分部式多孔质T型槽机械密封耦合模型与性能分析

作     者：李学萍 孟祥铠 韩丽云 赵文静 彭旭东 

作者机构：浙江工业大学化工机械设计研究所 

出 版 物：《摩擦学学报》 (Tribology)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52175193) 叶企孙科学基金项目(U2241246)资助 

主　　题：密封性能 多孔质 T型槽 渗透率 空化 

摘      要：为提高液体密封的开启力和降低端面磨损，将多孔质与T型流体动压槽相结合，提出了1种分部式多孔质T型槽机械密封结构（PPT-MS），考虑多孔质内流体渗流力学与密封端面液膜润滑力学间的耦合作用，建立了分部式多孔质T型槽机械密封的数值模型，采用有限单元法求解考虑液膜空化的Reynolds方程和渗流力学方程。研究了多孔质的渗透率和几何参数对密封性能的影响规律，揭示了PPT-MS的密封机理，对比分析了不同转速和密封压力下普通T型槽机械密封与PPT机械密封的密封性能。结果表明：在T型槽的逆风侧会产生低压区，多孔质放置在低压区具有空化抽吸作用，可将密封介质引入密封间隙，起到增大液膜开启力和强化润滑的作用；随着多孔质渗透率的增大，PPT机械密封的开启力增大，摩擦系数减小，同时泄漏率也会有一定的增加，综合考虑渗透率在1×10-14～5×10-14m2较为合适；当多孔质周向宽度占T型槽周向槽区宽度一半时PPT机械密封的开启力最大。研究结果可为多孔质机械密封的设计提供参考。