建立螺旋角槽的数学模型,利用Fluent分别研究了不同的槽数、转速、入口压力、槽深、气膜厚度对密封性能的影响规律.通过分析对比密封性能参数如静压、开启力、泄漏量等,得出了单螺旋角槽性能最佳的几何结构参数.针对单螺旋角槽存在的问题,提出了一种双螺旋角槽干气密封结构,且计算结果表明:双螺旋角槽可使气动分离效果更明显,当吸力面的螺旋角大于压力面的螺旋角,密封效果较好;当双螺旋角槽中两角公差为2°时,螺旋角槽密封性能更佳.

研制高可靠的密封结构对推动焚烧灰处理装备的工业化有着极其重要的作用。基于对现有密封结构的分析,利用TRIZ(Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch,发明问题解决理论)提出了一种主密封与辅助密封相结合的双密封方式,创新设计了适用于远程控制的焚烧灰处理装备密封结构,有效解决了焚烧灰处理装备的密封问题。建立新型密封结构的性能评价指标及其计算公式,并根据焚烧灰处理装备的使用工况进行了密封性能分析。采用有限元分析方法对该密封结构进行了仿真分析,通过参数优化确定了最终创新方案。实际应用结果表明,所设计的新型密封结构能满足小时泄漏率4级标准,对接平台与标准钢桶的对中精度较高。相比现有密封结构,其整体性能得到显著提高,已在焚烧灰处理装备中得到良好应用。

文章介绍了某阀门的结构以及受力特点,从密封环受力分析的角度出发,对密封环的结构进行优化分析,得出了2种优化结构。基于密封环材料的弹塑性力学特性,研究了应变硬化指数对本构性能以及接触压力的影响,并分析了应变硬化指数对密封接触压力的影响。结果表明,有限元分析结果与理论分析的高接触应力区域位置基本一致,2种优化结构均能有效提高密封环密封接触压力。机组运行结果表明:密封结构优化后,轴封母管温度显著降低,密封效果与分析结果基本一致。

以高速齿轮箱传动轴轴端的迷宫密封为研究对象,建立迷宫密封模型.采用标准的k-ε湍流模型模拟迷宫密封内流场特性,分析其泄漏量、压力及速度分布情况.利用Fluent中的SIMPLE算法计算能量方程和湍流方程.通过研究齿距、齿顶长度对密封性能的影响,从而确定最优参数,同时研究了入口压力和转速对齿轮箱迷宫密封泄漏量的影响.结果表明:泄漏量随齿距的增大而逐渐变大;随齿顶长度的增大,泄漏量先减小之后基本不变;在不考虑温升条件时,转速对泄漏量几乎没有影响,但随转速的增大,密封性能提高.

带式烧结机的密封效果对烧结工艺的影响非常大,其漏风率是烧结设备常用考核指标。为了合理地选择带式烧结机的密封形式,改善带式烧结设备的漏风率,提高烧结机产量及质量,降低烧结工艺的生产成本,延长设备的维护周期,节省生产所需能源,增强环境保护,增加经济效益,指出带式烧结机密封位置主要可分为台车自身的密封、端部头尾密封、中部密封与隔风、侧部密封等,并逐一进行了结构与性能分析。

选择NPS10 Class600硬密封固定球阀为研究对象,分析球体尺寸、阀座尺寸、摩擦系数等因素对密封性能的影响。将阀座密封结构尺寸分为四纵四横及角度共9个结构参量,建立有限元模型,分析工作条件下球阀密封副的变形及密封,并对阀座结构进行优化。结果表明:球体与阀座密封面的摩擦系数对最大密封间隙和变形量影响大;阀座高度方向的尺寸可显著提高阀座刚度以及密封副密封性。尺寸优化后密封效果提升显著。

基于有限元法建立了聚酯纤维增强塑料复合管道与其金属扣压接头的三维装配模型,分析了扣压量及接头结构参数对接头密封性能的影响。结果表明,随着扣压量的增加,接头密封性能逐渐提高,但在大扣压量下管体会发生塑性变形,管道密封性能下降;随着锯齿角度增加,接头密封性能先增大后减小,当角度大于55°时,管体会发生塑性变形;锯齿高度越大,接头密封性能越好,但增加到3 mm时,芯管端部应力值会达到断裂强度;接头锯齿数不宜过多,在齿数达到14时,管体在接头端部会受到严重挤压。综合考虑密封性能与接头强度,确定扣压接头的最佳扣压量为5.5 mm,最佳结构参数为锯齿角度为50°、齿高为2.5 mm、锯齿数为11。

采用两参数Mooney-Rivlin超弹性本构模型,对比不同硬度高速列车塞拉门橡胶密封条的压缩载荷-压缩量的仿真结果与试验结果,确定不同硬度密封条的材料常数;对优化后密封条的压缩特性进行仿真分析和对气密性进行试验验证。结果表明:在4 mm压缩量下,优化前后的密封条与门框压条间的最大接触压力基本相同;与优化前密封条相比,优化后密封条的压缩载荷减小了29.4%,密封性能提高了近1倍。

针对高空模拟试车台动静架连接处气体泄漏问题,开展基于中段进气的新型篦齿密封结构优化设计与封严特性的数值模拟与试验研究。设计了新型篦齿密封结构,选取篦齿齿尖厚、齿根厚及后倾角为参数变量,泄漏量为优化目标函数,根据Box-Behnken方法设计的样本点和数值计算结果建立二阶响应面模型,开展新型篦齿密封结构泄漏特性数值模拟与优化研究,并通过实验进行验证。研究表明,实验结果与有限元计算结果误差不超过10%,验证了数值模型的准确性。通过优化设计与分析,新型篦齿连接结构泄漏量降低12.5%,使得该结构更容易实现最优的封严效果。新型篦齿密封结构封严特性较初始结构提高99.2%,消除了由连接处泄漏带来的附加阻力695.2N。

为解决高速轴承腔复杂工况下的密封问题,设计了一种柔性丝刷封结构,通过数值模拟和试验验证,研究其在油气两相介质下的密封性能,分析工况参数和结构参数对柔性丝刷封密封性能的影响,基于正交试验法优选出能够提升密封性能的结构参数。结果表明:柔性丝刷封主要通过轴向段刷丝实现降压节流的目的,靠径向段刷丝实现封油,得到了其封严油气两相介质的密封机理。泄漏率随压差升高而升高,随温度、转速升高而降低,高温高压高转速工况下,柔性丝刷封封油能力下降。适当增加刷丝束厚度、过盈量,减小刷丝直径、前板和背板间隙均能对密封性能起到积极作用,得到了结构参数的较优取值范围,确定了结构参数对柔性丝刷封密封性能影响程度的主次顺序和最优结构组合。