動態(tài)下填料密封性能探討

1、維普資訊 16流體機械1994：年 6月差小于12 ，最大揚程誤差少于 33 (，=NonearitatigFowNASA TN D一-6656，24Hz時)。各誤差也隨頻率增大而增加。這5dngton0hi H T主要由建立公式時和計算時的假定條件所造ChaxacterListi。 。fCentri“galPL口成。從總體 上看，計算結果與實驗結果在高頻DaringStarg PeriodTransactionsof情況下也能較好相符。MI二“。HTransient Charactelrisdcs ofa Centri一參 考 文 獻fugal Pump

2、 During Stopplng Period1Twek 】 Ermmgsoptimieru g wndgTrausacfiens of the ASME， 1986 108：iebener Krei晰 lp1mPen Dissertati01N 8TU Berlin 1990, DiL, eldorfVDI Ver1ag7Siekmann H E， Mier M Zwischenberi-I1990eht zum DFGVorhaben SI 2511212Knapp R T， Pasadena C Complete19933， TU BerlinChatract,eri8tics of C

3、enltriftlal Pumbs8Schade H， Kuaz E Str6mungslehre一 2and Thelr U8e in the Prticfion。fAuflag，BerlinNewYorkWalter deTran sient Behavi0r Tran蛆 etions 0f the6ruyter Verlag, 1989ASME 1937l 59：683 6809Truckenbrcdt E Fluidmechanlk Berlin3Thanapandi P。 Prasad R A 0u3iHeiddbBrgNe,a- York Springer Vet My Perf,

4、lrlance Predktion for D，nal ， 1980mic Charac1【eristics of a Voh te Pumn10PfhidererC， Peterman n H StrsmungDurlig Start and St,。p Pump Congre88smaschhen,-6 neubearheitere Auflage,KBr】sruhe， 1992106 8 B308BerUnHeidelb gNew YorkLondon4ADder8on D AB1de R JStevans WParlsTokyoHoagkongBarcelonaBudaResD0nse

5、 of l RldialB1aded Centrifugalpest Springer Verlag-： l991Pump to Sinusoidal Disturbances of參一曲動態(tài)下填料密封性能探討南京化工學院墮竺 苧 苧皇丁一摘 要 根據(jù)環(huán)狀柔性石墨成型填料試樣品，在回轉軸填料密封性能試驗機得到的戰(zhàn)驗結果，探討了影響填料密封性能的一些主要因素，得出了它們之間的關系曲線。關鍵詞 圭：歪至 壟莖生咝靜態(tài)下密封填料的基本特性，如壓縮回彈、側壓系數(shù)、應力松弛等最終都要歸結到密封性能泄漏率這一綜合性指標上來。動態(tài)下影響填料密封性能的因素相當復雜，國內外對這方面的研究見諸報遭的甚少”“ ，而

6、且對泄漏只作定性的分析，沒有定量的概念。筆者在回轉軸填料密封性能試驗機上，以環(huán)狀柔性石墨成型填料為試樣，對流體介質壓力、填料壓緊應力、填料高度 (或 圈數(shù))和時間對密封性能的影響以及流體介質壓力沿密封面的軸向分布進行了試驗研究。1 試驗裝置及試驗條件試驗裝置是一臺自行研制的回轉軸填料密封性能試驗機。它由主機、氣源及測量三部分組成。主機的主要部件有；機架，軸承座、填料箱體、填料壓蓋，壓緊大螺母、荷重傳感器，扭矩傳感器、軸和聯(lián)軸器等，結構如 圖 l所示 驅動裝置是一由電動機、皮帶輪、齒輪變速箱等組成的動力頭，速度可調節(jié)。填料壓緊力由壓緊大螺母推動填料壓盞而維普資訊 http:/www.cqvip.

7、com第2翰第 6期流 體 機 械I7圖 1 試驗機結構示意圖1螺拴；2 on型圈；3壓蓋；4墊圈；5軸承；6填抖籍；7填料環(huán)；8軸套；9軸；lo定位鋪；II填辯壓蓋； 12推力軸 承；13荷重傳感器；14壓緊螺母；15軸封；16軸承座； 17軸承；18軸承蓋； 19尼龍銷 ；20半聯(lián)軸器；21扭矩傳盛器；22動力頭獲得，壓緊力大小由 Bbl一5型 半 導體應變片式荷重傳感器測得。試驗介質為999 的工業(yè)用氨氣，由薔能器提供，經定值器進入密封腔內，介質壓力由壓強傳感器測量。壓蓋端部由壓緊大螺母、填料箱體、填料壓蓋和軸圍成的封閉腔，泄漏出的氣體匯集于測漏腔內，由與之相連的微壓傳感器測出其內部壓力

8、的微小變化，經標定、換算，進而求得泄漏率。為測得流體介質壓力沿密封面的軸 向分布，在圖 l所示的試驗機結構中，將測壓環(huán)閫隔放置于每二層填料環(huán)之間，填料箱壁上與測壓環(huán)對應處，裝上相應量程的壓力表，當流體介質通過密封接觸面時，每經一填料環(huán)就降壓一次，經測壓環(huán)由壓力表測得具體數(shù)值。試驗條件：軸徑 d=50ram，表 面粗糙度Ra=10,um 箱體內徑 D=70ram，表面粗糙度 Rs=32 填料環(huán)截面尺寸為 13X 13ram ，密度為 P=(15士oO2)gcm。2 試驗結果與討論21 流體介 質壓力對密封性能的影響按蘇聯(lián) YAZGAFT等人 的理論，流體介質壓力的變化直接影響填料與軸接觸的實際面

9、積的大小，進而影響到泄漏率的變化。試驗中，以 5圈填料組裝為一組，保持填料壓緊應力 和轉速 不變，逐級增加介質壓力 P，分 別洲出相應的泄漏率，可得到泄漏率 與介質壓力 P 的基本關系。試驗共進行了三組，每組完畢后均更換新填料。圖 2圈 2 泄漏率與介質壓力的關系D=251MPa， N =3O0rrmln給出了相應的曲線，從圖中可以看出，泄漏率是隨介質壓力的增加而增大釣。設 泄漏率 與介質壓力 P 之間有如下關系：k = P(1)將所得實驗數(shù)據(jù)擬臺后，得到式 (1) 中的回歸系數(shù)和相關系數(shù)為：=09559，6 一17410，R =09778 (1 ) 系數(shù) o，、6 與填料材質，物理性能及制造

10、因素有關。圖中曲線 l、2、3分 剮為三組填料在相同條件下鍘得的，曲線 4為擬臺后的結果。22 填料壓緊應力對密封性能的影響理論上，填料壓緊應力小，達不到密封要維普資訊 18流 體機械1994年 6月求，壓緊應力太大，摩擦功耗大，發(fā)熱嚴重，襄 1填料的使用壽命降低，故合理地選擇壓緊應力組號b-，R就顯得十分必要。實驗時，仍以 5圈填料為一組，保持介質壓力 P 和轉速不變，逐漸I899364112O09790加大填料壓緊應力，測得相應的泄漏率273805 4819469905， 當壓緊應力繼續(xù)加大，而泄漏率變化很小時，停止加載，更換另一組新填料，重復試驗得到

11、四組曲線如圖 3所示。圖 3 泄漏率與壓蓋壓緊應力的關系P=o,6MPa，=3O0r,nin很明顯，隨著填料壓緊應力 的增大，泄漏率 迅速減小，當 達到某一值時，泄漏率 L 的改變很小。這表明隨著 。的增大，軸表面和箱體內壁面上的微間隙逐漸被軟填料嵌合填塞，流體的通道載面減小，流動阻力增大，泄漏率相應減小。當 增加到某一臨界值時，由表面粗糙度形成的微間隙基本上被堵死，泄漏通道主要由表面缺陷如裂紋、劃傷等形成，而要進一步消除這部分間隙已十分困難。此時，再增大壓緊應力 ，則發(fā)現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象嚴重，摩擦磨損加劇，對密封反而不利。設泄漏率與壓緊應力有如下關系：L =口 ：(2)表 l列出了將四組實驗數(shù) 據(jù)單

12、獨擬合和綜合擬合得到的回歸系數(shù) 口、b 和相關系數(shù) 。 圖3中的曲線 5即為 l 4組數(shù)據(jù)綜合擬合得到的曲線。23 密封性能與填料高度的關69709418640145630 l 09822擬合曲l 09746填料高度 日直接影響到介質泄漏通道的長度，填料高度 日小 (1 2圈填 料)，泄漏通道短，相同的填料壓緊應力下，密封效果差，由于填料的徑向接觸壓力是隨填料高度日的增加呈負指數(shù)曲線衰減的 ，故填料高度日越大，徑向接觸壓力衰減越快，接近流體側的填料往往得不到密封所需的接觸壓力，起不了密封作用，反而增加摩擦功耗利填料箱體積。在保持介質壓力 P

13、和轉速 恒定的條件下，選定一組壓緊應力 ，在每一個壓緊應力水平下，填料圈數(shù)從 3逐個增加到 8，分別測得不同圈數(shù)下對應的泄漏率L ，可以得出泄漏率 L 與填料高度 日 的近似關系。設泄漏率 與填料高度 日 間有如下關系：L =d a(3)將實驗數(shù)據(jù)擬合后得到各壓緊應力水平下的回歸系數(shù)和相關系數(shù)，如表 2所示。襄 2D(MPa)3b3：I90292865 1I15709521236632876 1432609944262429223 1452809663圖 5示 出了三個填料壓緊應力下的泄漏率隨填料高度 日的變化曲線。分析該圖可知，在某一壓緊應力下，泄漏率隨填料高度的增大而減小，當填料圈數(shù) n5

14、時，泄漏 率變化不犬，趨于恒定，再增加填料圈數(shù)對減小第22卷 第 6期圖 4 泄漏率與填料高度的關系維普資訊 流 體 機 械試驗過程中，以 5圈填料 為一組，保持填料壓緊應力 、介質壓力 P、轉速均不變，觀察記錄泄漏率隨時間 的變化，井將實驗數(shù)據(jù)繪制成圖 5所示的曲線。25 流體介質壓力沿密封面的軸向分布文獻 5， 6中認為，流體介質壓力沿密封面的分布是與離開填料函底部的距離呈負指數(shù)迅速減小的，而文獻7j9中提到的介質壓力分布則不符合負指數(shù)函數(shù)。為 r潦 入研究填料密封的機理，改良密封結構使之徑向接觸壓力分布與被密封介質壓力分布接近一致，有必要署清楚介質壓

15、力沿密封面的實際分布。P= 0 6MPa， =300T，minD= 186MPa 2 口： 236M Pa；3口Dz 262M在某一填料壓緊應力下，保持介質壓力 P 和轉速 不變，可測得介質經每一填料環(huán)衰圈 5 泄漏率隨時間的變化P=06MPa， N： 300rmin1 09=2 07MPs； 2 口D= 308MPa泄漏率的作用甚微，反而因摩擦功耗增大，導致發(fā)熱嚴重、磨損加劇，壽命下降。2、4 密封性能與時間的關1糸填料在工作過程中，其泄漏率是隨時間而變化的，且隨著時間的不斷廷長，填料會因磨耗引起密封比壓下降，產生應力松弛，并最終導致密封失效。本研究由于條件的限制，只考慮了跑合 (從啟 動到

16、基本穩(wěn)定)時間內泄漏率 L 隨時間的變化。減后的壓力。由于流體側填料函底部的第一圈填料上壓緊應力最小，使得起密封作用的徑向接觸壓力也最小，故流體經第一圈填料的壓降很小，隨著填料高度 (圈數(shù))的增加，離填料壓蓋越接近，填料上所獲得的壓緊應力越大，且呈指數(shù)增加 ，因此介質壓力衰減速率迅速遞增。如圖 6所示為介質壓力隨密封面長度(UP填料高度)的變化曲線。圖 6 浣體介質壓力沿密封面長度的變化!v=300rmln1 -=272MP I2 D= 3、03MP=；3 f)： 354MPa5 結論(1) 泄漏率隨介質壓力的增加而增大。(2) 泄漏率隨填料壓緊應力的增大而減維普資訊 http:/www.cq

17、流 體 機 械1994年 6月一2弓擺動活塞式壓縮機熱力特性分析西安交通大學 任廷榮 孫嗣瑩 周乃鋒 丁 4-74 摘 要 介紹7一種新型擺動活塞式壓縮機的結構特點、壓縮機理 詳細分析7這種壓縮機的熱力特 陸及 其主要結構尺寸間的關系。關鍵詞 壓縮機 壓縮機理 熱力特性1 前言近年來，相繼開發(fā)了一些新型回轉式壓縮機，如旋轉活塞式、渦旋式、三角轉予式等。因為這些壓縮機具有重量輕、體積小，零部件少、壽命長、效率高、噪聲低、振動小等一系列優(yōu)點，在低壓微小氣量范圍內有逐步取代往復活塞式壓縮機的趨勢，尤其在小型制冷和空調裝置中。但是這些新型的回轉式壓縮機與小，當增加到某一臨界值時，泄漏率趨

18、于不變。(3) 中低壓下，填料高度以 5 7圈為最佳，過多或過少的圈數(shù)均達不到很好的密封效果。(4) 填料經 30rain左右時間的跑合調整后，泄漏率趨于穩(wěn)定。(5) 流體介質壓力沿密封面的分布并不符合負指數(shù)函數(shù)，但其衰減趨勢確與徑向接觸壓 力分布相反。參 考 文 獻l 李振環(huán)，楊書益 填料密封性能試驗機流體工程，1985(1)：20302 楊書益，牽振環(huán)酚醛四氟密封填料的性能匐千究及應用流體工 程，1988,(8)：21 24往復活塞式相比，均存在著加工精度要求高、普通機床難以加工、小批量時成本高等缺點。文獻 1j介紹 了一種新型的擺動活塞式壓縮機，這種壓縮機其工作過程類似于往復活塞式，而結構上又不同于往復活塞式，具有獨特之處，而且可以用普通機床加工。本文將詳細分析這種壓縮機的結構特點、壓縮機理、熱力現(xiàn)在山東青島熱力工程安裝公司工作3YAZ GAFT V G KRIV0NOGOVand VA PETUSHK0V Inve日tigatio“into the mechanism of sealing in shaftstufting hxes W ear， 1989 132：39484雉劉后桂編著密封技術長抄；湖南科學技術出版