热变形是影响干气密封性能、使用寿命及密封失效的主要原因之一。为了获得密封性能更稳定、寿命更长的密封环，以某合成气压缩机T型槽干气密封稳态时动静环的热变形分析为例，讨论了减小热变形的各种方法。基于热变形补偿对动静环进行了优化，并对优化前后动静环的热变形进行对比分析。数值模拟结果表明：优化后的动环热变形减小，热变形锥度变化趋势与静环保持一致，气膜厚度均匀，密封性能更佳。

采用Pro/E软件建立斜线槽上游泵送机械密封流固耦合三维几何模型,在ANSYS Workbench中进行单向流固耦合计算,在不同工况条件下对SiC、WC、YWN8三种动环材料进行有限元对比分析,研究材料和工况参数对应力和变形的影响。结果表明:最大应力和最大变形均发生在斜线槽外径边缘,最大应力随转速的增加逐渐减小,转速对最大变形基本没有影响;压差对最大应力和最大变形影响较大,且均随压差呈线性增加的趋势;研究有3种材料中,YWN8最大变形最大,不适合做密封动环材料,而SiC的最大变形最小,且具有较强的耐磨性和耐腐蚀性,在其他条件都满足要求的前提下,推荐优先选用SiC为密封动环材料。

根据某公司近几年渣浆泵用机械密封产品返厂维修真实数据,统计各类密封元件失效导致密封失效的占比情况,并根据渣浆泵用机械密封基本结构及工作原理分析各类密封元件失效机制及表现形式,总结维修处理办法。利用故障模式及后果分析法(FMEA)计算渣浆泵用机械密封各潜在故障模式的风险顺序数(RPN),确定端面变形、温度异常、密封元件磨损、腐蚀是风险顺序数较高的故障模式;根据分析结果从设计制造、安装、运行过程中提出相应改进优化措施。该研究可为降低故障风险、延长装置使用寿命、降低渣浆泵用机械密封使用成本提供参考。

为提高磁流体密封耐压能力,在传统磁流体密封结构基础上提出一种新型变齿磁流体密封结构。基于磁流体密封耐压理论,利用ANSYS Maxwell软件对新型变齿结构密封间隙内磁感应强度大小分布进行研究,采用控制变量法分析变齿宽系数、变齿高系数2个因素单独及共同对磁流体密封耐压性能的影响。结果表明:随着变齿宽系数的增加磁流体密封耐压能力先增加后减小;随着变齿高系数的增加磁流体密封耐压能力逐渐减小;变齿宽系数及变齿高系数两因素共同作用时,在变齿高系数及变齿宽系数均为1.1的情况下磁感应强度差最大,密封耐压性能最好。

以核主泵用新型流线槽流体动压机械密封为研究对象,建立密封间隙内液体膜的压力控制方程,应用有限差分法求解,分析特定工况下流线槽的结构参数对密封性能的影响。结果表明:泄漏量和刚度对密封间隙的变化最为敏感,间隙增大时,泄漏量迅速增加同时刚度急剧下降;刚度随槽深、槽长比、堰宽比增大而先增后减,并在一定区域获得峰值。流线槽槽数为12、槽深为2μm、密封端面间隙为1μm、槽长比为0.6、堰宽比为0.6时,液体膜具有较大的开启力、刚度和刚漏比,密封端面产生的流体动压效应显著,密封工作性能达到较佳状态。

高温会降低磁流体饱和磁化强度,造成永磁铁退磁,影响磁流体密封装置的可靠性及稳定性。为探讨磁流体密封装置传热特性,以大轴径离心压缩机磁流体密封为研究对象,同时考虑磁流体摩擦热和轴承摩擦热对磁流体密封装置传热特性的影响,利用有限元数值计算与磁流体、轴承摩擦功耗理论分析相结合的方法,研究磁流体密封装置温度分布规律,分析齿宽、密封间隙和转速对永磁铁和磁流体最高稳态温度的影响,并确定相关工况所需冷却液质量流率。结果表明:由于轴径尺寸较大,表面线速度高,磁流体黏性摩擦热及轴承摩擦热对密封装置传热特性有显著影响,在无冷却工况下,密封装置最高温度超过磁流体和永磁铁的极限使用温度,需通过强制对流换热的方式进行降温处理;永磁铁及磁流体最高稳态温度随着齿宽增加而升高,随着密封间隙增加而减小;随着转速的...

针对现有密封方式难以解决离心压缩机旋转主轴线速度高所引发的密封困难问题,设计一种带有降温和降压功能的新型磁流体密封装置,基于磁流体运动方程建立考虑离心力影响的磁流体旋转动密封耐压计算公式,利用有限元数值分析方法研究该密封装置密封间隙内磁感应强度分布规律,分析各结构参数对密封性能的影响,运用正交试验和响应曲面优化方法对关键结构参数进行优化设计。结果表明:当转轴线速度较高时,离心力对密封性能有显著影响;密封压力值随着永磁铁厚度和永磁铁宽度的增加,先增加后趋于平稳,随着密封间隙的增加而降低,随着齿宽、齿高和槽宽增加,先增加后减小,各参数对密封性能的影响程度由大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、永磁铁宽度、齿高、永磁铁厚度;优化后磁流体密封的结构参数为密封间隙0.1 mm、极齿宽度1.274 mm、齿高1.8...

医疗器械中体外诊断分析仪中使用的恒压恒流凸轮柱塞泵,其关键在于凸轮形成的轨迹曲线。根据柱塞运动的轨迹计算凸轮的轨迹曲线并在SolidWorks软件中进行仿真,发现凸轮的轨迹曲线与理想轨迹曲线存在偏差,从而影响凸轮柱塞泵恒压和恒流的性能。为了优化凸轮轨迹曲线,采用Catmull-Rom三次插值曲线拟合离散点及NURBS柔性曲线控制顶点位置和权因子两种设计方法,并将两种方法得出的凸轮曲线与理想轨迹曲线进行对比,结果表明:采用后一种方法,凸轮的轨迹曲线更接近理想轨迹曲线。为了验证计算结果,搭建凸轮柱塞泵测试平台,利用国外先进的微型流量计测试流量的脉动。该实验平台可以实时反馈流量的变化,并且通过曲线的形式反映优化前后的不同数据。经过测试,优化后的流量脉动及脉动率明显要比优化前的小,满足体外诊断分析仪产品的使用需求。

机械密封动力学性能对密封系统稳定性有很大的影响，微小的振动会导致密封泄漏量增加和端面磨损加剧。根据机械动力学基本原理，建立了流体静压机械密封轴向、角向振动的动力学耦合方程，并通过简化将其转化成相互独立的单自由度二阶微分方程。结合辅助密封圈的动态参数求解方法，通过MATLAB编程求出系统在内部微小扰动作用下，密封环在轴向和角向的动态响应曲线。分析表明，综合考虑振荡频率和振动幅度等因素，端面锥角保持在大于或等于2’的附近范围内，转折半径保持在大于或等于130mm的附近范围内，密封系统能够保持较好的稳定性。

通过对B-512离心泵原泵用接触式机械密封失效原因的分析，对非接触式机械密封工作原理和应用特点等进行研究。根据实际情况改造设计出新型机械密封，运用Pro／E软件对端面液膜进行参数化建模，使用Fluent软件对端面流场进行了数值模拟，将新型机械密封与原密封进行对比分析。数据表明，改造设计的新型机械密封弥补了原机械密封的缺陷，上游泵送机械密封抗外界干扰的能力很强，泄漏率较小，液膜刚度较大，同时摩擦功耗较低，有助于提高丙烷泵的工作效率，密封寿命长，适宜长期稳定运行。对轻烃泵类机械密封的设计具有指导意义。