碱液泵用接触式机械密封普遍存在易泄漏、污染环境、寿命短等使用效果差的问题.本文针对该泵的实际工况,分析了原单端面波纹管机械密封失效的原因.通过对无泄漏密封的研发,研制出新型无泄漏非接触式上游泵送密封,与原接触式机械密封相比,可实现碱液及封液的完全无泄漏,基本消除对环境的污染,且具有运行安全、周期长、节能降耗等优点,在具有污染、腐蚀、颗粒性介质工况的泵、机组等流体机械上,应用前景广阔.

以螺旋槽上游泵送机械密封为研究对象,用有限差分法离散Reynolds方程,基于轴向力平衡条件作为迭代收敛准则,采用逐次超松弛迭代(SOR)法在Mathematica软件中编程求解液膜压力分布,以及相关密封特性参数,并分析不同工况参数与结构参数对密封特性的影响。研究结果表明:泵送率随进口压力的增加呈非线性减小,随转速、槽深、槽长坝长比的增加呈非线性增大;液膜摩擦因数随着转速的增加近似以线性方式增大,随进口压力、槽深、槽长坝长比的增加呈非线性减小;随着螺旋角的增大泵送率先增大后减小,而液膜摩擦因数表现出与泵送率相反的趋势,说明螺旋角存在最优值;相比于结构参数对密封特性的影响,工况参数的影响较大。