端面弧形浅槽机械密封温度场及变形研究.pdfVIP

2010年第 38卷第4期 流 体 机 械 23 文章编号 ：2010)04—0023—05 端面弧形浅槽机械密封温度场及变形研究 郝木明 ，李 香 ，李 鲲 ，吴兆山。 (1．中国石油大学(华东)，山东东营 257061；2．合肥通用机械研究院，安徽合肥 230031) 摘 要： 利用有限元分析软件ANSYS，采用整体法计算了端面弧形浅槽机械密封的温度场，并在温度场的基础上利用 ANSYS生死单元技术分析了其力热耦合变形。研究表明，端面弧形浅槽机械密封较普通机械密封能有效降低密封端面 温度及变形锥度值，使密封性能明显改善。 关键词： 弧形浅槽 ；机械密封；温度场；变形 中图分类号： TH117．2 文献标识码 ： A doi：10．3969／j．issn．1005—0329．2010．04．006 Study onTemperatureFiledandDeformationofCurvedShallow GrooveMechanicalSeal HAO Mu—uring ，LIXiang，LIKun ，WU Zhao—shan (1．ChinaUniversityofPetroleum，Dongying257061，China； 2．HefeiGeneralMachineryResearchInstitute，Hefei230031，China) Abstract： ThesteadytemperaturefieldsofcurvedshallowgroovemechanicalsealswerecalculatedusingANSYSwhichisatool widelyforfiniteelementanalysis．Furthermore，thrcoupleddeformationofstrengthandthermalwascalculated．Theresultshows thatthecurvedshallow groovemechanicalsealcaneffectivelyreducethehighestfacetemperatureandcompoitiveradialtaperof theringscomparedwiththecommonmechanicalseal，andthesealingperformanceisimproved． Keywords： curvedshallow groove；mechanicalseal；steadytemperaturefield；defomr ation 1 前言 已知密封介质的性质、工作参数及密封材料 的热物理性能等对温度场的分布及端面变形都有 端面弧形浅槽机械密封，是在一个硬质密封 着重要影响。本文算例高压水泵密封结构如图1 端面上加工出数个槽深为 lOtxm左右的弧形浅 所示。 槽 ，这些槽将被密封介质导人密封面之间，然后沿 着靠近密封腔 的槽 的后缘将其 向外导出。在这个 过程 中产生流体动压力 ，使端面流体膜压力升高， 因此 ，沿着最小阻力的流道 ，大多数流体离开凹槽 并返 回到密封腔 ¨，只有少量流体泄漏出去。 在运行过程中，密封环因受力、受热不均匀作 用而发生变形，使密封端面产生径向锥度 ，形成收 敛型或发散型间隙，从而造成磨损加剧和泄漏增 加，使用寿命缩短。因此，对端面弧形浅槽机械密 封环的温度场及变形进行研究具有重要的理论意 图1 高压水泵机械密封示意 义和实用价值 。 动静环结构参数见图2，端面弧形槽 的深度 2 研究对象及条件 为8m，被密封介质和冷却冲洗液均为水。工作 收稿 日期 ：2oo9—11—o4 修稿 日期：2Ol0—03—o4