螺旋密封结构参数优化设计
螺旋输送机密封系统改进设计
备中， 提高设备性能 。
收 期：０—６ 稿日 ６ ０一６ ０
２加油杯润滑。轴与盘根接触面及盘根本身通 ）
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： ０ — ３０２０ ）４ ２ — ２ １ ５ ８７ （ ６ｏ — ３ ０ ０ ０
氯碱厂淡盐水是盐水 电解后的产物 ， 该部分淡 盐水在符合 电解盐水工艺条件 的情况下 ， 在氯碱生 产系统内循环使用 。当其中的硫酸根离子浓度超标
时， 需要外排 ， 以保证电解盐水的内在质量。目前这 部分 淡盐 水送达 纯 碱 厂 二次 使 用 ， 正达 到 氯碱 和 真
用淡盐水进行净化吸收 ， 在工艺上是可行 的。但是
１ 淡盐水在纯碱生产 中的用途
淡盐水的流量和浓度还不能满足纯碱生产工艺要 求。
过油杯注油 ， 加强润滑及浸润效果 ， 减少盘根与轴的
磨损 ， 同时形成油膜层 ， 阻止 了碱粉通过轴颈处间隙 流出， 油槽延伸至最 内层 ， 密封效果明显。 ３在端座轴套 内侧设计 １ ） 对迷宫骨架密封环 ，
维普资讯
２０ 年第 ４ ０６ 期
赵安太 ： 淡盐水在纯碱生产中的应用
２ ３
淡盐水在纯碱生产中的应用
赵安太
（ 山东海化股份有 限公 司 纯碱厂 ， 山东 潍坊 ２ ２３ ） ６７７
关键词 ： 淡盐水 ； 化碱液
中图分类号 ：Ｑ １ ．；Ｑ １． １１ Ｔ １４ １Ｔ ｌ４ １ ． ６
纯碱生产 的资源共享。由 ２０ 年淡盐水 的指标统 ０５ 计看出， 其流量在 ２ ３ｈ浓度为 ７ ． 。由于氯 ０ ／， ｍ ２２ ｔ ３ｔ 碱生产过程中对盐水精制的要求 比较高， 镁含量 钙、 几乎为零 ， 这部分淡盐水非常适合纯碱生产 ， 现将其
螺旋密封封液能力的计算及其优化
图 1 螺旋密封的作用原理图
1 螺旋密封封液能力的计算 [ 3- 4] 能否准确计算出螺旋密封的封液能力是设计螺旋
密封的关键。所谓螺旋密封的封液能力是指螺旋槽对 粘性液体的泵送作用所产生的密封压头, 该压头若能 与被密封液体的泄漏压差相平衡时, 则能阻止液体泄 漏, 即实现零泄漏 [ 5]。
螺旋密封封液能力的计算方法有多种, 其中有代 表性 的 是 Boon ( 布 恩 ) 、 Tal ( 太 尔 ) 计 算 方 法 和 Crease A B ( 克里斯 ) 计算方法。克里 斯方法 侧重实 用 [ 1] , 克里斯 方法 将螺 旋 密封 内 部流 动 分为 2 种流 动: 泵送流动和泄漏流动。当泵送流量与泄漏量相等 时 (亦即流量平衡 ), 即可 说明密 封无泄漏。 根据此 理论, 则可推导出螺 旋 密封 无泄 漏条 件 下的 封液 能
收稿日期: 2005- 10- 08 作者简介: 刘 忠伟 ( 1968 E m a i:l hnzzlzw@ eyou com
), 男 , 副 教授 , 博 士研 究 生.
域及在高速离心式 压缩机 上成功 地应用 了螺旋 密封, 进而在一般技术领域的油泵、酸碱泵及其它化学溶液 泵上采用了螺旋密封, 均获得了良好效果。
Abstract: Th e calcu lation of sealing capab ility of sp iral seal is the key to design th e sp iral sea.l The calcu lation of seal ing capab ility o f sp iral seal was analyzed, MATLAB op tmi ization toolbox was used to opt mi ize th e stru cture param eter o f the sp iral sea,l in order to obtain the b iggest sealing cap ab ility. R esu lts show that th e best sp iral stru ctu re param eter after op ti m izing is: relat ive w id th of sp iral k1 = 0 5, relative dep th of slot k2 = 0 3, sp iral ang le = 21 5 . T he max mi um sealed co efficien t is: km ax = 0 577.
螺旋密封封液能力的计算及其优化
２０ ０ ６年 ８月
润滑与密封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴＩ Ｏ
第 ８期 （ 总第 １Ｏ期） ８
Ｎ ． （ｅ ａ Ｎ ． ８ ） ｏ８ ｓｒ ｌ ｏ １０ ｉ
螺 旋 密 封 封 液 能 力 的计 算及 其 优 化
则称为螺杆式螺旋密封 ；若开在孔上 ，则称为螺套式 螺旋密封 ；若两者 的表 面上 同时切 出旋 向相反 的螺旋 槽 ，则称为迷宫式密封 。其工作原理 （ 图 １ 见 ）是旋 转轴与壳体 之间有狭小 间隙 ，其 间充满粘性液体 。当 轴旋转时 ，螺旋槽对液体施加一个推进力并进行能量
交换 ，将轴 的旋转动能转换成粘性液体 的压力能 ，从 而形成 密封压头 （ 即泵送效应 ） 。该 压头 与被密封 介 质压力相平衡 ，从而阻止流体泄漏 。这种密封是依靠 被密封液体 的粘性力产生压头来封住介质 的，因此亦 称粘性 密封或粘滞密封 Ｊ 。 螺旋密封 的主 要优 点是 它属 于 非接 触 式密 封结 构 ，工作时密封件之 间不发生摩擦 ，轴功率损耗和发
ｍｉｉ ｇ ｉ ：ｒ ｌｔ ｅ ｗｉｔ ｆｓ ｉａ ＝０． ｒ ｌｔｖ ｅ ｔ ｆｓｏ ２＝０ ３，ｐｒ ｎ ｌ ＝２１ ５。 Ｔｈ ｘ ｍｕ ｓ ａｅ Ｏ ｚｎ ｓ ｅａｉ ｄ ｈ ｏ ｐｒ ｋｌ ｖ ｌ ５，ｅａｉｅ ｄ ｐｈ ｏ ｌｔｋ ． ｓ ｉａ ａ ｇｅ ｌ ． ． ｅ ｍａ ｉ ｍ ｅ ｄ Ｃ — ｌ
域及在高速离心式压 缩机上成 功 地应用 了螺旋 密封 ， 进而在一般技术领域 的油泵 、酸碱泵及其它化学溶液
泵上采用 了螺旋密封 ，均获得 了良好效果 。
的基本结构是 在密 封部 位 的轴 或孑 的表 面上 （ 同 Ｌ 或 时在两者上） 切出螺旋槽 。若 螺旋槽 开在转动 轴上 ，
基于正交试验的机械密封螺旋槽参数优化研究
２０２２ 年 第 ５０ 卷 第 ３ 期
王鸿江ꎬ 等: 基于正交试验的机械密封螺旋槽参数优化研究
可知ꎬ 网格数≥１１３ ９４４ 时ꎬ 泄漏量 Ｑ 基本不变ꎬ
由图 ４ 可以看出ꎬ 模拟结果与文献 [ １２] 结
此时采用液膜厚度方向为 ５ 层ꎬ 槽深方向为 １４ 层
果非常接近ꎬ 可以开展后续研究ꎮ
和坝区ꎮ 槽型线采用对数螺旋线ꎬ 公式如下:
ｒ ＝ ｒ ｉ ｅ φｔａｎθ
(１)
式中: ｒ ｉ 为密封环内径ꎬ ｍｍꎻ φ 为螺旋线展开角ꎬ
( °) ꎻ θ 为螺旋角ꎬ ( °) ꎻ
长期运行ꎬ 而螺旋槽型参数以及螺旋槽所处位置对
于密封性能有很大的影响ꎮ 为了提高机械密封性
能ꎬ 并进一步优化螺旋槽型参数ꎬ 探索螺旋槽位置
ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅａｌｉｎｇ ｓｔａｂｉｌｉｔｙꎻ ｗｈｅｎ λ ＝ ０ꎬ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄꎬ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍａｌ ｗｏｒｋｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅ
ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｉｍｅꎻ ｔｈｅｎꎬ ｔａｋｉｎｇ Ｐ ( ｌｅａｋａｇｅ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔ ΔＱ /
ｓｉｚｅ 的基础上调整膜厚及槽深方向的层数来改变网
Ｐ ( 即泄漏量增量 ΔＱ / 开启力增量 ΔＦ ) 作为优化
构影响下的液膜空化特性及密封性能ꎮ
ｓｉｚｅ 对泄漏量 Ｑ 的影响较大ꎬ 所以在确定 ｉｎｔｅｒｖａｌ
格数量ꎮ 网格无关性验证结果如图 ３ 所示ꎮ 由图 ３
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
基于CFD的螺旋槽干气密封槽型参数的优化
基于CFD的螺旋槽干气密封槽型参数的优化富影杰;丁雪兴;吴振宁;张静【摘要】运用fluent软件对不同气膜厚度的螺旋槽干气密封内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到它们流场的压力分布.通过不同厚度的气膜所产生的动压来获得它们气膜推力,再利用最小二乘法则拟合得到了气膜推力关于气膜厚度的解析式,最后求得气膜刚度,以最大气膜刚度为目标,对螺旋槽的槽深和螺旋角进行了优化.结果表明:气膜刚度是关于气膜厚度的负指数函数; 在本例中,当槽深为7.5μm、螺旋角为75°时气膜刚度最大,该优化程序为干气密封的优化设计提供理论基础.【期刊名称】《兰州石化职业技术学院学报》【年(卷),期】2010(010)001【总页数】4页(P4-7)【关键词】干气密封;螺旋槽;气膜刚度;CFD;最小二乘法【作者】富影杰;丁雪兴;吴振宁;张静【作者单位】兰州理工大学,石油化工学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,石油化工学院,甘肃,兰州,730050;兰州理工大学,温州泵阀工程研究院,浙江,温州,325105;大庆输油气分公司,黑龙江,大庆,163458;兰州理工大学,石油化工学院,甘肃,兰州,730050【正文语种】中文【中图分类】TQ051.8干气密封是目前旋转机械如压缩机、离心泵轴端密封中一种先进的非接触密封装置[1]。
目前最常用的端面槽形是螺旋线形,然而,在工程实践中,有些螺旋槽干气密封并没发挥出它的最大优势,其原因主要是槽形几何参数选择不合理。
为此,国内外学者一般采用有限元法[2-4]、实验测量法[5,6]及近似解析法[7,8]来获得螺旋槽干气密封密封槽内气体动压分布、气膜刚度及最佳的螺旋槽几何参数值。
本文不同于他们的是:应用基于有限体积法的fluent软件对不同气膜厚度的螺旋槽干气密封内部微间隙三维流场进行数值模拟,得到它们流场的压力分布。
通过不同厚度的气膜所产生的动压来获得它们气膜推力,再利用最小二乘法则拟合得到了气膜推力关于气膜厚度的解析式,最后求得气膜刚度,并以最大气膜刚度为目标,最终获得了最佳的螺旋槽几何参数值。
蚁群算法在螺旋密封优化设计中的应用
ｈｒ ｔ ｉ ． ｅｍｅ ｉ ｔ ｃ ｙ Ｋｅ ｗｏｄ ：ｐｒ ｌｓ ａ ； ｅ ｍｅｒｃｐ ｒ ｍｅｅ ； ｎ ｏｏ ｙ ａｇ ｒｔ ｍｓ ｏ ｔｍｉａｉｎ ｄ ｓｇ ｙ ｒ ｓ ｓ ｉ ｅ ｌ ｇ ｏ ｔ ａ ａ ｔｒ ａ ｔｃ ｌｎ ｌｏ ｈ ； ｐｉ ｚ ｔｏ ｅ ｉ ａ ｉ ｉ ｎ
物 ，称之 为信息激素 。后来 的蚂蚁根据前进 道路上 的
信息数量 的多少选择前进 的方 向 ，在经过一个长 的过 程后 ，在信息激素量较大 的路径上便会形成 一条最短
ａ ｇｅ ｗｅ ｅ ｕ ｅ ｓｃ ｎ ｉｉｎ ｌｖ ｒａ ｌｓ ｔ ｅ ｓ ｉａ ｅ ｅ ｉｎ Ｗａ ｐｉ ｚ ｄ ｂ ｎ ｏｏ ｙ ａｇ ｒｔ ｍｓ Ｔｈ ｉ ｌｔ ｎ ｒ— ｎ ｌ ｒ ｓ ｄ ａ ｏ ｄｔ ａ ａ ｉｂｅ ，ｈ ｐ ｒ ｓ ａ ｄ ｓｇ ｓ ｏ ｔｍｉｅ ｙ ａ ｔｃ ｌｎ ｏ ｈ ． ｅ ｓｍｕ ａｉ ｅ ｏ ｌ ｌ ｌ ｉ ｏ
常晓萍 李
（ ．武汉工业学院电气信息工程系 １
智 秦建 华
湖北武汉 ４ ０ ７ ） ３ ３ ．武汉工程大学机械工程学院
摘要 ：以 密封 系 数 为 目标 函数 ，以螺 旋 相对 宽 度 、螺旋 相 对 槽 深 和螺 旋 角 为状 态变 量 ，采 用 蚁 群 算 法 和 Ｍａａ ｌ ｆ ｂ语 言 对螺 旋 密 封进 行 了优 化 设计 。仿 真结 果 表 明 ：在螺 旋 几何 参 数满 足 实 际要 求 的前 提 下 ，使 得 密封 系 数 达到 了 ０ ８２７ ． ３ ， 满 足工 程 需 要 ，表 明 蚁群 算法 应 用 于密 封 优化 设 计是 可 行 的 。 关键 词 ：螺 旋 密封 ；几何 参 数 ；蚁 群算 法 ；优化 设 计
双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计
双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计双螺旋槽端面密封结构是一种常用于压缩机、泵和涡轮机轴封的端面密封结构。
在该结构中，轴封有两个相互干涉的螺旋槽，与轴上的密封件配合，形成密封面。
该结构具有密封效果好、摩擦损失小、使用寿命长等优点。
因此，优化设计双螺旋槽端面密封结构参数对于提高其性能至关重要。
首先，影响双螺旋槽端面密封结构性能的参数有许多，如螺旋槽的宽度、深度和间距等，而这些参数会直接影响到密封性和摩擦特性。
因此，进行参数的优化设计是必要的。
一种常用的优化设计方法是通过数值模拟和实验验证相结合。
首先，利用计算流体动力学（CFD）软件对双螺旋槽端面密封结构进行数值模拟。
通过调整不同的参数来分析其对密封性和摩擦特性的影响，并寻找最优的参数组合。
同时，还可以利用实验装置对不同参数进行实验验证。
通过对比数值模拟和实验结果，验证数值模拟的准确性，并确定最优参数组合。
在优化设计中，需要考虑的因素有很多。
首先，应该考虑密封性能。
通过调整螺旋槽的宽度、深度和间距等来改善密封性能。
其次，还需要考虑摩擦特性。
通过优化设计参数，可以减小摩擦损失和磨损，提高端面密封的使用寿命。
此外，还需要考虑制造成本和可行性。
在优化设计参数时，需要考虑材料选择、加工工艺等因素，以确保设计方案的可行性和经济性。
总之，双螺旋槽端面密封结构参数的优化设计对于提高其性能具有重要意义。
通过数值模拟和实验验证相结合的方法，可以找到最优的参数组合，并优化结构性能。
同时，还需要考虑制造成本和可行性，以保证设计方案的实施性。
这将有助于提高双螺旋槽端面密封结构的密封性能和使用寿命。
密封条结构参数优化设计方法
7
2
2. 5
12
27. 0 0. 2088
8
2
3. 0
16
16. 9 0. 1047
9
3
1. 5
16
0. 6 0. 0213
10
3
2. 0
20
0. 7 0. 0175
11
3
2. 5
24
1. 0 0. 0164
12
3
3. 0
12
24. 2 0. 1926
13
4
1. 5
12
7. 0 0. 1107
14
4
0 引言
从 20 世纪 90 年代中期 ,对轿车车门密封条 结构的分析研究开始得到重视 。Wagner 等[1] 用 ABAQU S 软件对轿车密封条进行了非线性有限 元分析 。在不考虑密封条结构细节和三维形状的 条件下 ,获得了密封条的受力变形特性曲线 。气 吸压力取决于密封条的压缩量 ,它随密封条压缩 量增大而增大 ,根据气吸压力可进一步计算出轿 车不产生气吸的最大行驶速度 。Wang [2] 研究了 海绵橡胶组织结构对汽车密封条的寿命的影响 。 利用适当的配方和工艺技术 ,控制海绵橡胶结构 参数可以提高轿车密封条的寿命 。尽管国内一些 学者在利用遗传算法进行结构优化设计方面开展 了许多研究[3～5 ] ,但对密封条结构优化设计的研 究在最近几年才开始起步 。文献 [ 6 ,7 ]对密封条 结构进行了初步分析 。但是 ,遗传算法在密封条 大变形非线性结构的优化问题 ,尚未见到有应用 的报道 。
28
7
3. 0
20
48. 1 0. 2911
29
8
1. 5
12
24. 7 0. 1940
水轮机螺旋密封的结构设计
；
。
螺旋密封的层流或紊流工况用周 向雷诺数 Ｒ
判断 ：
矾 ： （） ２
式 中
１ ８
一
线速 度 ， ｓ ｍ／；
图 ３ 护罩螺杆密封简 图
￡ ， —— 运动粘度 ， ２ｓ ｍ ／。
王
顶 ： 轮机螺旋密封 的结构设计 水
护罩 通过 联 轴 螺 钉 固定 在 主轴 法 兰 上 ， 行 时 运
寸的限制 ， 在制造或安装精度不高时密封效果不佳 ， 因此在护罩螺杆密封上方多设辅助密封， 以确保密
封结构可靠。护罩螺杆密封结构简单， 加工工艺性 能好 ， 且安装维护十分方便。护罩外圆与顶盖 内镶 套处均采用优质不锈钢材料 ， 以提高其抗磨损性能。 （）主轴螺杆密封即主轴上加工螺纹或在主轴 ２ 上镶螺纹套 ， 旋转时达到密封的 目的 ， 其工作原理与
顺时针转动 阳螺纹 （ 螺杆 ） 右旋 右边
左边
逆 时针转 动 阴螺纹 （ 螺套 ） 阳螺 纹（ 螺杆 ） 右旋 左 边
右边
阴螺纹（ 螺套 ） 右旋 右边
左边
左 旋 左边
右边
右旋 左边
右边
左旋 右边
左边
左旋 右边
左边
左旋 左边
右边
的计算 及 其优 化 ［］ 润 滑 与密 封 ，０６ （ ） １２ Ｊ． ２０ ， ８ ：３ —
１ ５． ３
魏建才 ， 吕瑞典 ．螺旋 密封结 构参数 优化设计 ［］ Ｊ ．通
用 机械 ，０ ５ （ ）７ —７ ． ２ ０ ，１ ：７ ８
［］ 丁继茂 ， ６ 王
纬． 大七 孔 电站 高速机组 的特 征参数 确
设计 方 案 。
螺旋筒结构的力学特性分析与改进设计
螺旋筒结构的力学特性分析与改进设计螺旋筒结构在工程领域中被广泛应用，其独特的结构特性和力学性能受到了研究者们的关注。
本文旨在对螺旋筒结构的力学特性进行深入分析，并提出改进设计方案，以提高其在实际工程中的应用性能。
首先，我们需要了解螺旋筒结构的基本组成和工作原理。
螺旋筒结构通常由螺旋体和筒体两部分组成，螺旋体的螺旋升角、直径等参数会直接影响其承受载荷的能力。
而筒体的材料、厚度等参数则会影响整个结构的稳定性和耐久性。
因此，在对螺旋筒结构进行力学特性分析时，需要考虑到这些关键因素。
其次，我们可以通过有限元分析等数值模拟方法来研究螺旋筒结构在不同载荷情况下的变形和应力分布情况。
通过分析模拟结果，可以得出结构的强度、刚度等力学特性参数，为后续的改进设计提供依据。
在进行力学特性分析的基础上，我们可以针对螺旋筒结构存在的问题提出改进设计方案。
例如，在提高承载能力方面，可以通过优化螺旋体的螺旋形状和尺寸，增加筒体的厚度等方式来提高整个结构的强度。
同时，还可以考虑采用新型材料或结构设计，以增加结构的稳定性和耐久性。
此外，在改进设计过程中，还需要考虑到螺旋筒结构的制造和安装问题。
例如，如何确保螺旋体与筒体的连接牢固、结构的装配精度等都是需要重点考虑的问题。
通过综合考虑这些方面的因素，可以有效地改进螺旋筒结构的设计，提高其在实际工程中的应用性能。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，是一个复杂而重要的课题。
通过深入研究螺旋筒结构的力学特性，我们可以更好地了解其工作原理和性能特点，并提出相应的改进设计方案，从而提高其在工程实践中的应用性能。
希望本文的研究成果能够为相关领域的研究和实际工程应用提供一定的参考价值。
双螺旋角槽干气密封的槽型优化设计
2018年7月润滑与密封 Jul.2018第 43 卷第 7 期LUBRICATION E N G I N E E R I N G Vol.43 No.7DOI ：10. 3969/j. issn. 0254-0150. 2018. 07. 004双螺旋角槽干气密封的槽型优化设计#陈文奇李志强吴云柯张志红(北京航空航天大学能源与动力工程学院，航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191)摘要：建立单螺旋角槽干气密封的数学模型，利用数值方法分别研究槽数、螺旋角、槽深、气膜厚度、槽台比以$ 及转速对密封性能的影响规律，计算结果与文献的实验值基本吻合。
通过分析对比泄漏量、流场压力分布、平均开启^压力等密封性能参数，优化出性能最佳的干气密封几何结构参数。
针对单螺旋角槽在螺旋槽人口处的吸力面上存在明| 显的低压区的问题，提出双螺旋角槽干气密封结构。
计算结果表明：双螺旋角槽在密封端面之间产生平均开启压力高| 于单螺旋角槽；相比于单螺旋角槽，双螺旋角槽在吸力面的人口处的流动分离更加明显，在槽区产生的动压效应更加f 明显；双螺旋角螺旋槽的密封性能更佳，其气体泄漏量也低于单螺旋槽。
关键词：干气密封；单螺旋角；双螺旋角；平均开启压力；泄漏量中图分类号：T H136文献标志码：A文章编号：0254-0150 (2018) 07-023-08Optimization Design of Groove of Double Spiral Angle GrooveDry Gas SealCHEN Wenqi LI Zhiqiang WU Yunke ZHANG Zhihong(National Key Laboratory of Science and Technology on Aero-Engine Aero-thermodynamics,School of Energy and Power Engineering,Beijing University of Aeronautics and Astronautics,Beijing 100191,China) Abstract：Based on the dry gas seal of the single-spiral-angle groove,the mathematical model was established,and the effects of the groove number,spiral angle,groove depth,gas film thickness,ratio of groove and stage,speed on the seal performance were studied using the numerical simulation.The calculated results were in good agreement with the experimental values in the references.By comparing the seal performance parameters such as leakage,flow field pressure distribution and average opening pressure,the seal geometry parameters of the single-spiral-angle groove were optimized.Aimed at the problem that there is obvious low pressure area on the suction surface of the spiral groove at the entrance of the single-spiral- angle groove,the dry gas seal of the double-spiral-angle groove was proposed.The computational results show that the average opening pressure between the double-spiral-angle groove and the end face is higher than that of the single-spiral-angle pared with the single-spiral-angle groove,the flow separation at the entrance of the double-spiral-angle groove suction surface is more obvious,and the dynamic pressure effect in the groove area is also more obvious.The double-spiral- angle groove has better sealing performance,and its gas leakage is also lower than that of the single-spiral-angle groove.Keywords ：dry gas seal；single-spiral-angle；double-spiral-angle；average opening pressure；leakage干气密封是一种非接触式密封方式，密封元主要 由旋转动环和静环组成，当密封件工作时，由动环或 静环上的浅槽产生动压效应使动环静环之间产生气 膜，从而实现非接触式的机械密封[|]。
上游泵送螺旋槽机械密封优化设计
为 ｘｙ 方向尺寸为毫米级， ｚ 方向尺寸为微米级， 相差
３ 个数量级， 不能直接采用整体划分， 所以将计算区
域分成 ３ 个区域， 槽区、 膜区、 其他等 ３ 个可扫区，
将 ３ 个区集在一个 ｐａｒｔ 下， 保证各区网格的连续性，
采用 ｓｗｅｅｐ 方法进行网格扫描。 作者以 ０ ７ 以下甚至
端面开启 力 ［１０］ 。 文 中 所 述 渐 深 螺 旋 槽 如 图 １ 所 示，
式中： ｒ、 θ 是对应极坐标系下的螺旋线坐标； ｒ ｇ 为槽
根半径； θ 为转角， 对数螺旋线向外无限延伸， 建模
收稿日期： ２０１９－０９－２７
作者简介： 於雷 （１９９５—） ， 男， 硕士， 主要从事机械密封方面的科研。 Ｅ－ｍａｉｌ： ４５９０８３９４５＠ ｑｑ ｃｏｍ。
连续性方程：
ｐ （ ｐｕ） （ ｐｖ） （ ｐｗ）
＋
＋
＋
＝０
ｔ
ｘ
ｙ
ｚ
图 １ 螺旋槽机械密封示意
表 １ 螺旋槽机械密封几何参数
动量方程：
结构参数值槽根半源自 ｒ ｇ ／ ｍｍ５３密封环外径 ｒ ｏ ／ ｍｍ
５９
密封环内径 ｒ ｉ ／ ｍｍ
槽的长度与整个密封面宽度之比 γ
槽区在密封面上的径向比例 β
螺旋槽深度 ｈ ／ μｍ
槽数 Ｎ ｇ
５０
０．５
２／ ７
２～４
１２
研究的 ５ 种槽型如图 ２ 所示， 研究等深槽和不等
深槽动压效应的不同， 不等深槽分为收敛型和发散
型， 收敛型和发散型又分为阶梯槽和锥度槽。
ｕ ｉ
ｔ
＋ ｕｊ
ｕ ｉ
组合螺旋型槽干气密封的设计及结构优化
启力 、泄漏量 、扭矩为 目标 函数的组合螺旋型最优端面结构 。结果表 明，组合螺旋型槽 干气密封在同等结构参数下的密
封 性 能 优 于螺 旋 型槽 干 气 密封 ，且 压 力 、槽 台 宽 比和 槽 深越 大 ，组合 螺 旋 型槽 在减 少 泄 漏量 方 面 的优 势 更 加 明显 ：对 于
组合螺旋型槽干气密封 ，泄漏量 、开启力 、扭矩最优对应的端面结构参数组合不同，在干气密封设计时 ，应根据设计 目 标需要 。选择合适的端 面结构参数组合。
ｒ ｏ ｏ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｏ ｎ ｅ ｓ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｅ ａ ｌ ｗａ ｓ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ａ Байду номын сангаасｃ ｏ ｍｍｏ ｎ
２ ０ １ ５年 ８ 月 第４ ０卷 第 ８ 期
ＤＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ４ — ０ １ ５ ０ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ８ ． Ｏ １ １
润滑与密封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴ Ｉ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ａｕ ｇ ．２ ０１ ５
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ａ ｎ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｆ ｏ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｙ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ ２ １ ０ ０ ３ ７， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
密封设计中的优化和创新
密封设计中的优化和创新密封设计在许多领域中扮演着至关重要的角色，它关乎到我们日常生活、工业生产和科技发展的方方面面。
密封设计的优化和创新是为了提高密封件的性能、延长使用寿命、减少能源消耗和环境污染。
本文将探讨密封设计中的优化和创新的关键因素、挑战和未来发展方向。
首先，密封设计的优化和创新需要考虑几个关键因素。
首要的是密封性能，即确保密封件在各种条件下能够有效防止液体或气体的泄漏。
这需要设计师从材料选型、几何形状以及制造工艺等方面进行精细调整。
其次，密封设计还需要考虑密封件的可靠性和耐久性。
在一些行业，如汽车制造、航空航天等，密封件的失效可能会导致重大事故发生。
因此，优化设计可以提高密封件的可靠性，增加其使用寿命，并减少维修和更换成本。
此外，密封设计还需要考虑密封件的摩擦和磨损特性。
在高速运动或高温环境下，密封件往往会受到较大的摩擦和磨损，导致性能下降。
因此，优化设计可以通过选用低摩擦材料、改进表面润滑和涂层技术等方式来减少摩擦和磨损。
另外，密封设计还需要考虑密封件的安装和维护便捷性。
在现代工业生产中，密封件的更换和维护会涉及到大量的时间和人力成本。
因此，优化设计可以通过简化密封件的结构，提供更便捷的安装和维护方式，从而降低生产成本和工时。
面对密封设计的优化和创新，我们也面临着许多挑战。
首先是材料的选择和性能匹配。
密封件通常需要在不同的温度、压力和介质条件下运行，这就对材料的性能提出了很高的要求。
此外，由于环境保护意识的增强，对于材料的可持续性和环境友好性的要求也在不断提高。
其次是制造工艺和技术的挑战。
密封件通常具有复杂的几何形状和微小尺寸，因此需要精密的制造工艺和高度的自动化程度。
同时，密封件的加工和组装也需要具备一定的技术水平和专业知识。
此外，密封设计还需要考虑到不同领域的特殊需求。
例如，航空航天领域对密封件的耐高温、高压和抗腐蚀性能要求较高；医疗领域对密封件的生物相容性和无菌性要求较高；食品和制药领域对密封件的安全性和卫生要求较高。
用LINGO求解螺旋密封优化问题
2008年9月第33卷第9期润滑与密封LUBR I C A TI ON EN GI N EER I N GSe p.2008V ol 133No 193基金项目:南京师范大学“大学生实践创新训练项目”.收稿日期5作者简介祝用华(—),男,2y z @y 111用L ING O 求解螺旋密封优化问题3祝用华 盛 倩 张 奕(南京师范大学动力工程学院 江苏南京210042)摘要:分析了L I N G O 求解优化问题的特点,介绍了L I N G O 求解有约束非线性优化问题的具体过程。
应用LI N G O 对螺旋密封封液能力进行了优化设计,并与MA T LA B 优化工具箱求解结果进行了比较,表明L I N G O 用于求解螺旋密封优化设计问题是可行的。
关键词:L I NG O;螺旋密封;优化设计中图分类号:T B42 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2008)9-082-3O pt im i za t i on Desi gn of Sp i ra l Sea l by Apply i n g L I NGOZhu Yonghua S he ng Q ia n Zha ng Yi(School of Po we r Enginee ring,Nanji ng Nor m al Univ e rsity,Nanjing Jiangsu 210042,China)A bstr ac t:The char acteristics of L I N G O in solving op ti m ization p r oble ms w ere illustrated.The p r ocesses to solve the op 2ti m ization p r oble m s w ith non linear c on straints by L I N G O wer e intr oduced.The op ti m ization design of sp iral seal w ith L I N 2G O was carried out,and the result was co mpared with that obtained by MATLAB op ti miz ation t oolbox .It is shown that L I N 2G O can be app lied t o solve the op ti m ization design of the sp iral seal .Keyword s :L I N G O;sp ir al seal;op ti m ization design L I N G O 是L I NDO 系统公司(L I N DO Syste m s I nc)开发的一款专门用于求解最优化问题的软件,在最优化软件市场上占有很大的份额,尤其在供微机上使用的最优化软件市场上占有绝对优势[1]。
船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化
船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置密封性能优化
曲佳辉;武兴伟;高珍;侯天柱;陈武超;李松山
【期刊名称】《润滑与密封》
【年(卷),期】2024(49)2
【摘要】为研究螺旋槽旋转密封装置用于船舱隔壁密封的密封性能,同时获取螺旋槽结构的最优取值范围,对螺旋槽各参数对泄漏量影响规律进行理论分析;选取泄漏量的显著性影响因素,采用Box-Behnken优化方法设计密封装置泄漏量试验,得到多型样机泄漏量测试结果;建立泄漏量和各影响因素间的数学模型,获得不同影响因素对泄漏量的二阶交互作用响应面,分析不同影响因素间交互影响规律。
结果表明:螺旋槽密封装置泄漏量随槽数、螺旋角和槽深比的增大均先增大后减小,随槽台比和槽坝比的增大则逐渐增大;建立的数学模型计算结果和试验数据相关性较强,表明该模型可用于准确预测船舱隔壁螺旋槽旋转密封装置泄漏量。
【总页数】10页(P187-196)
【作者】曲佳辉;武兴伟;高珍;侯天柱;陈武超;李松山
【作者单位】中国船舶集团有限公司第七一一研究所;中国船舶及海洋工程设计研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TB42
【相关文献】
1.螺旋槽干气密封和双向槽干气密封的简要比较
2.螺旋槽旋转密封瞬态启停工况动态特性分析
3.螺旋槽动压密封液膜汽化相变性能优化分析
4.基于质量守恒边界条件的螺旋槽旋转密封性能分析
5.阶梯收敛槽机械密封空化效应及密封性能优化分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
五、结论
图 , 不同槽深下的 " *! 曲线
假定 %& ( "#)、 ! ! ( "#- ’’，绘制出不同轴套间隙下 的 " *! 曲线，如图 - 所示。 从图 - 可以看出当 # ( "#& % "#, ’’ 时，密封系数 " 较大，它与相对槽深对密封系数的影响基本相同。但是
（&）通过计算机绘制相关曲线，找出了螺旋密封几 个重要结构参数的取值范围。 （+）运用复合形法，通过计算机编程得到了最优螺 旋结构参数， %& ( "#)， %+ ( ,#"， ! ( +".。 （收稿日期：+""- 6 && 6 "7）
这样，只需求得目标函数 + （ * ）的最小值，即可获 得 & 的最大值。
三、约束函数
通过计算机绘制相关曲线图，可观察螺旋结构参数 与密封系数的变化规律。 图 " 为在 "% & + 时，不同相对槽宽下的 # ’! 曲线， 从图 " 可以看出，在 "" & #2$ 时， & 有最大值，而当 & 大于或小于 #2$ 时， & 都将减少。 假定 "" & #2$，绘制出不同相对槽深下的 & ’ ! 曲 线，如图 %，从图 % 中可以看出，当 "% & %2$ 3 $2$ 之间 时， & 有最大值， "% 较小或较大时， & 都将减小。 假定 "" & #2$、 ! & #2" //，绘制出不同槽深下的 & ’! 曲线，如图 + 所示，从图 + 可以看出，螺旋的槽深
$% 由于是对结构参数的优化，故认为"% 为定值，则 ! 当 & 取最大值时， # 就获得最大值。 目标函数确定为： & & !（ "% ’ "） ()* ! ， 的取值 & " + % "% ()* ’ ’ % "" ’ ""
显然就决定于 "" 、 "% 和 !。 故可取 "" 、 "% 和 ()* ! 为设计变量，即
!""# 年第 $ 期
万方数据
%%
研发与制造
影响螺旋的密封系数，当槽深 ! ! 增大到 "#$ % & ’’ 时， 密封系数 " 减小，它与相对槽深对密封系数的影响基本 相同。在 # ( "#& ’’ 的情况下，螺旋的槽深应为 "#& % "#) ’’。
开发与设计 !"#$%& ’ !"(")*+,"&-
约束条件如下： (& （ & ） ( "#+ * && !"，表示 %& ""#+ (+ （ & ） ( && * "#$!"，表示 %& !"#$ (, （ & ） ( +#) * &+ !"，表示 %+ "+#) (- （ & ） ( &+ * )#)!"，表示 %+ !)#) () （ & ） ( "#"$4 * &, !"，表示 !").
万方数据
%&
!""# 年第 $ 期
取值范围为： "#+! %& !"#$，+#)! %+ !)#)，).! !!,". 令 && ( %& ， &+ ( %+ ， &, ( /01 !，则螺旋结构参数的 优化数学模型如下： & &+ & * && ’21 ’ （ & ） ( 3（ &+ * &） &,
+ &, + &, *
图 & 不同相对槽宽下的 $ *! 曲线
图 + 不同相对槽深下的 " *! 曲线
(3 （ & ） ( &, * "#)44!"，表示 !!,".
四、模型求解
［&］ 本优化属于小型优化问题，而复合形法 是求解约
束优化问题的一种重要的直接解法。故选用复合形法求 最优解。得到的最优螺旋结构参数为： %& ( "#)， %+ ( ,#"， /01 ! ( "#,$（ ! ( +".） " ’05 ( "#)44
开发与设计 !"#$%& ’ !"(")*+,"&-
研发与制造
螺旋密封结构参数优化设计
西南石油学院机电工程学院 （四川 !"#$##） 魏建才 吕瑞典
【摘
要】 通过计算机仿真分析螺旋密封结构的重要参数：齿顶间隙 ! 、相对槽宽 "" 、相对槽深 "% 和
螺旋角! 对螺旋密封能力的影响以及这几个参数之间的关系，经过优化设计后得出了螺旋密封结构参数的最 优值。
【关键词】 优化设计 螺旋密封 计算机仿真 复合形法
一、引言
在离心泵的密封中，螺旋密封作为一种非接触流体 动密封，是一种密封能力较强、耐磨、耐蚀的高性能密 封，而且螺旋密封在制造加工、安装、维护等方面的优 越性高于软填料密封与机械密封，其越来越受到人们的 重视，发展前途可观。 螺旋作为螺旋密封的主体，其结构的优劣直接影响 整个螺旋密封的封液能力。各个螺旋结构参数对封液能 力的影响不是孤立的，而是相互关联的，其间的关系也 是很复杂的。在当前的螺旋密封设计中，多采用优化的 方法对其进行确定。本文主要通过计算机模拟、复合形 法来实现对螺旋密封结构参数优化设计。
另一方面，密封能力 $ 与 #+ 成反比， #+ 对 $ 的影响要 远大于 # 对 " 的影响。因此随轴套间隙的减少，密封能 力增强，但间隙过小，要求螺旋的加工和安装精度较 高，因此，间隙不应过小。当间隙增大到 "#, ’’ 时，其 密封能力很弱。通常轴套间隙以 "#& % "#, ’’ 为宜。
图 - 不同轴套间隙下的 " *! 曲线 通过对图 & % 图 - 的分析，设计变量 %& 、 %+ ，! 的
) ) ( & ［ "" "% ()* !］ & ［ *" *% *+］
为了便于通过优化方法求解，可将目标函数变成倒 数形式，即 " *% " ’ *" +（ *） & !（ *% ’ "） *+
% *+ % *+ ’
二、目函数及设计变量
螺旋密封的结构参数优化，就是求单位螺旋长度上 $%& 封液能力的最大值，即 # & " % 的最大值。 ! !（ "% ’ "） ()* ! 其中， & & " + % "% ()* ’ ’ % "" ’ "" 式中 # — — —密封压差，单位为 ,-)； — —液体黏度，单位为 -) ・.； "— — —轴的圆周速度，单位为 / 0 .； %— — —齿顶间隙，单位为 //； !— — —螺旋角，单位为1； !— — —密封系数； &— — —相对槽宽； "" — — —相对槽深。 "% —