三種不同端面幾何形貌機械密封的性能試驗研究.pdf

1、為了改善機械密封的密封性能和端面摩擦副的潤滑狀況，人們將表面造型技術(shù)應用于機械密封以實現(xiàn)機械密封的零泄漏和非接觸式運轉(zhuǎn)。目前研究最廣最深的是上游泵送機械密封和端面凹腔結(jié)構(gòu)的動壓型機械密封，但這兩種機械密封也有一定的缺陷：泵送槽機械密封動壓力不大；凹腔機械密封在泄漏問題沒有得到解決，并且在較大的端面比荷情況下磨損嚴重。為解決這兩個問題，本課題組提出了槽腔結(jié)合造型的機械密封以同時實現(xiàn)零泄漏和非接觸，并從理論和試驗兩個方面進行了研究。

2、　　 一、理論方面。
　　 基于流體動壓潤滑理論分別建立了端面泵送槽形貌和端面凹腔形貌的機械密封流體動壓潤滑的數(shù)學模型，介紹了求解此數(shù)學模型的數(shù)值解方法。選擇研究人員此前對槽和腔研究得出的最優(yōu)參數(shù)，應用CFD軟件Fluem，分別對端面螺旋槽造型機械密封環(huán)、端面凹腔機械密封環(huán)和槽腔結(jié)合機械密封環(huán)的進行了數(shù)值模擬。
　　 1、對螺旋槽密封環(huán)的模擬顯示：泵送槽區(qū)存在一定的動壓力；整體液體壓力分布在槽尾翼處較大，因此在一定的工

3、況范圍內(nèi)能地域抵御介質(zhì)壓力。
　　 2、對凹腔密封環(huán)的模擬顯示：凹腔上方及其周邊能產(chǎn)生流體動壓力；凹腔底部壓力最低，最容易產(chǎn)生空化效應。
　　 3、對槽腔結(jié)合密封環(huán)的模擬顯示：槽腔結(jié)合造型壞的端面動壓力分布較之單一螺旋槽造型環(huán)的端面動壓力分布更均勻，有利于密封環(huán)運行的穩(wěn)定性；槽腔結(jié)合環(huán)的端面整體動壓力要比純槽端面動壓力大。
　　 二、試驗方面。
　　 分別對端面凹腔機械密封環(huán)、槽腔結(jié)合機械密封環(huán)和未造型機

4、械密封環(huán)進行了密封性能和摩擦性能的試驗。對試驗結(jié)果進行分析是得出以下結(jié)論：
　　 1、兩種造型的機械密封與未造型機械密封相比，具有明顯優(yōu)越的密封性能和摩擦性能。具體表現(xiàn)為：凹腔機械密封在一定工況范圍內(nèi)無泄漏，且具有相對于未造型良好的摩擦性能；槽腔結(jié)合機械密封在12種工況中均無泄漏，其摩擦系數(shù)遠小于未造型的。
　　 2、凹腔機械密封也存在一些缺點：在介質(zhì)壓力較小工況下試驗時存在泄漏；在介質(zhì)壓力大而轉(zhuǎn)速小時摩擦扭矩較大。而槽