新型动静压混合润滑机械密封性能研究
发布时间：2021-06-11 06:16
非接触式机械密封以其独有的特点广泛应用于石油化工领域，其中干气密封和上游泵送密封是依靠流体的动压效应来实现端面的非接触。本文研究的密封结构为动静压混合润滑机械密封，在动环上开设动压槽的同时又增加了静压槽，其理论基础来源于动静压混合润滑轴承。本文先以流体膜为研究对象，用GAMBIT建模软件建立了三维模型，并进行网格划分。在设定合理的边界条件之后，用流体力学软件FLUENT进行了数值计算，得出端面液膜的压力分布及速度分布。通过与静压和动压式密封对比，分析了操作参数（如封液压力、转速）对密封性能的影响规律。结果表明，该密封兼有动压与静压两种密封形式的特点，泄漏量小，液膜刚度大，适合于低速非接触密封。在此基础上分析了主要结构参数（动压槽深度、静压槽深度、动压槽宽比、静压槽宽比）对密封性能的影响规律。绘制了结构参数与端面开启力、两侧泄漏量的关系曲线，通过分析得出各参数的大致范围，从而对新型动静压混合润滑机械密封结构进行了优化。本文又以动环、流体膜、静环为研究对象建立三维模型，对动、静环端面及流体膜的温度场进行了研究，分析了操作参数（转速，压差）对温度场的影响规律。发现该种结构的机械密封形式动静环...
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自加压式静压气体润
第二 章 文献 综 述 .2 流体 静 压润 滑 机 械密 封 . 2. 1 结构 和机 理 静压 润滑 机械 密 封 是 将 压 力 足 以 平 衡 端 面 压 紧 力 的 密 封 液 或 被 密 封 的 自 身密 封 端 面之 间 ， 使 之 形 成对 端 面具 有 润 滑 和冷 却 作用 的静 压 流 体 膜。 静 压 润 滑分 为外 加 压、 自 加 压两 种 形 式 ，这两 种 形 式的 密 封 结 构图 如 图 2 - 1 和 2- 2 所 示 [ 22 ]。从可 以 看 出， 自 加 压 静 压 润滑 机 械密 封 需 要 在静 环 的后 端开 设 小 孔 ，为 进 入 动 静的 流体 提 供一 个 通 道， 而且 产 生 静压 的 流 体不 需 要 外 部提 供 ， 而是 密 封腔 内 介质 省 了 设备 投 资运 行 费用 。
（a ）螺 旋 槽 （b ） V 型槽 （c ） 袋 式 曹 图 2- 3 单向 旋 转密 封 端 面结 构 Fi g 2 -3 Me c h a ni c al se al ’ s en d fa ce of si n gl e - d i r e c t i o n ro t a ti o n 由于 单向 旋 转的 密 封 槽型 存 在 一 些缺 陷 ， 即 当 压 缩 机 或泵 等 设 备在 停 车 或 反转 的 情 况下 ，被 泵 送的 将 沿 着动 压 槽反 向流 动 ， 因 此会 失 去动 压效 应 ， 导 致动 环 和 静 环的 端 面 发生 接 触， 磨 损 加 剧 ，严 重 的情 况下 还 会 使 动环 发 生损 坏， 使 密 封 彻底 失 效， 因 此 大 大 影响 了机 械 密封 的 性 能， 不 利 用 长周 期 稳 定 运行 。 为 了 解决 单 向 旋 转机 械 密 封 槽存 在 的 缺点 ，一 些 专家 学 者 就开 发 出了 可以 适 应 双 向旋 转 工作 条件 下 的 端 面形 式 ，这 样 的 槽 型 主 要 有 径 向 槽 [ 32 ] 、 双 螺 旋 槽 、 Fl o ws er v e 公 司 的 T 形 槽[ 33 ]、 J oh n C ra n e 公 司 的 枞 树 形 槽 以及 我 国 天津 鼎 名 公司 研 制 的双 向 槽和 B u rg m a nn 公 司 的U 形 槽 [ 34 ]，如 图 2 -4 所 示 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的机械密封腔内流场数值计算[J]. 张明明,黄琦. 通用机械. 2008(03)
[2]静压气体润滑机械密封技术研究进展[J]. 余建平,宋鹏云. 液压气动与密封. 2007(04)
[3]动压型机械密封技术的应用和发展[J]. 于新奇,王振辉,蔡仁良. 流体机械. 2005(08)
[4]CFD软件对螺旋槽干气密封的模拟[J]. 南小妮,周昆颖,张秋翔,蔡纪宁. 化工设备与管道. 2005(04)
[5]机械密封环热-结构耦合分析研究[J]. 朱学明,刘正林,朱汉华,胡社来. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2005(02)
[6]高压机械密封动态温度场分析研究[J]. 朱学明,刘正林,朱汉华,胡社来. 船海工程. 2005(02)
[7]机械密封环温度场及密封腔内流场分析[J]. 钟汝琳,陈次昌,关剑峰. 四川工业学院学报. 2004(S1)
[8]径向直线槽干气密封端面流场数值模拟[J]. 王和顺,陈次昌,黄泽沛,王新霖. 液压与气动. 2004(10)
[9]激光加工多孔端面机械密封[J]. 于新奇,蔡仁良. 河北科技大学学报. 2004(01)
[10]透平机械密封装置[J]. 王玉明,杨惠霞,姜南,王海宁,段雪梅. 通用机械. 2003(07)
本文编号：3223993
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自加压式静压气体润
第二 章 文献 综 述 .2 流体 静 压润 滑 机 械密 封 . 2. 1 结构 和机 理 静压 润滑 机械 密 封 是 将 压 力 足 以 平 衡 端 面 压 紧 力 的 密 封 液 或 被 密 封 的 自 身密 封 端 面之 间 ， 使 之 形 成对 端 面具 有 润 滑 和冷 却 作用 的静 压 流 体 膜。 静 压 润 滑分 为外 加 压、 自 加 压两 种 形 式 ，这两 种 形 式的 密 封 结 构图 如 图 2 - 1 和 2- 2 所 示 [ 22 ]。从可 以 看 出， 自 加 压 静 压 润滑 机 械密 封 需 要 在静 环 的后 端开 设 小 孔 ，为 进 入 动 静的 流体 提 供一 个 通 道， 而且 产 生 静压 的 流 体不 需 要 外 部提 供 ， 而是 密 封腔 内 介质 省 了 设备 投 资运 行 费用 。
（a ）螺 旋 槽 （b ） V 型槽 （c ） 袋 式 曹 图 2- 3 单向 旋 转密 封 端 面结 构 Fi g 2 -3 Me c h a ni c al se al ’ s en d fa ce of si n gl e - d i r e c t i o n ro t a ti o n 由于 单向 旋 转的 密 封 槽型 存 在 一 些缺 陷 ， 即 当 压 缩 机 或泵 等 设 备在 停 车 或 反转 的 情 况下 ，被 泵 送的 将 沿 着动 压 槽反 向流 动 ， 因 此会 失 去动 压效 应 ， 导 致动 环 和 静 环的 端 面 发生 接 触， 磨 损 加 剧 ，严 重 的情 况下 还 会 使 动环 发 生损 坏， 使 密 封 彻底 失 效， 因 此 大 大 影响 了机 械 密封 的 性 能， 不 利 用 长周 期 稳 定 运行 。 为 了 解决 单 向 旋 转机 械 密 封 槽存 在 的 缺点 ，一 些 专家 学 者 就开 发 出了 可以 适 应 双 向旋 转 工作 条件 下 的 端 面形 式 ，这 样 的 槽 型 主 要 有 径 向 槽 [ 32 ] 、 双 螺 旋 槽 、 Fl o ws er v e 公 司 的 T 形 槽[ 33 ]、 J oh n C ra n e 公 司 的 枞 树 形 槽 以及 我 国 天津 鼎 名 公司 研 制 的双 向 槽和 B u rg m a nn 公 司 的U 形 槽 [ 34 ]，如 图 2 -4 所 示 。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于FLUENT的机械密封腔内流场数值计算[J]. 张明明,黄琦. 通用机械. 2008(03)
[2]静压气体润滑机械密封技术研究进展[J]. 余建平,宋鹏云. 液压气动与密封. 2007(04)
[3]动压型机械密封技术的应用和发展[J]. 于新奇,王振辉,蔡仁良. 流体机械. 2005(08)
[4]CFD软件对螺旋槽干气密封的模拟[J]. 南小妮,周昆颖,张秋翔,蔡纪宁. 化工设备与管道. 2005(04)
[5]机械密封环热-结构耦合分析研究[J]. 朱学明,刘正林,朱汉华,胡社来. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2005(02)
[6]高压机械密封动态温度场分析研究[J]. 朱学明,刘正林,朱汉华,胡社来. 船海工程. 2005(02)
[7]机械密封环温度场及密封腔内流场分析[J]. 钟汝琳,陈次昌,关剑峰. 四川工业学院学报. 2004(S1)
[8]径向直线槽干气密封端面流场数值模拟[J]. 王和顺,陈次昌,黄泽沛,王新霖. 液压与气动. 2004(10)
[9]激光加工多孔端面机械密封[J]. 于新奇,蔡仁良. 河北科技大学学报. 2004(01)
[10]透平机械密封装置[J]. 王玉明,杨惠霞,姜南,王海宁,段雪梅. 通用机械. 2003(07)
本文编号：3223993
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