达 式 ，进 而 得 到 密 封 开 启 力 、泄漏率等性能参数.将 解 析 所 得 结 果 与 采 用 F lu e n t模 拟 结 果 进 行 比 较 ， 两者数据吻合.再 基 于 近 似 解 析 法 , 分 别 分 析 了 稠 度 系 数 m 和 流 性 指 数 n■对 密 封 性 能 的 影 响 ，结 果 表 明 ，密 封 开 启 力 随 流 性 指 数 n 和 稠 度 系 数 m 的增大而增大. 对 于 泄 漏 率 而 言 ，当密封胀塑性 流 体 时 ，流 性 指 数 n 和 稠 度 系 数 m 几乎没有影响. 当 密 封 假 塑 性 流 体 时 ，处 于 较 小 膜 厚 时 受 稠 度 系 数 m 和 流 性 指 数 n 的 影 响 甚 微 ，但 处 于 较 大 膜 厚 时 随 流 性 指 数 n 和 糊 度 系 数 m 增大而变大. 关键词：螺旋 槽 ; 机 械 密 封 ; 幂 律 流 体 ; 近似解析法;上游泵送 中图分类号：S 277.9; T H 1 3 6 文献标志码：A 文章编号：1 6 7 4 -8 5 3 0 (2 0 1 9 )0 2 -0 1 4 8 -0 6 陈 果 ，宋 鹏 云 • 用 于 幂 律 流 体 蟪旋槽液 膜 机 械 密 封 性 能 的 解 析 法 [ J ] . 排 灌 机 械 工 程 学 报 ,2019,37(2) :148-1S3,173. CHEN Guo, SONG Pei^yun. Approximate analytic method for mechanical seal performance of spiral groove liquid film sealing powerlaw fluid[ J ]. Journal of drainage and irrigation machinery engmeering(JDIME) , 2019,37(2} ：148-153,173. (in Chinese)
CHEN Guo, SONG Pengyun *
(Faculty of Chemical Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming,Yunnan 650500, China)
排灌机械工程学报
I.TonmAl of Drniraj(K And Irrigation Machiii^rf Enj{in^rinKl
■ 20F1e9b年. 20219
I
Vol 第 3 7 卷.3 9 6 9 /j .issn. 1674-8530.16.0223
n ence o f consistency coefficient m and flow behavior index on the seal performance was analyzed by
the approxim ate analytic method. The results show that the opening force increases w ith the increasing
A b s tra c t ：In order to deeply analyze the performance o f the spiral groove upstream pum ping liq u id me chanical seal when the seal m edium is non-Newtonian flu id , power-law flu id as the research ob je ct, the Reynolds equation and the tw o-dim ensional steady flow flow ing equation o f Newtonian flu id were re spectively replaced by the Reynolds equation and the flow ing equation power-law based on M uijderm an;s pressure governing equation fo r Newtonian liq u id lubricated bearing- Then the pressure d istrib u tio n and the sealing perform ance parameters o f the seal, such as the opening force and the lea kage , were obtained. A comparison was made w ith the results fo r the approxim ate analytic method and the num erical sim ulation by Fluent software and the results between the two are consistent. The in flu
用于幂律流体螺旋槽液膜机械密封 性能的解析法
陈 果 ，宋 鹏 云 *
( 昆明理工大学化学工程学院，云南昆明650500)
陈果
摘 要 ：为 深 入 研 究 密 封 介 质 为 非 牛 顿 流 体 的 螺 旋 槽 上 游 泵 送 机 械 密 封 性 能 ，以幂律流体为研究 对 象 ，基 于 M uijderm an推 导 牛 顿 流 体 润 滑 轴 承 的 端 面 压 力 分 布 表 达 式 ，把 幂 律 流 体 二 维 定 常 流 动 雷 诺 方 程 和 流 量 方 程 分 别 替 换 牛 顿 流 体 的 表 达 形 式 ，获 得 了 密 封 端 面 流 场 的 压 力 分 布 表 达 式 ，进 而 得 到 密 封 开 启 力 、泄漏率等性能参数.将 解 析 所 得 结 果 与 采 用 F lu e n t模 拟 结 果 进 行 比 较 ， 两者数据吻合.再 基 于 近 似 解 析 法 , 分 别 分 析 了 稠 度 系 数 m 和 流 性 指 数 n■对 密 封 性 能 的 影 响 ，结 果 表 明 ，密 封 开 启 力 随 流 性 指 数 n 和 稠 度 系 数 m 的增大而增大. 对 于 泄 漏 率 而 言 ，当密封胀塑性 流 体 时 ，流 性 指 数 n 和 稠 度 系 数 m 几乎没有影响. 当 密 封 假 塑 性 流 体 时 ，处 于 较 小 膜 厚 时 受 稠 度 系 数 m 和 流 性 指 数 n 的 影 响 甚 微 ，但 处 于 较 大 膜 厚 时 随 流 性 指 数 n 和 糊 度 系 数 m 增大而变大. 关键词：螺旋 槽 ; 机 械 密 封 ; 幂 律 流 体 ; 近似解析法;上游泵送 中图分类号：S 277.9; T H 1 3 6 文献标志码：A 文章编号：1 6 7 4 -8 5 3 0 (2 0 1 9 )0 2 -0 1 4 8 -0 6 陈 果 ，宋 鹏 云 • 用 于 幂 律 流 体 蟪旋槽液 膜 机 械 密 封 性 能 的 解 析 法 [ J ] . 排 灌 机 械 工 程 学 报 ,2019,37(2) :148-1S3,173. CHEN Guo, SONG Pei^yun. Approximate analytic method for mechanical seal performance of spiral groove liquid film sealing powerlaw fluid[ J ]. Journal of drainage and irrigation machinery engmeering(JDIME) , 2019,37(2} ：148-153,173. (in Chinese)