以纯气体输送时的油气混输泵上游泵送螺旋槽机械密封为研究对象,基于气体润滑理论并采用有限差分法,在考虑密封环发生相对倾斜的情况下,研究操作参数、结构参数及密封环相对倾斜角对密封稳态性能的影响规律和作用机制.数值分析结果表明,相对于平行密封间隙,密封环发生相对倾斜时,会使膜厚减小区域的膜压峰值和膜压高压区范围明显增大,使膜厚增大区域的膜压峰值和膜压高压区范围明显减小;无论研究的参数如何变化,开启力、泄漏率及气膜刚度始终呈现出随着密封环相对倾角增大而增大的变化规律;通过增大转速、设计较小的平衡膜厚或优化型槽结构不仅可有效增强密封的上游泵送能力,以实现被密封介质的零泄漏,还可有效改善密封的开启性和稳定性.

通过对多级双作用滚柱转子泵运转时滚柱受力的分析,建立了滚柱运动受力平衡方程,首次推导出该泵转子槽型线的计算公式。通过实例计算及分析,按滑动摩擦为最小原则,选择最优槽型夹角,消除闭死容积,改善滚柱运动受力状况,为今后该泵转子槽型线的优化设计指明了方向。