密封技术的现状与发展趋势

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1、2009年全国青年摩擦学学术会议论文集密封技术的现状与发展趋势①彭旭东②1王玉明2黄兴3李鲲4(1．浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州310032)(2．清华大学机械设计工程研究所，北京100087)(3．广州机械科学研究院，广东广州510700)(4．合肥通用机械研究院，安徽舍肥230088)摘要阐述了密封学的概念、研究内容和研究意义，综述了目前橡塑密封、机械密封争填料密封技术的现状，分析了我国与世界密封技术先进发达国家在研究水平和新产品开发能力上的差距，并就我lit未来密封领域研究的重点提出了若

2、干建议。关键词密封学；橡塑密封；机械密封；发展趋势中图分类号：Tilll7文献标识码：A文章编号：1008～0813(2009)1概述密封学是--『I-1多学科交叉学科。密封学是研究密封规律、密封装置设计以及密封工程应用的科学与技术⋯。密封学的主要特征：一是研究密封的机理，密封配对材料的摩擦、磨损和润滑现象以及密封装置设计的基础学科；二是以节能降耗、提高设备可靠性和使用寿命为目的的应用学科。此外，密封学还具有多学科强交叉的特点。该学科是以机械学、摩擦学、材料科学与工程、传热传质学、工程热力学、固体力

3、学、流体力学、物理、化学、控制工程、计算机技术与应用等为基础所形成和发展起来的一门交叉型综合性学科。1．1密封学的研究意义历史上，作为密封学研究对象之一的密封件最早被用于抽水机、炼丹炉和酒的存储容器等。目前，密封已成为保证现代工业高效、长期、安全和稳定运行必不可少的重要技术产品。据英、美、德等国的统计，在石油化学工业设备中，离心机泵占全部机泵设备的85％以上，①收稿日期：2009—02一10基金资助：国家自然科学基金资助项目(50575152，50775206)．浙江省科技计划资助项目(2008(2

4、1125)和宁渡市科技项目(2006a100030)．⑦作者简介：彭旭东(1964一)。男，博士，教授．博士生导师．毕业于西安交通大学机械电子工程专业，现从事流体密封、复合材料和表面微纳设计等领域的科学研究。联系地址：浙江省杭州市浙江工业大学机械工程学院；邮编：310032；联系电话i0571-88320800；手机：13805766526；E—mail,xdpeng@,jut．edu．cn一、综述而离心机泵维修工作量的70％左右是处理密封心J。研究和应用密封学，不仅可以实现现代工业的节能降耗、减排

5、环保，而且可为航天飞机、大功率飞机发动机、深海机器人和特大型盾构机等高新技术装备提供必不可少的重要基础件。新型材料、先进传感技术和控制技术以及现代设计理论与方法赋予了密封学新的活力。1．2密封学的研究内容密封学主要研究密封规律，密封的结构、装置与系统设计以及密封的工程应用。(1)密封规律：对密封规律的常规研究，主要集中在宏观、介观和微观尺度，可细分为对泄漏规律、摩擦规律、磨损规律、变形规律、腐蚀规律和安装影响规律等方面的研究。现代密封规律的研究则着重于微观和纳观领域，密封规律的研究已经从原来的采用低

6、维、宏／介观端面变形、表面粗糙度／波度、牛顿型流体和普通Reynolds方程的简单描述发展到综合三维数值模拟、表面多维织构、流体的非牛顿性质、弹塑性力学、分子动力学、量子力学和纳米力学等学科的高精描述。(2)密封结构、装置与系统设计：仅就密封结构本身而言，对其设计主要包括配对摩擦面(如表面织构，等)设计、磨损(推力)补偿机构设计、转矩传动机构设计、机械密封防转结构设计、机械密封补偿环的背面增压／减压结构设计、机械密封辅助密封圈及其沟槽设计，等等。此外，为确保密封件或装置的密封性、稳定性、可靠性、追随

7、性和持久性，还必须研究密封辅助系统的设计及其与生产设备或生产装置工艺之间的匹配性。如对机械密封，一般要求进行冷却系统(冲洗系统、封液／气系统)设计和密封参数测量与控制系统设计。(3)密封的工程应用：密封的工程应用涉及领域非常广泛，可以形象概括为“海、陆、空和微／纳观”等领域。“海”：是指水面和水下设备与航行器，如舰艇、船舶和水下机器人、潜艇等。“陆”：泛指陆地上的所有工业和农业生产设备(石油、矿产、石化、化工、轻工、制药、食品、能源与电力等)、军用装备、生活设施、交通工具等设备。“空”：是指飞机、飞

8、艇、航天器、空间站等航空航天用设备。“微／纳”：是指微机械、微电子、人体植入器官和靶向药物治疗仪等。密封介质主要分为：(a)蒸汽：包括未饱和、饱和和过热蒸汽；(b)液体：包括牛顿体和非牛顿体；(C)气体；(d)多相流：液一液，液一固，液—气，气—气，气一固和气一液一固。1．3密封机理目前，一般认为密封机理主要表现为穿漏、渗漏和扩散。穿漏(Leakage)，即密封介质在压差作用下通过端面间间隙产生的单向泄漏；渗漏(Seepage)，即密封介质在表面张力作用下通过毛细管产