非接触式机械密封基础研究现状与展望.pdf

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1、HvdraulicsPneumatics&Seals／No．2．2011非接触式机械密封基础研究现状与展望王玉明刘伟刘莹(清华大学摩擦学国家重点实验室，北京100084)摘要：非接触式机械密封由于其低磨损、高可靠性而成为密封领域研究的热点。本文从基础研究、实验研究两个方面对非接触式机械密封的研究现状进行了综述。其中基础研究主要从密封工作机理、端面构型设计、密封环材料与表面改性技术三个方向进行讨论。并对非接触式机械密封的研究进行了展望。关键词：非接触；机械密封；综述中图分类号：TB42文献标识码：A文章编号：1008—0813(2011)02-0029-05CurrentRes

2、earchandDevelopingTrendsonNon——contactingMechanicalSealsWANGYu—mingLIUWeiLIUYing(DepartmentofPrecisionInstrumentsandMeehanology，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：Nowadays，non—contactingmechanicalsealsbecomethefocusofmostresearchersbecauseofitslowabrasionandhi【ghreliability．Ash

3、ortreviewofthistypeofsealsispresentedinthepaper，basedonfundamentalresearchandexperimentalinvestigation．Themechanism，thetextureandthematerialsofthenon-contactingmechanicalsealsarediscussed．Thedevelopingtrendsofnon—contactingmechanicalsealsaresummarizedaswel1．KeyWords：non-contacting；mechanica

4、lseal；review0引言面径向收敛锥度或通过节流孑L的静压流所产生的流体静压效应使密封端面分开，与动环是否旋转无关。产生非接触式机械密封指由于流体静压或动压作用，径向锥度的原因可以是热变形、力变形和磨损等[21。也在密封端面间充满一层完整的流体膜迫使密封端面彼可以是将密封端面加工成具有径向收敛的锥度、深达此分离，而不存在硬性固相接触的机械密封Ⅲ。随着石数毫米的径向凹槽式台阶、与静压轴承相似的毛细管化、能源、航空航天等领域的迅猛发展，对于极端工况或其他有节流效果的孔槽等[31，其膜厚较其他类型的密(高温、高压、高速或超低温、真空等)条件下的机械密封大。优点是单级卸压能力大

5、，使用寿命长，但是泄漏封性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求。非接触量较大。典型的应用如核电站主冷却剂泵用流体静压式机械密封理论上因密封端面可通过流体静压或动压型机械密封，其常用结构以径向台阶型和径向收敛斜形成力封闭的密封空间．可实现可控的泄漏量，且不磨面型为主。此类密封的结构设计、加工、安装，都需要有损或很小的磨损而成为机械密封研究的热点问题。较高的技术水平。1基础研究现状1．1．2热流体动压型密封1．1工作机理研究热流体动压型机械密封的结构形式是在动环或静1．1．1流体静压型密封环端面上开设各种形状、深度为毫米级的型槽，属深槽流体静压型机械密封包括节流孔凹槽型、多孔性端

6、面密封。密封静止时，未开槽平行端面接触以防泄节流器型、径向台阶型和径向收敛面型等。主要通过端漏：密封运转时，由流体压力、温度以及约束情况产生的力变形、热变形使密封端面在周向形成波度，径向形基金项目：本文受到国家重点基础研究发展计划(973计划)《核主泵制造成锥度，周向波度能够产生流体动压效应，径向锥度能的关键科学问题》(项目号2009CB724304)、国家自然科学基金《基于流固热耦合的高温高压动压机械密封机理研究》(50975157)和清华大学摩够产生流体静压效应．从而显著提高密封端面间的液擦学国家重点实验室自主研究课题重点项目《核主泵用流体机械密封的膜承载能力、降低端面摩

7、擦系数。常用型槽结构有圆弧特性研究)(SKLT08A06)的资助。深槽、u型深槽等。收稿日期：2010—10—251．1．3流体动压型密封作者简介：王玉明(1941一)，男，中国工程院院士，教授，博士生导师，研究流体动压型机械密封主要为浅槽型，其槽深为微方向：机械设计及理论(流体密封工程)。29液压气动与密封／2011年第2期米级，以螺旋槽密封、多孔端面密封及其各种变异型的近外圈端面开设半圆形、矩形、月牙形、三角形、菱形及流体动压密封为代表。此类密封既可用于液体介质．如其复合型槽形等『I2】。从浅槽的几