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龙图腾网获悉南京林业大学申请的专利波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119598619B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411581832.7，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法是由夏云峰;孙见君;苏徐辰;马晨波设计研发完成，并于2024-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法在说明书摘要公布了：本申请公开了一种波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法，步骤为：根据动压机械密封稳定运行原理，确定闭合力与开启力的平衡关系；令闭合力作为随弹簧比压变换的函数；利用动压机械密封开启至稳定运行的状态，将开启力计算分为两个阶段：接触阶段和非接触阶段；接触阶段开启力由液膜承载力和微凸体接触力组成；非接触阶段由密封环间液膜动压组成；计算获得在动压机械密封全周期运行时开启力的最值；利用全过程运行满足的轴向力平衡条件即可反解出最佳弹簧比压。本发明能高效精准地实现对动压机械密封弹簧比压的设计，摆脱目前机械密封弹簧比压设计依赖人工经验的问题。

本发明授权波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法在权利要求书中公布了：1.波纹管型扩压式自泵送动压机械密封零泄漏的弹簧比压的设计计算方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、获取波纹管型扩压式自泵送流体机械密封的结构参数及工况参数； S2、根据结构参数和工况参数确定闭合力，并将闭合力作为弹簧比压的函数，具体为Fc=f1psp，Fc为闭合力，psp为波纹管提供的弹簧比压； S3、波纹管型扩压式自泵送动压机械密封启动至额定工作转速的过程中，开启力作为转速和液膜厚度的函数，将闭合力作为一恒定常数；其中转速采用n表示，液膜厚度采用h表示，波纹管型扩压式自泵送动压机械密封采用DSPHMS表示，开启力采用Fo表示； DSPHMS启动至额定工作转速的过程中，开启力为转速和液膜厚度的函数，将psp的取值范围即转化为求Fo在全周期运行阶段的最值问题，利用式2计算Fo在全周期运行阶段的最大值和最小值： 2 其中，Fo,min为Fo在全周期运行阶段的最小值，Fo,max为Fo在全周期运行阶段的最大值； 所述全周期运行阶段即为DSPHMS启动至额定工作转速的过程； 在全周期稳定运行阶段，psp,min为psp的最小值，psp,max为psp的最大值； S4、将DSPHMS由静止到运行至额定工作转速的过程分为两个阶段；当0≤nnc时，此时密封端面的微凸体存在接触，开启力由液膜承载力和微凸体接触力共同组成；当nc≤n≤nw时，该阶段密封端面的微凸体分离，密封端面的开启力由密封介质承担；其中nc为脱开转速，当n=nc时，密封端面的微凸体处于接触与分离的临界点；nw为额定工作转速； 在接触阶段时，密封端面的开启力由液膜承载力Fo-fluid和微凸体接触力Fo-contact共同构成；在非接触阶段时，密封端面的开启力由液膜承载力Fo-fluid构成，此时，微凸体接触力Fo-contact=0N；在DSPHMS的运行过程中，开启力的具体计算如式3所示： 3 其中，pc为密封端面间的微凸体接触压力，pf为密封端面间的液膜压力，r为极径，θ为极角； 上述接触阶段，是指密封端面的微凸体存在接触时的阶段，非接触阶段是指密封端面的微凸体之间不存在接触时的阶段； 1当0≤nnc时： 此时密封端面的微凸体存在接触，该阶段的开启力由液膜承载力Fo-fluid和微凸体接触力Fo-contact共同构成，具体由式3计算，随着转速的增加，密封端面间相互接触的微凸体逐渐分离，这一过程中Fo-contact逐渐减小至0； 当n=0时，为保证DSPHMS实现有效密封，根据临界逾渗阈值求取密封端面间的微凸体接触压力pc，然后求取Fo-contact，采用螺旋槽机械密封稳态性能解析法求取密封端面间的液膜压力pf，根据式3求取液膜承载力Fo-fluid，此时Fo-contact与Fo-fluid二者之和即为接触阶段的开启力，同时，Fc-o,min和Fc-o,max分别由式4和式5确定： 4 其中Fc-o,min为接触阶段中的最小开启力； 5 其中Fc-o,max为接触阶段中的最大开启力，nc为脱开转速，hc为脱开膜厚； 同时，可以确定当n=0且Fc大于Fo,min时，其最小孔隙率小于临界逾渗阈值，即在静止状态下密封接触界面不逾渗； 2当nc≤n≤nw时： 在该阶段，密封端面的微凸体不存在接触，开启力完全由密封介质承担；当转速从脱开转速nc加速至额定工作转速nw的过程中，液膜厚度增加，开启力下降且始终与闭合力保持相等；当转速n=nc时，h=hc，由式6求取hc；当转速达到额定工作转速nw时，h=hw，利用泄漏率来确定hw的大小； 6 其中hc是转速为脱开转速nc时的液膜厚度，简称为脱开厚度，hw为额定转速时的液膜厚度，Rad与Raj分别为动环和静环的密封端面的表面粗糙度；利用式7求得额定转速时的液膜厚度hw，泄漏率采用Qi表示： 7 其中，ri为密封环内径；μ为密封介质的动力粘度；为动环与静环的密封端面间的流体压力分布，r为极径；θ为极角；泄漏率为设定值； 根据式8和式9计算达到脱开转速后的最大开启力和最小开启力： 8 9 其中Fw-o,min为非接触阶段中的最小开启力，Fw-o,max为非接触阶段中的最大开启力； 通过对比接触阶段与非接触阶段的最小开启力和最大开启力，如式1011，可获得全过程的开启力的最小值和最大值； 10 11 式10确定了最小开启力，以确保密封装置在最小闭合力时仍能保证密封，而式11设定了最大开启力，以避免过大的闭合力导致密封端面无法脱开； S5、DSPHMS全过程稳定运行要求动压机械密封在静止状态时能实现无泄漏稳定密封，在设备达到额定转速时能够实现密封端面脱开且密封；DSPHMS运行全过程满足轴向力平衡条件，即Fc≡Fo，通过反解Fc≡Fo关系式得出弹簧比压。

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