非接触式机械密封试验机研究综述

摘要： 非接触式机械密封指由于流体静压或动压作用，在密封端面间充满一层完整的流体薄膜迫使密封端面彼此分离，而不存在硬性的固相相互接触的机械密封，非接触式机械密封理论上因密封端面可通过流体静压或动压形成密封的密封空间，可实现可控的泄漏量，且不磨损或很小的磨损而成为机械密封研究的热点，机械密封试验机是进行机械密封基础研究和性能检测的重要装备。本课题完成对非接触式机械密封试验机的设计，以检测非接触式机械密封各项参数性能。

关键字：非接触式，机械密封，试验机，设计

1非接触式机械密封

非接触式机械密封指由于流体静压或动压作用，在密封端面间充满一层完整的流体薄膜迫使密封端面彼此分离，而不存在硬性的固相相互接触的机械密封^[1]，随着石化、能源、航空航天等领域的迅猛发展，对于极端工况（高温、高压、高速或超低温、真空等）条件下的机械密封性能、使用寿命和可靠性提出了更高的要求。非接触式机械密封理论上因密封端面可通过流体静压或动压形成密封的密封空间，可实现可控的泄漏量，且不磨损或很小的磨损而成为机械密封研究的热点^[2]。

非接触式机械密封机理基础研究，例如：流体静压型机械密封包括节流孔凹槽型多孔性节流器、径向台阶型和径向收敛型等。主要通过端面径向收敛锥度或通过节流孔的静压流所产生的流体静压效应使密封端面分开，与动环是否转动无关^[3]。产生径向锥度的原因可以是热变形、力变形和磨损等，也可以是将密封端面加工成具有径向收敛的锥度、深达数毫米的径向凹槽式台阶、与静压轴承相似的毛细管或其他有节流效果的孔槽等^[4]，其膜厚较其他类型的密封大，优点是单级卸压能力大，使用寿命长，但是泄漏量较大。典型的应用如核电站主冷却剂泵用流体静压型机械密封，其常用结构以径向台阶型和径向收敛斜面型为主。此类密封的结构设计，加工，安装，都需要较高的科技水平。常见的还有热流体动压型密封，流体动压型密封，流体动静压型密封等^[2]。

非接触式机械密封与普通机械密封相比，有如下技术优势，第一可实现零泄漏或零逸出，达到环保和节约的功效，第二密封可靠性也大大提高，使用寿命相应延长，在理想的工作状态下，由于密封摩擦副处于非接触状态，端面之间不存在直接的固体摩擦损耗，理论使用寿命无限长。因此第三可以使能耗明显下降，产生显著的经济效益，节省了端面降温所用的密封冲洗液和冷却水，相应提高了泵和工艺装置的生产效益。第四是辅助系统相对简单，取代了复杂的循环系统。第五使用范围被拓宽，可以适用于更高pv值，和高含固体颗粒介质等工况^[5]。

非接触式机械密封性能影响的主要参数主要包括两个方面，一个是密封结构参数，1密封端面动压槽形状，2密封端面动压槽深度，3密封端面动压槽数量、动压槽宽度、动压槽长度。另一个方面是操作参数，1密封直径、转速对泄漏量的影响，2密封介质压力对泄露量的影响，3介质温度、介质粘度对泄漏量的影响^[6]。