核主泵用动静压波度机械密封机理.pdfVIP

第46卷第 24期 机 械 工 程 学 报 VO1．46 NO．24 2010年 12月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Dee． 2010 DoI：l0．3901／JM E．2010．24．131 核主泵用动静压波度机械密封机理木 王晓雪 刘 莹 李京浩 黄伟峰 王玉明 (清华大学摩擦学国家重点实验室 北京 100084) 摘要：核反应堆主泵主轴密封形式多样，动静压结合型波度机械密封是 Andritz核主泵主轴密封结构形式，其特征在于密封 端面为径向锥度和周向波度的组合。通过对波形几何模型的数学处理，将膜厚变化弓I起的动压效应和静压效应进行解祸。在 层流假发的基础上，基于稳态下=二维Reynolds方程，针对核主泵轴封不同工况分别作考虑空化的流体有限元仿真分析，考察 参数变化对密封性能的影响，从而揭示出动静压结合型波度机械密封的工作机理。研究表明，动静压结合型波度端面机械密 封中，动压和静压效应并不始终同时起作用，在正常丁况下主要依靠静压效应承载；而在密封间隙较小或密封出入 口压差较 小时， 为液膜发牛卒化，动压效应才起到承载作用，从而保证密封在特殊工况下保持非接触状态，减小碰磨的几率，提高 了密封的：[作可靠性和使用寿命。 关键词：波度机械密封 流体动压效应 有限元仿真计算 中图分类号：TB42 M echanism ofCombinedConingandW avinessM echanicalFaceSealfor NuclearReactorCoolantPump NGXiaoxue LIUYing LIJinghao HUANGWeifeng NGYuming (TheStateKeyLaboratoryofTribology,TsinghuaUniversity,Beijing100084) Abstract：Combinedconingandwavinessmechanicalfaceseal，characterizedbycircumferentialwavinesssuperimposedonconing sealface，worksasanon—contactingsealonhydrodynamicandhydrostaticeffect．AfiniteelementanalysisflEA)researchinto sealingfilm basedontheshaft sealofanuclearreactorcoolantpumpunderlaminarflow assumptionispresented．Thegeome~c modelinthispaperenablesthedecouplingofhydrodynamiceffectandhyrdostaticeffect．Themechanism ofcombinedconingand wavinessmechanicalfacesealworkingonvariousconditionsisrevealed．Theresultsshow thathyrdodynamiceffectandhyrdostatic effectdonotworksimultaneouslyinacombinedconingandwavinessmechanicalfaceseal：theformerplaysaleadingroleunder normalworkingconditionandthelattercontributestotheliftingforceonlywhencaviattionsoccur．Duetothehyrdodynamiceffect， thesealkeepnon—contactunderabnomr alworkingconditionsuchasinlow pressuredropsituationorthinfilm situation．Th usthe reliability isensuredandtheoperatinglifeisprolonged． Keywords：Combinedconingnadwavinessmechanica