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活塞杆帽式密封件性能分析

作者:admin  来源:本网 日期:2017-10-26 14:25:33

  参见,本密封结构包含自紧式的帽式密封件1(2、18、17、19、3和滑动密封件(6、7、13、15、16两部分,帽式密封件1和滑动密封件分别穿置在活塞杆9上,该帽式密封件1由盖板2、帽式密封环18、O形圈V 17、挡圈19和使用维修无油润滑活塞杆密封结构示意图垫板3组成。以填充聚四氟乙烯制成的帽式密封环18设置在垫板3的座孔内,其内圆周面与活塞杆4接触,其外圆周面套设有O形圈V 17,―般设置一个O形圈V17,或更多的数量。叠置的O形圈V(17和帽式密封环18上端面受盖板2座孔端面的阻挡,帽式密封环18下端面抵靠在垫板3的上端面上,由于O形圈V17的内缩,故帽式密封环18内孔的周面始终紧贴在活塞杆9的外周面上,形成自紧式的帽密封,以防止气体从气缸内沿活塞杆9外泄漏。

  2密封介质压力对帽式密封密封性能的影响2.1O形橡胶圈产生的预压缩量不同的安装过盈量会对O形橡胶圈产生预压缩量,而预压缩量使O形橡胶圈与帽式密封环产生接触应力CT'.其接触应力a.'沿接触宽度b的分布近似为物线,最大值aom可用下式计算d.自由状态下O形橡胶圈截面直径,mm h―压缩后橡胶圈截面在变形方向上的尺s O形圈压缩率2.2被密封气体无压力当被密封气体无压力时,帽式密封环18内圆和活塞杆9外圆间接触应力为2.3被密封气体有压力在被密封气体存在压力的情况下,O形圈V(17被气体推靠在放置于沟槽的挡圈19的侧面之后进一步变形(、4),对帽式密封环形成侧压力,使之密封环之间的径向接触应力(MPa)增大,其计算公式如式3所示同时,帽式密封环与被密封表面之间的径向接触应力也增大p.――被密封气体的压力,MPa得到保证密封的初始应力‘Pmx――在工作过程中被密封气体的最大压2.盖板3.垫板9.活塞杆17.O形圈V18.帽式密封环19.挡圈帽式密封环受气体压力作用变形示意。4计算密封初始应力由计算存在高压密封气体的情况下,计算O形圈压缩变形对帽式密封环产生的最大接触应力(保证密封的初始应力)3.记录密封高压气体时,气体的泄漏体积和密封腔内气体压力。以看出,试验台运行的第0~0.5h,氢气从活塞杆间隙泄漏增多,曲轴箱内氢气压力迅速升高;第0.5~4.5h,由于箱内气压的作用,0形圈V被氢气推靠向挡圈19的侧面之后进步变形,对帽式密封环形成向内侧压力,使帽式密封环与活塞杆之间的接触压力增大,通过该密封面的氢气泄漏量减小,导致压力迅速降低至0.036MPa.帽式密封试验的曲轴箱内氢气压力随时间变化的曲线图斯特林机密封试验台实物图帽式密封试验的顶腔内氢气压力随时间变化的曲线图帽式密封试验的顶腔内(帽式密封件上方的密封腔体),氢气压力随时间变化的曲线图。由图中可以看出,活塞杆刚开始做往复运动时第0~0.5h,帽式密封环与活塞杆为跑合磨损阶段,温度升高,顶腔内氢气压力上升;第0.5~3h附近时间段内,系统达到热平衡,压力又逐渐恢复到初始气压;第3~5.5h,气体压力氟橡胶O形圈V开始向内挤压帽式密封环,导致帽式密封环与活塞杆间的接触压力增大,单位时间间隔内从该处泄漏的氢气体积减少,压降减小;第5.5~8h附近时间段内,帽式密封环与活塞杆达到稳定磨损,氢气泄漏量恒定,单位时间间隔内的压降均匀。

  帽式密封试验的曲轴箱内(帽式密封件下方的密封腔体),氢气压力随时间变化的曲线图。由图中可4结论1由可知,系统热平衡时,帽式密封件稳定磨损,磨损量大,顶腔氢气压降大,可见在高压气体作用下,帽式密封密封效果不佳,气体泄漏快。

  2由可知,高压气体对帽式密封件的0形圈起到侧挤压作用,定程度上延缓了氢泄漏至曲轴箱内的速度,使得曲轴箱内气体压力较小。

  由此可见,提高帽式密封件在高压下的耐磨性,减小O形圈的弹性模量,使0形圈更易受气体挤压产生侧变形,能从理论上提高帽式密封件的性能。

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