螺旋槽式液体机械密封的动力学性能分析

采用有限元法求解螺旋槽式液体机械密封的雷诺方程，得到了机械密封中的二维压力分布，并在此基础上建立了机械密封的动特性参数的表达方式和计算方法．结合对某典型的人字形螺旋槽式液体机械密封的动特性参数的计算与分析，给出了结构参数和运行参数对螺旋槽式液体机械密封动力学性能的影响，在密封间隙大于10μm时可忽略流体动力学的影响．分析了液体机械密封的动力学稳定性，在一定工况下机械密封的力刚度和力矩刚度系数会成为负值而造成密封系统失稳．在机械密封设计中引入了密封动力学设计的概念．     

静压式机械密封流固耦合的理论分析

针对一种收敛间隙静压式机械密封,建立了机械密封流固耦合模型,采用有限元方法求解不可压缩Reynolds方程,得到密封间隙流体压力分布,采用ANSYS有限元软件计算密封组件的弹性变形,利用两者之间自动迭代计算实现流固耦合分析。结果表明,高压工况下,静压式机械密封间隙的压力分布受到密封端面变形的影响,同时又会影响到端面的变形。该流固耦合分析考虑了密封组件之间的接触摩擦和预紧作用,能够准确反映高压流体和密封结构的相互影响。计算得到的泄漏量与实验值吻合,对特殊工况下静压式机械密封的流固耦合研究具有参考意义。     

机械密封的失效模式与临界平衡比的计算

介绍了与机械密封面积比有关的几种主要失效模式，如密封面开启失效，早期磨损，干运转，疱疤，相态失稳，倾斜失稳，液膜失稳，液膜破裂，汽化和丧失密封性等，并提出考虑主要失效现象的临界平衡比公式，根据临界面积比的大小，要以判断所选用的机械密封平衡比是否合理，并进一步来确定该机械密封的合适面积比。给出了计算实例，计算结果可供机械密封设计时选用。     

螺旋槽上游泵送机械密封有限元数值计算

研究了螺旋槽上游泵送机械密封的工作机理。分析了该密封端面间的液体运动规律并建立了用于计算机械密封端面内液体二元流动的雷诺方程，用有限元数值计算的方法得出了一定条件下螺旋槽上游泵送机械密封端面间液体的压力分布，开启力及上游泵送量等，计算结果表明，螺旋槽上游泵送机械密封端面液膜内的压力分布呈三维凸形曲面，该密封具有明显的流体动压效应，低压侧的流体向上游泵送到槽底直径处压力增至最大值。该密封稳定性较好，理论上能实现零泄漏。     

机械密封的汽相体积比与膜压系数

对机械密封的汽机体积比与膜压系数进行了研究，给出了计算式，这两个参数均可作用判断相态和相态稳定性的判据，影响这两个判据一些参数有相对饱和蒸汽压，温度比，半径比和粘度比等，利用这些参数和判据，可以确定汽液两相机械密封的设计参数，即面积比和膜压系数，文中用示例计算出面积比等参数，并分析了相态稳定性，所得结论可用于汽液两相机械密封的设计。     

机械密封的失效模式与临界平衡比的计算

介绍了与机械密封面积比（平衡比）有关的几种主要失效模式，如密封面开启失效、早期磨损、干运转、热裂、疱疤、相态失稳、倾斜失稳、液膜失稳、液膜破裂、汽化和丧失密封性等，并提出了考虑主要失效现象的临界平衡比公式。根据临界面积比的大小，可以判断所选用的机械密封平衡比是否合理；并进一步来确定该机械密封的合适面积比，给出了计算实例，计算结果可供机械密封设计时选用。     

机械密封的汽相体积比与膜压系数

对机械密封的汽相体积比与膜压系数进行了研究，给出了计算式。这两个参数均可用作判断相态和相态稳定性的判据。影响这两个判据的一些多数有相对饱和蒸汽压、温度比、半径比和粘度比等，利用这些参数和判据，可以确定汽液两相机械密封的设计参数，即面积比和膜压系数。文中用示例计算出面积比等多数，并分析了相态稳定性，所得结论可用于汽液两相机械密封的设计。     

多组分烃类混合物机械密封性能参数计算

介绍了多组分烃类混合物的密度、汽液相平衡常数等热力学物性及粘度、导热系数等热物性的计算方法，以平行端面机械密封为模型，给出了多组分烃类混合物密封性能参数计算程序的编制方法和使用方法，对不同组成的多组分烃类混合物，给出了膜压系数和端面温度间的关系曲线。理论计算结果和现场实测结果吻合很好，证明文中所给方法及程序的可靠性，该计算方法可供机械密封设计部门使用。     

盐化工设备机械密封泄漏分析与设计

分析了盐化工设备中机械密封泄漏的原因，提出了在机械设计中防止机械密封泄漏的新设计方法     

多组分烃类混合物机械密封性能参数计算

介绍了多组分烃类混合物的密度，汽液相平衡常数等热力学物性及粘度，导热系数等热物性的计算方法，以平行端面机械密封为模型，给出了多组分烃类混合物密封性能参数计算程序的编制方法和使用方法。对不同组成的多组分烃类混合物，给出了膜压系数和端面温度间的关系曲线，理论计算结果和现场实测结果吻合很好，证明文中所给方法及程序的可靠性。该计算方法可供机械密封设计部门使用。     

一种新型非接触式端面密封

提出一种适用于高速旋转的端面密封结构。对该结构的密封原理、密封能力和工作特点进行了分析；导出了密封压力的计算公式；论述了计算油膜厚度和结构优化设计的方法以及实现该结构的工艺手段。     

石油化工泵备用机械密封及报警系统的研究

为防止和监控关键泵用机械密封的突然失效，研制了备用机械密封及报答系统。该系统是在主密封后面安装一个非接触式备用机械密封，主密封与备用密封间有一个辅助密封腔，与压力报警装置相连。当主密封失效时，辅助密封腔内压力上升，驱动备用密封的两端面立即贴合进入工作状态，起到二次密封的作用，防止危险介质向大气泄漏并保证主机连续运转。此系统比传统的双端面密封及串联密封的结构简单，安装方便，给出了非接触式备用机械密封的设计方法和计算公式，得出了备用密封的最佳参数范围。试验及现场检验表明，研制的备用密封工作多数在理论上与实际相一致。     

深槽浅槽机械密封的对比分析

通过对深槽和浅槽机械密封的端面开槽的结构，工作压力，转速对密封性能的影响进行了分析，使广大从事机械密封的工作人员对这类密封有较全面的了解，并对设计和选型有一定的帮助。     

三峡升船机闸门气压伸缩水封水密特性仿真设计

为了合理设计三峡升船机闸门水封并降低封水试验成本,基于固体力学基本原理和非线性计算理论,对三峡升船机闸门气压伸缩型水封进行了计算机仿真设计,验证了气压伸缩型水封的背腔密闭性,封头膨胀外伸性能,计算出封头与止水面板不同初始间隙、不同工作库压时所需的封水背压,为水封装置的制造和运行操作提供了数据。设计中的关键技术——气压伸缩型水封水密性仿真计算方法能有效代替传统的水密性试验,大幅减少设计成本。     

釜用深槽型机械密封性能的有限元分析

文中对高压低速深槽釜用机械密封的性能进行了分析,采用有限元法对密封环的变形,膜厚,膜压以及改变密封介质的压力,密封环的材料,端面开槽的形状和个数对密封性能的影响进行了计算,并与现场实验数据进行了对比,为高压机械密封的设计提供了参考依据。     

锥形结构对锥孔组合型机械密封端面变形及密封性能的影响

考虑密封系统各组件间接触受力及封闭流体与端面间的力作用,提出锥/孔组合型动压机械密封,构建端面密封流/固耦合理论模型,并将相应的有限元软件与计算机语言编程相结合,通过迭代计算获得端面膜压场及其变形情况,探究端面锥度和锥面宽度比在低、高压工况下对密封性能的影响规律。结果表明：随锥度φ的增大,高压区缩小,低压区扩张,孔区内液体所形成的压力峰值越来越陡峭,使得静圆环端面上产生周期性波式变形和倾斜锥度变形,变形情况与膜压场的形状相类似;动圆环端面锥度变形比较明显,波式变形不明显,且随φ的增大,锥度变形也越来越大。无论是对于较低速、低压或是较高速、高压状态下的机械密封,当端面特征几何结构参数选取为锥度φ=0.8~1.6、锥面宽度比γ=0.8~1时,机械密封均可获得优良的综合性能。     

泵出式圆弧槽无泄漏液体端面密封研究

研究了在泵出式液体端面密封面上用开圆弧槽的方法解决泵的密封问题.用有限单元法对圆弧槽密封面的压力分布进行了计算,并以液膜刚度比较大时的零泄漏为标准,对圆弧槽密封面进行了优化计算,得出了一系列优化结构参数.同时,按优化参数设计出泵出式圆弧槽液体端面密封,并对其进行了性能实验.结果表明,它的摩擦性能、密封效果和磨损性能均较好.     

机械密封变形的研究

对机械密封环的各种变形形式进行了分析和评价,提出了机械密封设计的平行面原则.研究认为,影响机械密封热变形和压力变形的主要因素有密封环的材料、结构和使用条件.对这些影响因素进行控制可使变形得到协调.密封特性协调的方法有两种:一是每个环的热变形和压力变形相抵销,二是动环的变形与静环的变形协调.热变形和压力变形都可以从正值变化到负值.     

球面对锥面特殊螺纹气密封性能影响因素分析

针对油套管特殊螺纹球面对锥面密封结构,基于Hertz接触力学理论和密封接触能机理,建立了考虑密封面作用扭矩的特殊螺纹气密封压力计算理论模型,研究了球面半径、锥面锥度和密封面作用扭矩对螺纹气密封性能的影响规律,结果表明：随着球面半径增大,螺纹气密封压力呈幂指数规律降低;随锥面锥度增大,螺纹气密封压力逐渐降低,但降幅较小;随密封面附加上扣扭矩增加,螺纹气密封压力呈抛物线型增大。总体来看,球面半径和密封面附加上扣扭矩对特殊螺纹气密封性能影响显著。建议一方面优化球面半径,另一方面合理控制密封面作用扭矩,使得密封接触应力分布既能满足足够的气密封能力,又能保证密封面不发生屈服。