对高压自紧式法兰密封结构进行研究,推导自紧式法兰密封比压和螺栓载荷的计算公式,并通过有限元方法进行了验证。结果表明密封比压与内压呈一阶线性递增的关系密封面越窄密封比压随内压递增速度越快,法兰端面与T形垫片支撑面间隙越大则初始密封比压越大。对某自紧式法兰进行结构以及热-结构耦合分析,研究内压、温度、弯矩工况的影响。结果表明升温对高压和低压2种工况的密封性能影响不同,低压下升温使密封比压增大,高压下升温则会使密封比压有所减小;高压自紧式法兰密封受压侧垫片密封面上应力随弯矩增大先减小,但当弯矩增大到一定值后,该应力随着弯矩的增大而增大。

目前被广泛应用的平面环填料组被压紧后,填料内部的应力沿轴向衰减,因此距离压盖近的环对密封的贡献较大。然而柔性石墨填料组中起主要密封作用的纯石墨环通常位于填料组的中间,两端加固石墨环的密封能力较弱。为提升柔性石墨填料的密封性能,对平面环石墨填料组进行结构优化,通过制造应力集中改变填料组受压后的应力分布,从而增大纯石墨环所受应力以提升填料密封性能。测定柔性石墨相关材料参数,利用ANSYS软件、Fluent软件对优化前后填料组的受力及密封性能进行分析。结果表明:平面环填料组在优化为V形填料组后,纯石墨环内部的应力得到提升,且整组填料与阀杆间的摩擦力更小,填料密封寿命明显更长。

PEEK作为新型材料已经逐渐应用到迷宫密封领域。以应用有限元软件ANSYS Workbench中system coupling模块连接流体域和固体域以进行流固耦合分析并结合工程经验算法进行验证作为研究方法,以直通型斜齿和矩形齿迷宫密封为研究对象,探究材料的变化对不同齿形迷宫密封泄漏率的影响。通过与工程经验算法计算对比分析发现：耦合场泄漏率数值计算结果更接近工程实际;在压比较高的情况下,迷宫密封材料弹性模量越高,密封性能越好等。通过以上的研究结论对迷宫密封材料的选择与设计有一定的参考意义。