在對刷式密封制造工藝進行調研的基礎上,自制了新型端面刷式密封環。在自制的實驗臺架上,對端面刷式密封進行了性能測試,得到了反應端面刷式密封靜態和動態密封能力的泄漏曲線,將端面刷式密封性能試驗結果與文獻上其他種類密封實驗結果進行比較,證明了端面刷式密封可以滿足設計要求,比常規刷式密封更具優越性。

　　試驗研究是驗證端面刷式密封性能最有效的途徑。對于常規刷式密封的試驗研究，朱宗舉和陳國林等最先對刷式密封的靜動態泄漏特性進行了試驗研究，驗證了刷式密封良好的密封性能[1]; 吳寧興對由刷式密封與迷宮密封組合而成的密封進行了靜動態試驗研究，取得了良好的密封效果，對刷式密封的組合密封提供了試驗基礎[2]; 孫曉萍對刷式密封的耐久性進行了試驗研究，論證了刷式密封有較好的密封壽命[3]; 郭霖和康寧對刷片式密封進行了試驗研究[4]。

　　本文在研發并申報專利的端面刷式密封( 結構如圖1 所示) 基礎上，對刷式密封的制作方法進行了調研，并自行制備了用于試驗研究的端面刷式密封[5]。在自制的實驗臺上，以檢測端面刷式密封隨上下游壓差及轉子轉速變化的泄漏量為主要目的，進行了試驗研究。

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

　　經過調研發現，刷式密封的制作工藝制約著刷式密封的密封性能，刷絲區的孔隙率及刷絲區的各項尺寸都是在這個環節所確定的。制造工藝主要有兩類。

　　工裝法是將所購得的一定直徑的刷絲均勻纏繞在工裝上，如圖2 所示。當刷絲纏成一定厚度時，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，從中間截斷刷絲，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內，將刷絲卷成環形。將制造好的刷環放入預先加工好的軸套內并固定。最好根據需要，將刷絲自由端剪齊。

圖2 工裝法

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

流水線法

　　流水線法是用拉絲機將刷絲拉成所需要的直徑，并剪成相等長度的刷絲段，然后將一定數量的刷絲段扎成一捆。將打好捆的刷絲碼齊放入進料口，并在刷捆上壓入配重塊。由于刷絲質量較輕，用配重塊壓緊刷絲，減少間隙，同時為刷絲提供一個向下的力。凸輪結構將刷絲捆分成大小一致的刷絲束并送上傳送帶，凸輪結構可以調節刷絲密度，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內卷成環型，卷刷機可以將刷條按刷絲朝內或刷絲朝前而卷成環形。當刷絲朝內時，既為傳統徑向刷式密封的制造，而刷絲朝前便可制成端面刷式密封。最好將環型刷放入夾刷板內并固定。該方法優點: 機械化程度高，刷絲直徑與刷絲密集度均可調節，并適合大規模生產。流水線法機械化程度高，刷絲直徑與刷絲密集度均可調節，適合大規模生產。但由于需要夾刷板固形，因此夾刷板制造精度要求高。

　　通過調研刷式密封加工制造方法，自制了端面刷式密封的試驗件，達到了加工要求。在自制的實驗臺架上對端面刷式密封的試驗件進行了靜態和動態密封能力試驗，通過泄漏量隨壓差( 或轉速) 的變化規律，得出端面刷式密封靜態密封和動態密封特性符合預期，夠滿足密封要求，可以推廣到實際應用中。

　　對試驗數據進行處理，并與文獻中其他種類密封試驗值進行對比，得出端面刷式密封優于常規刷式密封和4 齒迷宮密封的結論。

參考文獻：