动态下填料密封性能探讨

1、维普资讯 16流体机械1994：年 6月差小于12 ，最大扬程误差少于 33 (，=NonearitatigFowNASA TN D一-6656，24Hz时)。各误差也随频率增大而增加。这5dngton0hi H T主要由建立公式时和计算时的假定条件所造ChaxacterListi。 。fCentri“galPL口成。从总体 上看，计算结果与实验结果在高频DaringStarg PeriodTransactionsof情况下也能较好相符。MI二“。HTransient Charactelrisdcs ofa Centri一参 考 文 献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参一曲动态下填料密封性能探讨南京化工学院堕竺 苎 苎皇丁一摘 要 根据环状柔性石墨成型填料试样品，在回转轴填料密封性能试验机得到的战验结果，探讨了影响填料密封性能的一些主要因素，得出了它们之间的关系曲线。关键词 圭：歪至 垄茎生咝静态下密封填料的基本特性，如压缩回弹、侧压系数、应力松弛等最终都要归结到密封性能泄漏率这一综合性指标上来。动态下影响填料密封性能的因素相当复杂，国内外对这方面的研究见诸报遭的甚少”“ ，而

6、且对泄漏只作定性的分析，没有定量的概念。笔者在回转轴填料密封性能试验机上，以环状柔性石墨成型填料为试样，对流体介质压力、填料压紧应力、填料高度 (或 圈数)和时间对密封性能的影响以及流体介质压力沿密封面的轴向分布进行了试验研究。1 试验装置及试验条件试验装置是一台自行研制的回转轴填料密封性能试验机。它由主机、气源及测量三部分组成。主机的主要部件有；机架，轴承座、填料箱体、填料压盖，压紧大螺母、荷重传感器，扭矩传感器、轴和联轴器等，结构如 图 l所示 驱动装置是一由电动机、皮带轮、齿轮变速箱等组成的动力头，速度可调节。填料压紧力由压紧大螺母推动填料压盏而维普资讯 http:/www.cqvip.

7、com第2翰第 6期流 体 机 械I7图 1 试验机结构示意图1螺拴；2 on型圈；3压盖；4垫圈；5轴承；6填抖籍；7填料环；8轴套；9轴；lo定位铺；II填辩压盖； 12推力轴 承；13荷重传感器；14压紧螺母；15轴封；16轴承座； 17轴承；18轴承盖； 19尼龙销 ；20半联轴器；21扭矩传盛器；22动力头获得，压紧力大小由 Bbl一5型 半 导体应变片式荷重传感器测得。试验介质为999 的工业用氨气，由蔷能器提供，经定值器进入密封腔内，介质压力由压强传感器测量。压盖端部由压紧大螺母、填料箱体、填料压盖和轴围成的封闭腔，泄漏出的气体汇集于测漏腔内，由与之相连的微压传感器测出其内部压力

8、的微小变化，经标定、换算，进而求得泄漏率。为测得流体介质压力沿密封面的轴 向分布，在图 l所示的试验机结构中，将测压环阃隔放置于每二层填料环之间，填料箱壁上与测压环对应处，装上相应量程的压力表，当流体介质通过密封接触面时，每经一填料环就降压一次，经测压环由压力表测得具体数值。试验条件：轴径 d=50ram，表 面粗糙度Ra=10,um 箱体内径 D=70ram，表面粗糙度 Rs=32 填料环截面尺寸为 13X 13ram ，密度为 P=(15士oO2)gcm。2 试验结果与讨论21 流体介 质压力对密封性能的影响按苏联 YAZGAFT等人 的理论，流体介质压力的变化直接影响填料与轴接触的实际面

9、积的大小，进而影响到泄漏率的变化。试验中，以 5圈填料组装为一组，保持填料压紧应力 和转速 不变，逐级增加介质压力 P，分 别洲出相应的泄漏率，可得到泄漏率 与介质压力 P 的基本关系。试验共进行了三组，每组完毕后均更换新填料。图 2圈 2 泄漏率与介质压力的关系D=251MPa， N =3O0rrmln给出了相应的曲线，从图中可以看出，泄漏率是随介质压力的增加而增大钓。设 泄漏率 与介质压力 P 之间有如下关系：k = P(1)将所得实验数据拟台后，得到式 (1) 中的回归系数和相关系数为：=09559，6 一17410，R =09778 (1 ) 系数 o，、6 与填料材质，物理性能及制造

10、因素有关。图中曲线 l、2、3分 剐为三组填料在相同条件下铡得的，曲线 4为拟台后的结果。22 填料压紧应力对密封性能的影响理论上，填料压紧应力小，达不到密封要维普资讯 18流 体机械1994年 6月求，压紧应力太大，摩擦功耗大，发热严重，襄 1填料的使用寿命降低，故合理地选择压紧应力组号b-，R就显得十分必要。实验时，仍以 5圈填料为一组，保持介质压力 P 和转速不变，逐渐I899364112O09790加大填料压紧应力，测得相应的泄漏率273805 4819469905， 当压紧应力继续加大，而泄漏率变化很小时，停止加载，更换另一组新填料，重复试验得到

11、四组曲线如图 3所示。图 3 泄漏率与压盖压紧应力的关系P=o,6MPa，=3O0r,nin很明显，随着填料压紧应力 的增大，泄漏率 迅速减小，当 达到某一值时，泄漏率 L 的改变很小。这表明随着 。的增大，轴表面和箱体内壁面上的微间隙逐渐被软填料嵌合填塞，流体的通道载面减小，流动阻力增大，泄漏率相应减小。当 增加到某一临界值时，由表面粗糙度形成的微间隙基本上被堵死，泄漏通道主要由表面缺陷如裂纹、划伤等形成，而要进一步消除这部分间隙已十分困难。此时，再增大压紧应力 ，则发现发热现象严重，摩擦磨损加剧，对密封反而不利。设泄漏率与压紧应力有如下关系：L =口 ：(2)表 l列出了将四组实验数 据单

12、独拟合和综合拟合得到的回归系数 口、b 和相关系数 。 图3中的曲线 5即为 l 4组数据综合拟合得到的曲线。23 密封性能与填料高度的关69709418640145630 l 09822拟合曲l 09746填料高度 日直接影响到介质泄漏通道的长度，填料高度 日小 (1 2圈填 料)，泄漏通道短，相同的填料压紧应力下，密封效果差，由于填料的径向接触压力是随填料高度日的增加呈负指数曲线衰减的 ，故填料高度日越大，径向接触压力衰减越快，接近流体侧的填料往往得不到密封所需的接触压力，起不了密封作用，反而增加摩擦功耗利填料箱体积。在保持介质压力 P

13、和转速 恒定的条件下，选定一组压紧应力 ，在每一个压紧应力水平下，填料圈数从 3逐个增加到 8，分别测得不同圈数下对应的泄漏率L ，可以得出泄漏率 L 与填料高度 日 的近似关系。设泄漏率 与填料高度 日 间有如下关系：L =d a(3)将实验数据拟合后得到各压紧应力水平下的回归系数和相关系数，如表 2所示。襄 2D(MPa)3b3：I90292865 1I15709521236632876 1432609944262429223 1452809663图 5示 出了三个填料压紧应力下的泄漏率随填料高度 日的变化曲线。分析该图可知，在某一压紧应力下，泄漏率随填料高度的增大而减小，当填料圈数 n5

14、时，泄漏 率变化不犬，趋于恒定，再增加填料圈数对减小第22卷 第 6期图 4 泄漏率与填料高度的关系维普资讯 流 体 机 械试验过程中，以 5圈填料 为一组，保持填料压紧应力 、介质压力 P、转速均不变，观察记录泄漏率随时间 的变化，井将实验数据绘制成图 5所示的曲线。25 流体介质压力沿密封面的轴向分布文献 5， 6中认为，流体介质压力沿密封面的分布是与离开填料函底部的距离呈负指数迅速减小的，而文献7j9中提到的介质压力分布则不符合负指数函数。为 r潦 入研究填料密封的机理，改良密封结构使之径向接触压力分布与被密封介质压力分布接近一致，有必要署清楚介质压

15、力沿密封面的实际分布。P= 0 6MPa， =300T，minD= 186MPa 2 口： 236M Pa；3口Dz 262M在某一填料压紧应力下，保持介质压力 P 和转速 不变，可测得介质经每一填料环衰圈 5 泄漏率随时间的变化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，导致发热严重、磨损加剧，寿命下降。2、4 密封性能与时间的关1糸填料在工作过程中，其泄漏率是随时间而变化的，且随着时间的不断廷长，填料会因磨耗引起密封比压下降，产生应力松弛，并最终导致密封失效。本研究由于条件的限制，只考虑了跑合 (从启 动到

16、基本稳定)时间内泄漏率 L 随时间的变化。减后的压力。由于流体侧填料函底部的第一圈填料上压紧应力最小，使得起密封作用的径向接触压力也最小，故流体经第一圈填料的压降很小，随着填料高度 (圈数)的增加，离填料压盖越接近，填料上所获得的压紧应力越大，且呈指数增加 ，因此介质压力衰减速率迅速递增。如图 6所示为介质压力随密封面长度(UP填料高度)的变化曲线。图 6 浣体介质压力沿密封面长度的变化!v=300rmln1 -=272MP I2 D= 3、03MP=；3 f)： 354MPa5 结论(1) 泄漏率随介质压力的增加而增大。(2) 泄漏率随填料压紧应力的增大而减维普资讯 http:/www.cq

17、流 体 机 械1994年 6月一2弓摆动活塞式压缩机热力特性分析西安交通大学 任廷荣 孙嗣莹 周乃锋 丁 4-74 摘 要 介绍7一种新型摆动活塞式压缩机的结构特点、压缩机理 详细分析7这种压缩机的热力特 陆及 其主要结构尺寸间的关系。关键词 压缩机 压缩机理 热力特性1 前言近年来，相继开发了一些新型回转式压缩机，如旋转活塞式、涡旋式、三角转予式等。因为这些压缩机具有重量轻、体积小，零部件少、寿命长、效率高、噪声低、振动小等一系列优点，在低压微小气量范围内有逐步取代往复活塞式压缩机的趋势，尤其在小型制冷和空调装置中。但是这些新型的回转式压缩机与小，当增加到某一临界值时，泄漏率趋

18、于不变。(3) 中低压下，填料高度以 5 7圈为最佳，过多或过少的圈数均达不到很好的密封效果。(4) 填料经 30rain左右时间的跑合调整后，泄漏率趋于稳定。(5) 流体介质压力沿密封面的分布并不符合负指数函数，但其衰减趋势确与径向接触压 力分布相反。参 考 文 献l 李振环，杨书益 填料密封性能试验机流体工程，1985(1)：20302 杨书益，牵振环酚醛四氟密封填料的性能匐千究及应用流体工 程，1988,(8)：21 24往复活塞式相比，均存在着加工精度要求高、普通机床难以加工、小批量时成本高等缺点。文献 1j介绍 了一种新型的摆动活塞式压缩机，这种压缩机其工作过程类似于往复活塞式，而结构上又不同于往复活塞式，具有独特之处，而且可以用普通机床加工。本文将详细分析这种压缩机的结构特点、压缩机理、热力现在山东青岛热力工程安装公司工作3YAZ GAFT V G KRIV0NOGOVand VA PETUSHK0V Inve日tigatio“into the mechanism of sealing in shaftstufting hxes W ear， 1989 132：39484雉刘后桂编著密封技术长抄；湖南科学技术出版