Page 90 - 《摩擦学学报》2021年第4期

第 4 期 吴杰, 等: 干气密封推环用弹簧蓄能密封圈工作特性研究 533

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中，郑金鹏等 讨论了机械密封用O形橡胶密封圈微
动特性，发现混合黏滑状态下O形圈密封界面摩擦力
Spring
[6]
Rotating 的显著波动会影响补偿环的浮动性. 吴琼等 分析了
ring Static ring
seal ring 丁腈橡胶O形圈作为静密封和微动密封时的性能参数
[7]
差别. Liao等 使用声发射技术有效地描述了黏滑的
Static seat
各种状态，发现往复式O形密封圈的黏滑摩擦对整个
Static Push ring
密封系统的静环特性和动态特性有着重要的影响.
ring seal ring
[8]
Lai等 用试验台研究了不同压力、润滑和表面处理条
Push ring
件下机械密封O形圈摩擦时的分离距离和最大静摩擦

Fig. 1 Structure diagram of dry gas seal
图 1 干气密封示意图 力. 高压下，由于O形橡胶圈的二次压缩，推环密封处
的摩擦力较大；因O形橡胶圈在高压工况下卸载会出
圈，推环密封圈不仅要实现推环和弹簧座间的密封， 现爆裂的问题，约翰克兰密封公司等在高压干气密封
而且要保证当推环微动时摩擦力较小，使补偿环组件 上采用了弹簧蓄能密封圈，如图2所示. 该密封圈由
具有足够的浮动性和追随性. 辅助密封圈对干气密封 1个C形的PTFE(聚四氟乙烯)夹套(以下简称C形圈)和
追随性的影响是干气密封性能研究中的热点. 陈源 耐腐蚀的金属螺旋片形弹簧组成，PTFE材料具有良
等 [2-3] 对比了不同安装形式下操作与结构参数等因素 好的耐磨性，较低的摩擦系数和优良的自润滑性能 .
[9]
[10]
对干气密封端面动态特性的影响，分析了影响S-DGS Hai等 研究了聚四氟乙烯径向唇形密封的磨损性能.
动态特性的各因素间的交互作用，并分别以最小突变 贾晓红等 [11-12] 根据蓄能弹簧压缩特性等效原则建立了
峰和周期峰为目标进行了优化，其中发现，较小辅助 弹簧蓄能密封圈的二维轴对称模型，并基于该模型研
[13]
密封圈阻尼有利于提高干气密封的追随性，白少先等 [4] 究了弹簧蓄能密封圈的密封特性. 田乾等 从应力方
[14]
在研究中也得出了这一结论. 针对辅助密封圈的研究 面对密封圈的尺寸参数进行了优化设计. Li等 从试

Spring seat Spring seat

outer lip outer lip
C-ring C-ring

Energized spring Energized spring

0.1 mm
Inner lip Inner lip
Push ring Push ring

(a) Spring energized seal without a boss structure (b) Spring energized seal with a boss structure

δ=0.1 0.4
1.2

Φ2.5
Φ160.4

10°

(c) Energized spring

Fig. 2 Schematic diagram of push ring spring energized seal
图 2 推环用弹簧蓄能密封示意图