低温非接触式端面密封参数优化与试验验证

《低温非接触式端面密封参数优化与试验验证》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第39卷第4期2013年8月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．39，No．4Aug．2013低温非接触式端面密封参数优化与试验验证陈杰，李建克，王少鹏(西安航天动力研究所，陕西西安710100)摘要：针对液氧／煤油发动机使用的接触式端面密封存在端面温升大、重复使用性能不理想等问题，首先采用无限长平面平行槽的惠普尔理论构建非接触式端面密封计算模型，然后仿真计算密封结构参数对气膜刚度以及泄漏量等密封性能的影响，最后以最大气膜刚度为优化目标，对非接触端面密封结构参数进行优化设计。低温运转试验验证了优化结果的

2、正确性和非接触式端面密封具有良好的重复使用性。关键词：非接触式端面密封；气膜刚度；参数优化；重复使用中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2013)04—0056—06Parameteroptimizationandexperimentalverificationofnon--contactingend--facesealsincryogenicconditionCHENJie，LIJian—ke，WANGShao—peng(Xi’anAerospacePropulsionInstitute，Xi’a

3、n710100，China)Abstract：Aimingattheshortcomingsofthetraditionalend—facesealintheLOX／kerosenerocketengine，suchashightemperaturerisecausedbylargefrictionandlackofreusability，themodelofnon·-contactingend·-facesealwasestablishedonthebasisofinfinitelylongplaneparallelgroovet

4、heo--rynamedasWhippletheory,theeffectsofthesealstructureparametersonsealingperformancein·cludingairfilmstiffnessandleakageweresimulated，andthestructuralparametersofnon—contactingend·facesealwereoptimizedtoobtainthebestfilmstiffness．Thecorrectnessofoptirealresultsandbea

5、erreusabilityofnon—contactingend—facesealwereprovedthroughtestincryogeniccondition．＆秒触：non-contactingend—faceseal；airfilmstiffness；parameteroptimization；reusability0引言液氧碟油发动机液氧泵二级密封的工作环境十分恶劣111：转速高(每分钟几万转)、动载荷大、工作介质为低温气氧(约一170℃)，目前液氧泵二级密封采用了接触式端面密封结构，其密封端面始终处于干摩擦、半干摩擦状

6、态，润滑状况较差，易导致密封端面出现温升过大等不良现象。在接触式端面密封的端面开设螺旋线浅槽，收稿日期：2012—11-16；修回日期：2013—03—18基金项目：国家863项目(2007AA705302)作者简介：陈杰(197l一)，男，高级工程师，研究领域为机械密封设计第39卷第4期陈杰，等：低温非接触式端而密封参数优化与试验验证57利用高速条件下流体的动压效应来实王见密封端面间的非接触，可大幅度降低密封端而的摩擦热I引，极大延长端面密封的T：作寿命13I，提高密封的重复使用性能。较接触式端面密封而言，非接触端面密封具有低泄漏

7、率、低摩擦功耗以及K寿命的优点。国内关于流体动压密封的研究主要集中在常温气体介质的理论研究，缺乏具体的试验验证，而对低温气体介质的研究很少I!。l?液氧／煤油发动机用_JE接触式端而密t,]-Jt-6在低温下T作、线速度大、动载荷大等特点，这要求该非接触端而密封具有较大气膜刚度．以避免密封动、静环因振动等原凶在I．I作过程中发牛接触导致密封端面磨损严重，影响非接触式端而密封重复使用性=在密封性能参数中，除气膜刚度外，泄漏量也是密封性能重要的表征参数之一，相关资料研究表明删，在其他条件不变的情况下，非接触式端面密封的结构参数如槽深、气

8、膜厚度、螺旋角、槽长，槽堰宽比等发牛变化时．埘密封的气膜刚度、泄漏量影响较大：本文以液氧／煤油发动机液氧泵二级密封为研究对象，针对低温环境构建．怍接触式端而密封的理论分析模型，对密封结构参数对密封性能(主要是气膜刚度、泄漏量)的影响进