考虑温度影响的非对称蓄能弹簧密封圈密封性能研究

针对一类非对称蓄能弹簧密封圈,利用有限元方法分析不同温度下密封圈圈长、内外唇长差值和竖向间隙对密封性能的影响,并结合正交试验法对密封圈结构进行优化设计。研究结果表明:随着温度的升高,线接触压力和有效密封长度逐渐增加,峰值接触压力逐渐降低;随着圈长的增加,线接触压力单调增加,有效密封长度单调减小,而峰值接触压力表现出先增加后减小的非线性变化趋势;随着内外唇长差值的增加,线接触压力、有效密封长度和峰值接触压力均存在极值点;在给定温度下,主要设计参数对线接触压力和有效密封长度的影响程度依次为密封圈圈长、内外唇长差值和竖向间隙,对峰值接触压力的影响最为显著的设计参数是内外唇长差值,其次是竖向间隙。

弹簧蓄能密封圈中蓄能弹簧的有限元计算及等效建模研究

弹簧蓄能密封圈是一种性能优良的密封装置,其中的蓄能弹簧可以为密封圈提供初始密封压力,起到辅助密封的作用。但目前对弹簧蓄能密封圈的研究多是在有限元软件中建立二维轴对称模型进行仿真实验,对蓄能弹簧的力学特性和建模计算方法的认识尚有不足。为实现不同结构的弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计,推导环形蓄能弹簧的空间曲线参数方程,建立双层螺旋蓄能弹簧的三维有限元模型,并仿真分析其力学特性。定义蓄能弹簧的内侧刚度和外侧刚度,研究弹簧不同结构参数对其刚度的影响。结果表明,弹簧的厚度和弹簧截面外径对刚度的影响较大,而弹簧中径和匝数对刚度影响可忽略不计。提出轴对称等效模型的建立原则,建立轴对称等效模型的经验公式,为弹簧蓄能密封圈的参数化仿真设计提供了参考。

弹簧蓄能密封圈轴对称仿真模型建模方法研究

弹簧蓄能密封圈在夹套材料磨损后能依靠弹簧回弹来维持良好的密封特性,被广泛应用在诸多领域。但针对该密封圈的研究相对缺乏。因其结构的螺旋性导致了无法直接采用二维模型进行分析。提出一种建模方法构造密封圈的二维轴对称模型:首先通过数值实验得到三维螺旋盘绕弹簧的力学特性,在此基础上结合等效原则构建二维变截面等效弹簧,进而建立螺旋盘绕弹簧蓄能密封圈的二维轴对称有限元模型。利用该模型,进行算例验证,仿真结果和已知数据有很好吻合度,表明了该模型的有效性。该二维弹簧等效建模方法大幅提高了仿真效率,为螺旋弹簧及含弹簧系统的仿真提供了一种有效的方法。

弹簧蓄能密封圈密封系统的密封特性研究

在弹簧蓄能密封圈密封系统的二维轴对称有限元模型的基础上,模拟密封圈的装配过程和介质加压过程,分析密封系统的密封特性,提取表征密封特性的接触宽度、接触压力分布、峰值接触压力等物理量。通过分析PTFE材料的失效模型,建立弹簧蓄能PTFE密封圈静密封特性的准则,在此基础上分析表征密封特性的相关物理量在装配和介质加压过程中的变化趋势。再将模型反馈到设计中,分析压缩量对相关物理量的影响。得到结论:唇口峰值接触压力随着介质压力的施加呈增大趋势,并且都大于介质压力,这表明弹簧蓄能PTFE密封圈有很好的自密封特性;介质压力增大,接触宽度和线接触压随之增大。

干气密封推环用弹簧蓄能密封圈工作特性研究

干气密封推环用密封圈关系到补偿环的浮动性和追随性.通过建立弹簧蓄能密封圈的二维轴对称等效模型,对有、无凸台两种结构的弹簧蓄能密封圈,模拟了不同工况下的密封特性及摩擦特性.研究表明:两种结构弹簧蓄能密封圈的峰值接触压力随介质压力、预压缩率的增加而增大,都具有良好的自紧密封特性.推环微动时密封圈的摩擦力较大,不能忽略.推环轴向微动时,有凸台结构与无台结构的弹簧蓄能密封圈表现出不同摩擦行为;无台弹簧蓄能密封圈,在推环沿±Z方向微动时,摩擦特性曲线相似.而有凸台的弹簧蓄能密封圈,当推环沿Z方向微动时,分离距离更大;推环沿-Z方向微动时,具有更小的最大静摩擦力,且滑动摩擦力与最大静摩擦力差值较小,滑动平稳,有利于补偿环恢复到设计工作位置.

超低温弹簧蓄能密封圈密封性能及试验研究

为研究往复运动弹簧蓄能密封圈的低温特性,通过构建等效弹簧建立二维轴对称模型,采用ANSYS分析弹簧蓄能密封圈在常温环境下装配和介质加压、由常温到低温过程中及低温加压过程中夹套的应力和摩擦力的变化。结果表明:常温和低温下夹套内外唇口为主要承压区,内外唇口的应力、接触压力、接触宽度和摩擦力随压力升高而增大;低温下的接触压力比常温下大,但接触宽度比常温下小,且摩擦力是常温下的2~3倍。仿真结果表明弹簧蓄能密封圈在常温和低温下具有良好的密封性能,通过常温氦气、低温液氮下的密封性能试验,验证了仿真分析结果的正确性,同时也验证了该弹簧蓄能内密封圈在常温和低温下良好的工作性能。

超低温弹簧蓄能密封圈动密封性能有限元分析与优化设计

为进一步探究超低温工况下弹簧蓄能密封圈系统的动密封性能,建立弹簧蓄能密封圈系统的等效二维轴对称有限元模型;对密封圈轴向装配以及径向装配2种典型数值装配过程进行模拟、分析与比较,利用稳定装配后的构型计算在常温与超低温下密封圈在不同介质压力下的密封特性,并分析密封圈在不同工况下的动密封特性。基于数值模拟试验结果,对弹簧蓄能密封圈内唇表面结构、底座宽度以及弹簧刚度进行优化,并对3种优化策略进行评估验证。结果表明:在室温与超低温下,轴滑动的摩擦力都随介质压力的增大而增加;在超低温环境下夹套材料由于收缩而增大了对轴的压力,轴滑动时的摩擦力比常温下更大;随着介质压力增大,低温与室温下摩擦力差异减小。提出的3种优化方案都可在对密封性影响较小的前提下减小轴在工作过程中摩擦力,其中蓄能弹簧刚度的优化对于改善密封圈性能最为有效。

聚四氟乙烯材料属性对蓄能弹簧密封圈的影响

蓄能弹簧密封圈是单点系泊液滑环的关键部件,直接影响液滑环的工作性能。采用有限元分析方法,研究了单点系泊液滑环蓄能弹簧密封圈的聚四氟乙烯材料属性变化对密封性能的影响。仿真结果表明,随着介质温度的升高,背压环材料的改变对密封性能的影响较小,密封套圈材料的软化对密封性能影响较为明显,峰值接触压力下降较大,有效密封长度也会降低,线接触压力会随材料软化接触长度增大而升高,显著增加摩擦阻力矩。密封套圈材料的高温性能对密封性能和摩擦力的影响都非常明显,应注重提高密封套圈材料的耐高温性能。

直升机液压油箱密封圈优化设计研究

密封性能的优劣对液压油箱的工作状态以及寿命周期有着重要意义。为探索液压油箱密封的新构型优化设计方案,文章通过对直升机液压油箱的使用工况及要求进行深入分析,提出了一种弹簧蓄能组合密封的改进方案。通过充分理论分析和试验验证,改进后的组合密封方案满足了液压油箱密封性能要求,为产品后期的使用验证提供了依据,同时也为同类型液压油箱密封设计提供了有益参考。

泛塞密封圈技术发展现状

泛塞密封圈由于其较宽的温度使用范围、良好的耐腐蚀和密封性能而被广泛应用于各工业领域。但在一些苛刻的场合,如超低温超高压的应用中,其密封性能的可靠性仍比较低,相关的研究成果比较缺乏。针对该领域这一研究现状,对泛塞密封圈的结构和密封原理、材料及制造工艺、有限元分析方法等研究成果进行了全面的综述。分析了存在的问题并提出了后续的研究关注点,可供相关技术人员开展研究和设计提供了参考借鉴。

FPSO单点滑环密封失效原因分析及应对措施

某油田FPSO单点液滑环密封失效引起原油泄漏,造成油田停产及海洋污染问题。根据滑环弹簧蓄能密封圈结构及滑环密封原理,分析引起滑环密封失效的介质、制造及安装原因并提出应对措施。建立判断滑环密封失效原因的分析流程,对快速判断密封失效原因提供技术支持。

深冷工况三偏心蝶阀的结构形式分析

常规三偏心蝶阀结构形式在常温或高温工况下,阀门结构形式可以满足密封泄漏要求,保证正常开启应用。但是,在深冷工况下易发生蝶阀由于低温情况阀杆卡滞、下部端盖积液结冰抱死,导致转动不畅,且泄漏等级无法满足工况要求。因此,基于三偏心蝶阀传统结构形式加以研发设计改进完善,通过阀座密封材质选择、上部阀杆密封弹簧蓄能圈及下部阀杆防积液转动副结构改进,在深冷工况下确保蝶阀转动自如,且各项性能指标符合标准规范要求。

高加三通阀检修技术研究

为解决发电机组检修时高加三通阀解体困难的问题,通过对高加三通阀的内部结构特点进行剖析,针对检修过程中四合环难以拆卸以及弹簧蓄能密封圈极易卡在四合环安装槽中导致无法取出等难点问题,设计了一套专用工装器具。经实际应用,能够有效解决上述问题,提高了检修效率,为今后同类型设备的检修提供经验。