干氣密封用C形密封圈力學(xué)性能和泄漏率的有限元分析.pdf

1、干氣密封是主要應(yīng)用于壓縮機(jī)、泵、氣體透平機(jī)和膨脹機(jī)等旋轉(zhuǎn)化工機(jī)械上的一種新型的非接觸式密封。干氣密封能夠適應(yīng)高溫高壓等苛刻的實際工況，并且具有磨損量小、泄漏量小以及功耗低等優(yōu)點。干氣密封系統(tǒng)的密封主要分為兩部分：動靜環(huán)之間的氣膜密封和輔助密封圈的密封。輔助密封圈不僅起到密封作用，同時也會影響到補(bǔ)償環(huán)的追隨性，進(jìn)而使得主密封端面間氣膜厚度、氣膜剛度、氣膜流速等發(fā)生變化，造成整個干氣密封系統(tǒng)運行失穩(wěn)，最終導(dǎo)致密封失效。因此，輔助密封圈在整個

2、干氣密封系統(tǒng)中至關(guān)重要，合理的安裝和使用輔助密封圈對整個干氣密封系統(tǒng)是非常重要的。本文對C形輔助密封圈的力學(xué)性能和泄漏率進(jìn)行了有限元分析。
　　文章通過單軸拉伸試驗確定了C形輔助密封圈主材料聚四氟乙烯的材料參數(shù)，采用有限元法和MSC Marc軟件建立了干氣密封用C形輔助密封圈的三維有限元模型。對分析C形輔助密封圈所涉及的三重非線性問題及其解決方法進(jìn)行了闡述。分析了C形輔助密封圈在不同壓縮率和介質(zhì)壓力下的接觸應(yīng)力和Von Mises

3、應(yīng)力的大小和分布情況以及C形輔助密封圈骨架彈簧在整個密封過程中所起的作用。確定了C形輔助密封圈最易失效的部位。最后，利用Roth.A密封泄漏理論對C形輔助密封圈的泄漏率進(jìn)行了分析。
　　分析結(jié)果表明：聚四氟乙烯材料本構(gòu)模型可以用二階的Mooney-Rivlin模型來描述。拉伸試樣截面面積隨著拉伸長度的增加而減小，減小速度越來越慢。C形輔助密封圈的最大Von Mises應(yīng)力和接觸應(yīng)力隨著介質(zhì)壓力和C形圈壓縮率的增大整體上是增大的。C

4、形輔助密封圈最易失效的位置出現(xiàn)在聚四氟乙烯與彈簧縫隙接觸的地方，此處C形圈的Von Mises應(yīng)力和變形量最大。彈簧的存在對C形輔助密封圈的應(yīng)力大小和分布都有很大的影響，彈簧雖然增加了聚四氟乙烯的Von Mises應(yīng)力，但也增加了C形圈接觸應(yīng)力，使得C形輔助密封圈的密封性能更好。C形輔助密封圈的泄漏率隨著壓縮率的增加而減小，減小速度越來越?。浑S著密封件的表面粗糙度增大而增
　　大，并且增大速度越來越大；隨著介質(zhì)壓力的增大，C形圈的