基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构制造技术

本发明专利技术属机械密封技术领域，特别涉及一种基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构。由分析解析式在excel中输入摆线迷宫密封齿型的坐标值，将excel的坐标值导入CAD软件应用平台后绘制得出二维摆线迷宫密封齿形；在活塞上采用摆线迷宫密封齿形动圆半径：A=0.7mm；气缸壁与活塞之间的间隙δ=0.8Mm，齿间距为1mm；在气缸壁上采用摆线迷宫密封齿形特征：动圆半径a=0.25mm，齿间距为0.25mm。二维摆线迷宫密封齿形通过将.sat文件导入Workbench软件mesh模块进行网格划分得出。本发明专利技术密封效果好，在密封区域耗散所密封介质能量的能力强，成品率高。成品率高。成品率高。

【技术实现步骤摘要】
基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构


[0001]本专利技术属机械密封
，特别涉及一种基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构。

技术介绍

[0002]往复式迷宫压缩机工作时排气温度高、压力大,其气缸体与活塞体均承受较高的热载荷与较大的机械载荷,过高的热载荷和过大的机械载荷会对压缩机气缸体及活塞体产生不利影响,进而影响压缩机工作稳定性及运行寿命。迷宫密封因结构简单、使用方便、工作可靠等特性被广泛用于往复式压缩机、鼓风机和汽轮机等动力机械中。减少泄漏量的关键在于工作介质的能量在迷宫内部充分耗散，由齿形结构所决定，目前采用的传统形式迷宫密封齿形无论如何改变齿形角度、齿形深度以及间隙宽度，其所密封的工作介质能量耗散程度都没有发生质的变化，在工程实际中往往是增加100％的成本投入来换取3～12％的密封效果。虽然仿梯形齿迷宫密封结构从根本上改变了工作介质在迷宫密封齿中能量耗散效果，比传统形式的迷宫密封效率提高60％以上，但由于仿梯形齿是经验设计结构，无齿形理论成型依据，这样对于任何一种规格的迷宫压缩机，需要对所采用仿梯形齿迷宫密封结构的活塞、缸体以及活塞杆进行大量迷宫效果试验，所以在迷宫压缩机中采用仿梯形齿迷宫密封结构会增加大量的成本，同时会产生大量的试验废品。中国专利CN107654354B披露了一种摆线轴向迷宫密封齿结构，该迷宫密封齿结构在一定程度上解决了在密封区域耗散所密封介质能量的能力问题。但上述结构的密封效果及成品率并不十分理想。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在克服现有技术的不足之处而提供一种密封效果好，在密封区域耗散所密封介质能量的能力强，成品率高，可动态观察活塞运动抛物线密封结构内部流场的基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：
[0005]基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构，由分析解析式(1)，(2)在excel中输入摆线迷宫密封齿型的坐标值，将excel的坐标值导入CAD软件应用平台后绘制得出二维摆线迷宫密封齿形；
[0006][0007][0008]其中：活塞参数：X、Y为活塞齿形二维摆线方程的两个坐标变量；A为动圆半径；θ为动圆转角；气缸参数：x、y为缸体上二维摆线方程的两个坐标变量；a为动圆半径；θ为动圆转角；δ为活塞与气缸缸体齿形间隙；
[0009]由摆线迷宫密封齿形所构成的迷宫密封结构满足：在活塞上采用摆线迷宫密封齿
形动圆半径：A＝0.7mm；气缸壁与活塞之间的间隙δ＝0.8Mm，齿间距为1mm；在气缸壁上采用摆线迷宫密封齿形特征：动圆半径a＝0.25mm，齿间距为0.25mm。
[0010]进一步地，本专利技术所述二维摆线迷宫密封齿形通过将.sat文件导入Workbench软件mesh模块进行网格划分得出。
[0011]进一步地，本专利技术通过有限体积法FLUENT应用软件动网格技术以及udf函数得到优化后摆线轴向迷宫密封齿结构。
[0012]本专利技术可动态观察活塞运动摆线轴向迷宫密封齿结构内部流场，其摆线轴向迷宫密封齿与传统同尺寸参数的三角形齿、梯形齿、圆形齿迷宫密封结构相比，其结构密封效果理想、成品率高，在密封区域耗散所密封介质能量的能力提高47％～79％。FLUENT模拟时采用动网格技术，与其他稳态的二维模拟不同，动网格技术展示抛物线齿型的瞬态流动状况，可以详细观察到活塞运动每一时刻的抛物线密封结构的内部流场，并且更加准确的分析抛物线齿型的优势及特点。
附图说明
[0013]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0014]图1为本专利技术二维摆线轴向迷宫密封齿形图；
[0015]图2为本专利技术摆线轴向迷宫密封齿形缸体图；
[0016]图3为本专利技术摆线轴向迷宫密封齿形缸体网格划分图；
[0017]图4为本专利技术摆线轴向迷宫密封齿形气腔网格划分图；
[0018]图5为本专利技术三角形齿动网格二维模拟模型；
[0019]图6为本专利技术梯形齿动网格二维模拟模型；
[0020]图7为本专利技术活塞运动前中后期位置图；
[0021]图8为本专利技术FLUENT计算模拟后摆线形齿活塞在0.003s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0022]图9为本专利技术FLUENT计算模拟后梯形齿活塞在0.003s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0023]图10为本专利技术FLUENT计算模拟后三角齿活塞在0.003s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0024]图11为本专利技术FLUENT计算模拟后摆线形齿活塞在0.01s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0025]图12为本专利技术FLUENT计算模拟后梯形齿活塞在0.01s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0026]图13为本专利技术FLUENT计算模拟后三角齿活塞在0.01s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0027]图14为本专利技术FLUENT计算模拟后摆线形齿活塞在0.017s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0028]图15为本专利技术FLUENT计算模拟后梯形齿活塞在0.017s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图；
[0029]图16为本专利技术FLUENT计算模拟后三角形齿活塞在0.017s时迷宫腔体内的湍动能云图和气体速度矢量图。
[0030]图17为本专利技术摆线齿形(A＝0.5mm；δ＝1mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0031]图18为本专利技术摆线齿形(A＝0.6mm；δ＝1mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0032]图19为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝0.4mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0033]图20为本专利技术摆线齿形(A＝0.8mm；δ＝1mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0034]图21为本专利技术摆线齿形(A＝0.9mm；δ＝1mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0035]图22为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝0.4mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0036]图23为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝0.6mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0037]图24为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝0.8mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0038]图25为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝1.0mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0039]图26为本专利技术摆线齿形(A＝0.7mm；δ＝1.2mm)空腔内气体湍动能云图及速度矢量图；
[0040]图27为本专利技术活塞和气缸的二维模型图；
[0041]图28为本专利技术摆线迷宫密封齿的活塞实物图。
[0042]图中：1、进气口；2、出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于动网格瞬态模拟技术的摆线轴向迷宫密封齿结构，其特征在于：由分析解析式(1)，(2)在excel中输入摆线迷宫密封齿型的坐标值，将excel的坐标值导入CAD软件应用平台后绘制得出二维摆线迷宫密封齿形；台后绘制得出二维摆线迷宫密封齿形；其中：活塞参数：X、Y为活塞齿形二维摆线方程的两个坐标变量；A为动圆半径；θ为动圆转角；气缸参数：x、y为缸体上二维摆线方程的两个坐标变量；a为动圆半径；θ为动圆转角；δ为活塞与气缸缸体齿形间隙；由摆线迷宫密封齿形所构成的迷宫密封结构满足：在活塞上采用摆线迷宫密封齿形动圆半径：...

【专利技术属性】
技术研发人员：巴鹏，李政辉，张秀珩，巴和平，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：