螺旋密封的封液能力求解优化与结构设计

作     者：张居乾 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任朝晖

授予年度：2014年

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] 

主      题：螺旋密封 泵送流量 泄漏流量 流量平衡 封液能力 优化 仿真 双螺旋 停车密封 

摘      要：密封是机电设备中防止设备漏油、漏水、漏气以及外部杂质或灰尘侵入产品内部的装置,是现代动力机械重要的零部件。密封技术对提高机械效率、节能减材、环境保护,以及提高工作安全性、可靠性和延长使用寿命,起着重大作用。据统计,在日常机械设备的使用和维修中,对于旋转机械设备,大约40%～50%工作量用在轴封设计与维修。因此,如何实现对机械设备的密封成为亟待解决的问题。本文提出了一种非接触式动密封—螺旋密封。首先对螺旋密封的结构形式与工作原理作了介绍,螺旋密封是被动密封与主动密封共同作用下的动密封。在螺旋密封工作原理基础上,用理论和仿真综合分析出了密封部位密封介质的流动种类和区域的划分,以及在各自区域内的速度分布和流量大小,运用流量平衡理论建立了实用性较好的新的螺旋密封封液能力公式,并运用MATLAB数学运算工具对其进行了优化,确定了最佳螺旋密封结构参数。最后运用CFD软件对其进行了数值模拟验证,验证了理论公式的实用性。同时,本文对螺旋密封的“气吞、密封失效以及停车密封等问题作了探讨,在此基础上,对螺旋密封结构进行了设计。结果表明,在压差力作用下,存在沿齿顶隙环形间隙轴向泄漏和沿螺旋槽的泄漏,当螺旋密封结构齿顶宽和齿槽宽比值为1,齿槽深和间隙比为2.61,螺旋升角为15.6。时,密封能力最强。本文提出了一种双螺旋密封,并装有停车密封装置,很好地实现了设备停车或低速运转状态下的密封。