斯特林发动机密封方案分析研讨.ppt

LOGO 斯特林发动机工作进展报告 活塞环的密封原理 气环的首要作用是密封 ,要良好地密封 ,首先要以一定的弹力 Po与气缸壁压紧 ,同时借助于环背气压 Pr形成第一密封面 (见图 2) ,即周边密封。气体进入环槽间隙 ,沿轴向将环压在环槽的端面上 ,或因惯性力而使活塞环端面压向环槽端面形成第二密封面 ,即轴向密封 (见图 2)。 活塞环的密封原理 在一般的发动机中 ,活塞环弹力对缸壁的压力通常不超过 0 . 2MPa,而第一环环背压力平均值可达2MPa以上 ,虽环背压力大大超过环本身的弹力造成的压力 p0 ,如果 p0降到零,第一密封面不能形成,燃气从环周漏掉,则环背便不能利用气压力。因此,只要 p0 存在 ,燃气对环背的压力就能帮助密封。如果环周密封好 ,漏气的唯一通道就是环端的开口间隙。图 3是迷宫通道的节流和压力变化。 活塞环的密封原理 图 4是三环组成的迷宫式通道。燃气通过活塞头部与气缸间隙的节流到达第一环槽时 ,降低到燃气压力的 76%左右 ,通过第一环开口间隙 f 12 ,漏到第二环槽时,压力降到燃气压力的20% ,再通过 f 23 ,进入第三环槽时,压力降到燃气压力的7 . 6% ,从而使与曲轴箱压力之差大大减小 ,正常漏气量只有进气量的 0 . 2～1%。 活塞环的密封原理 如果活塞环外周与缸壁贴合不好有漏光 ,或者环的侧面与环槽贴合不好 ,那么漏气的增加要比环端隙增加所引起的漏气要严重得多。所以提高环和环槽的加工质量 ,减小环槽变形,对于密封也有极大的意义。 我们的方案 10MPa 氦气 活塞密封 旋转密封 高压氦气 可外接高压气泵 旋转密封 旋转密封的方法： 密封的作用是阻止泄漏。造成泄漏的原因主要有两方面：一是密封面上有间隙；二是密封部位两侧存在较大压力差。消去或减小任一因素都可以阻止或减小泄漏。因此，密封的方法通常有：?1）封住结合面的间隙；?2）切断泄漏通道；?3）增加泄漏通道中的阻力；?4）设置作功元件，对泄漏介质造成压力，以抵消或平衡泄漏通道的压力差。??? 根据被密封的偶合面在设备运转时有无相对运动，可将密封分为静密封和动密封两大类。我们要进行的密封属于动密封。 旋转密封 旋转密封的分类：静密封与动密封。在此主要介绍动密封。 旋转密封 常用橡胶密封材料???常用的橡胶密封材料主要是合成橡胶。由于合成橡胶的胶种较多，且各自的性能也各不相同。因此，在选用时除要求其必须满足上述使用要求外，还应根据不同胶种的特性和使用范围，参照密封件的工况条件，进行正确选择。常用橡胶密封材料所适应的介质和使用温度范围见下表。 旋转密封 常用金属密封材料???金属密封材料主要用于静密封。常用金属密封材料的种类和应用范围见下表。 旋转密封 旋转密封件（一） ：旋转轴格来圈 旋转格来圈密封装置由一个高级Turcon材料的密封环格来圈和一个弹性施力的O形密封圈组合而成。 为适应高速和低速不同工况的需要，根据格来圈的截面大小不同，在密封面上加工了一个或两个环形沟槽。???该沟槽具有以下功能：由于提高了密封表面的比压，因此提高了密封效果；形成一个润滑油腔，从而降低了摩擦力。???为了保证介质压力能作用到O形密封圈上，在格来圈的侧面开有若干条径向沟槽，用以托住O形密封圈。格来圈的背面，设计成内凹弧形，使之增加接触面，并防止格来圈随轴产生旋转。???旋转格来圈具有如下优点： ?1）内圆密封或外圆密封均能适用；?2）具有润滑腔，摩擦力小，无粘滞现象，起动时不爬行；?3）抗磨性和尺寸稳定性好。???旋转格来圈密封装置应用于有旋转或摆动运动的轴、杆、销、旋转接头等处的动密封。它可承受两侧压力或交变压力的作用。 ???工作压力:不大于30MPa（1m/s时)，或不大于20MPa（2m/s时)；工作温度:-54~+200℃（取决于O形密封圈的材质）；工作介质：石油基液压油、难燃液、环保安全液压液（生物油）、水、空气等。 旋转密封 旋转密封件（二） ：旋转Variseal密封圈 ???旋转Variseal密封圈是一种用于旋转轴处的单向作用密封圈。 它由一个用Turcon材料制作的U形密封圈和一个V形不锈钢弹簧所组成。 在密封圈的外部有一个凸缘，所以可以防止它在沟槽内旋转；它的密封唇短而厚，降低了摩擦，延长了使用寿命，在粘度很高的工作介质中也有良好的密封效果。???在低压和零压时，初始密封力由弹簧产生。当系统压力升高后，则主要密封力由系统压力形成。因此，从零压到高压均能保证良好密封。 密封圈的工作压力:不大于15MPa（动负载时）或不大于25MPa（静负载时）；???工作速度:不大于2m/s（旋转运动时）或不大于10m/s（往复运动时）；???工作温度: