温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响

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1、2012年3月润滑与密封Mar．2012第37卷第3期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．37No．3DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2012．03．019温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响韩燕王淮维(中国石油大学(华东)山东青岛266555)摘要：为了研究温度对机械密封金属波纹管力学性能的影响，建立高温泵用机械密封焊接金属波纹管计算模型，利用ANSYS软件计算波片的温度场，并通过间接耦合法计算不同介质温度下的热应力与热应变场，得到温度对波纹管力学性能的影响规律。计算结果表明：

2、在高温工况下波纹管波片内产生了较大的热应力和热应变，增大了波纹管断裂、失弹等形式的失效的危险，在设计和使用过程中必须对此引起足够重视；在高温工况下波纹管波片等效热应力、热应变的最大值均出现在波片波谷处。关键词：波纹管；机械密封；力学性能中图分类号：TH136文献标识码：A文章编号：0254—0150(2012)3—085—4EfectofTemperatureonMechanicalPropertiesofMetalBellowsUsedinMechanicalSealHanYanWanflHuaiwei(ChinaUni

3、versityofPetroleum，QingdaoShandong266555，China)Abstract：Theeffectoftemperatureonmechanicalpropertiesofmetalbellowsusedinmechanicalsealwasinvestigated．Thecalculationmodelofweldmetalbellowusedinthemechanicalsealofhightemperaturepumpwasbuilt．Thetempera—turefieldofwav

4、eplatewascalculatedusingANSYSsoftware．Thethermalstressandthermalstrainfieldswerecalculatedbyindirectcouplingmethod，andtheinfluencelawoftemperaturetomechanicalpropertiesofweldmetalbellowwasgot．Resultsindicatethatobviousthermalstressandthermalstrainaregeneratedinhig

5、htemperatureenvironment，andtheriskoffractureandlossofelasticityisincreased，whichmustbepaidgreatattentiontoduringtheprocessofdesignanduse．Themaximumequivalentthermalstressandstrainareallgeneratedatthetroughpartofwaveplates．Keywords：metalbellow；mechanicalseal；mechan

6、icalproperties炼油化工装置中存在大量工作温度为200～400洗流体接触，外径侧与高温工艺介质接触。波纹管的℃的高温油泵，在高温下泵轴机械密封的^失、效极、易引结构示意图如图1所示，其主要结构参数见表1。发装置区火灾，引发重大安全事故。可见，高温泵轴密封的安全性和可靠性极为重要。近年来，以焊接金属波纹管作为弹性元件的波纹管式高温泵用机械密封已经成为高温泵用机械密封的基本型式。然而，该种形式密封的波纹管与高温工艺介质直接接触，在实际使用中容易产生波纹管失弹、断裂等失效现象，影响高温泵用机械密封的安全性和可靠性。因

7、此，对高温工况下温度对波纹管力图1金属波纹管结构示意图Fig1Structureofbelowmetalbellow学性能的影响进行研究分析非常有必要。1研究对象及主要参数以应用于串联式高温泵用机械密封-o内侧主密表1金属波纹管的主要结构参数Table1Structuralparametersofmetalbellow封的S型焊接金属波纹管为研究对象，其内径侧与冲内径40mm收稿日期：2011—09—21外径55mm作者简介：韩燕(1987一)，女，硕士研究生，研究方向为化工厚度O．13mm设备安全技术．E—mail：qh

8、dwhw@163．corn．波片数20个润滑与密封第37卷波纹管的材料为1Cr18Ni9Ti，其主要物性参数见分析有间接法、直接法以及在结构应力分析中直接定表2。义节点温度3种方法⋯，在非高度非线性耦合时，间接法更具有效性和灵活性。因此，作者选用间接耦合表21Crl8Ni9Ti的主要物性参数分析法。分析