端面刷式密封的制備及試驗(yàn)分析

端面刷式密封的制備及試驗(yàn)分析在對(duì)刷式密封制造工藝開展調(diào)研的根底上,自制了新型端面刷式密封環(huán)。在自制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上,對(duì)端面刷式密封開展了性能測(cè)試,得到了反應(yīng)端面刷式密封靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封能力的泄漏曲線,將端面刷式密封性能試驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)上其他種類密封實(shí)驗(yàn)結(jié)果開展比較,證明了端面刷式密封可以滿足設(shè)計(jì)要求,比常規(guī)刷式密封更具優(yōu)越性。

試驗(yàn)研究是驗(yàn)證端面刷式密封性能最有效的途徑。對(duì)于常規(guī)刷式密封的試驗(yàn)研究，朱宗舉和陳國(guó)林等最先對(duì)刷式密封的靜動(dòng)態(tài)泄漏特性開展了試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了刷式密封良好的密封性能[1];吳寧興對(duì)由刷式密封與迷宮密封組合而成的密封開展了靜動(dòng)態(tài)試驗(yàn)研究，取得了良好的密封效果，對(duì)刷式密封的組合密封提供了試驗(yàn)根底[2];孫曉萍對(duì)刷式密封的耐久性開展了試驗(yàn)研究，論證了刷式密封有較好的密封壽命[3];郭霖和康寧對(duì)刷片式密封開展了試驗(yàn)研究[4]。

本文在研發(fā)并申報(bào)專利的端面刷式密封(構(gòu)造如圖1所示)根底上，對(duì)刷式密封的制作方法開展了調(diào)研，并自行制備了用于試驗(yàn)研究的端面刷式密封[5]。在自制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，以檢測(cè)端面刷式密封隨上下游壓差及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化的泄漏量為主要目的，開展了試驗(yàn)研究。

圖1新型刷式密封工作原理示意

端面刷式密封的制造方法

經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，刷式密封的制作工藝制約著刷式密封的密封性能，刷絲區(qū)的孔隙率及刷絲區(qū)的各項(xiàng)尺寸都是在這個(gè)環(huán)節(jié)所確定的。制造工藝主要有兩類。

工裝法是將所購(gòu)得的一定直徑的刷絲均勻纏繞在工裝上，如圖2所示。當(dāng)刷絲纏成一定厚度時(shí)，工裝架上插入直徑為1～2mm金屬絲，并順著工裝架，將纏好的刷絲剝離到金屬絲上。用薄金屬板從兩端包住刷絲后，用力壓緊使其變形以固定刷絲。固定刷絲后，從中間截?cái)嗨⒔z，這樣就變成了兩條帶自由端的刷絲條了。將刷絲條放入卷刷機(jī)內(nèi)，將刷絲卷成環(huán)形。將制造好的刷環(huán)放入預(yù)先加工好的軸套內(nèi)并固定。最好根據(jù)需要，將刷絲自由端剪齊。

圖2工裝法

工裝法用于金屬刷絲制造，工藝簡(jiǎn)單，便于加工，制造成本低。但由于機(jī)械化程度不高，存在人為誤差，不適合大批量生產(chǎn)。

流水線法

流水線法是用拉絲機(jī)將刷絲拉成所需要的直徑，并剪成相等長(zhǎng)度的刷絲段，然后將一定數(shù)量的刷絲段扎成一捆。將打好捆的刷絲碼齊放入進(jìn)料口，并在刷捆上壓入配重塊。由于刷絲質(zhì)量較輕，用配重塊壓緊刷絲，減少間隙，同時(shí)為刷絲提供一個(gè)向下的力。凸輪構(gòu)造將刷絲捆分成大小一致的刷絲束并送上傳送帶，凸輪構(gòu)造可以調(diào)節(jié)刷絲密度，以控制刷絲束大小及刷絲束之間的間隙。滾輪將刷絲壓均勻，同時(shí)在刷絲下襯入固刷板。在滾輪作用下，有一定間隙的刷絲束變成連續(xù)的刷絲排，在其中心引入金屬絲是為了下一步讓刷絲從中心位置折起，同時(shí)起到固定刷絲的作用。在傳送帶作用下，夾刷輪使固刷板變形并夾住從中間折起的刷絲，成為直條刷。將直條刷放入卷刷機(jī)內(nèi)卷成環(huán)型，卷刷機(jī)可以將刷條按刷絲朝內(nèi)或刷絲朝前而卷成環(huán)形。當(dāng)刷絲朝內(nèi)時(shí)，既為傳統(tǒng)徑向刷式密封的制造，而刷絲朝前便可制成端面刷式密封。最好將環(huán)型刷放入夾刷板內(nèi)并固定。該方法優(yōu)點(diǎn):機(jī)械化程度高，刷絲直徑與刷絲密集度均可調(diào)節(jié)，并適合大規(guī)模生產(chǎn)。流水線法機(jī)械化程度高，刷絲直徑與刷絲密集度均可調(diào)節(jié)，適合大規(guī)模生產(chǎn)。但由于需要夾刷板固形，因此夾刷板制造精度要求高。

通過調(diào)研刷式密封加工制造方法，自制了端面刷式密封的試驗(yàn)件，到達(dá)了加工要求。在自制的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)端面刷式密封的試驗(yàn)件開展了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)密封能力試驗(yàn)，通過泄漏量隨壓差(或轉(zhuǎn)速)的變化規(guī)律，得出端面刷式密封靜態(tài)密封和動(dòng)態(tài)密封特性符合預(yù)期，夠滿足密封