高压叶片泵聚四氟乙烯矩形密封圈的密封原理分析
四氟F4全密封夹层垫圈设备工艺原理
四氟F4全密封夹层垫圈设备工艺原理在现代机械制造和公用事业中，密封圈是一个非常重要的组件，它的主要作用是防止介质泄漏、气体溢出和密封环节油耗。
现代工业技术已经实现了四氟F4全密封夹层垫圈的制备技术，它能够满足高温和腐蚀性介质的要求，广泛应用于机械制造和公用事业领域。
本文将介绍四氟F4全密封夹层垫圈设备工艺原理。
什么是四氟F4全密封夹层垫圈？四氟F4全密封夹层垫圈是由四氟F4作为主要材料，具有特殊的物理和化学性质。
四氟F4密封圈具有很高的抗沾粘和防腐能力，可以应用于氧化剂，酸，碱等化学介质中。
此外，四氟F4密封圈的特殊结构和材料也可以有效地保证设备连接端部的密封效果。
四氟F4全密封夹层垫圈是一种新型密封圈，它是由两个较薄的四氟F4基础下膜实现密封垫圈的一种结构。
使用这种结构设计可以更好的避免利用传统密封圈进入错误的安装方式导致的泄漏等问题。
事实上，四氟F4全密封夹层垫圈的优点是非常明显的，它能够很好地增加密封效果和耐久性。
四氟F4全密封夹层垫圈的制备技术四氟F4全密封夹层垫圈的制备技术流程如下：1. 材料准备制造四氟F4 全密封夹层垫圈的材料包括：四氟F4 板材、中间衬垫、金属薄片、波形环板、卷板等。
2. 切割四氟F4 板材四氟F4 板材首先要切成所需的尺寸，然后可以选择采用车铣法，CNC 切割等方式进行加工。
3. 裁剪中间衬垫为了增加密封圈的强度和耐流量能力，通常使用中间衬垫，可以用类似于切割四氟F4 板材的方式来加工。
4. 裁剪金属薄片选择金属薄片用于四氟F4 全密封夹层中，以增加夹层的识别性和分割性。
5. 波形环板制备通过压缩叠层金属薄片制作波形环板，单层薄片压后成型的厚度应该不超过1毫米。
6. 制造四氟F4 板搭建一定的模板，将单层波形环板层间垫上四氟F4板，则可以制造出固定的夹层垫圈。
7. 卷板工艺为了减少夹层之间的气泡，通过旋压法或卷压法将板材与波形环板卷到一起。
8. 处理夹层圆边为了使夹层的垫圈更好地适应工装设计的缺陷，通过加工和打磨等方式处理夹层圆边以做好准备。
密封圈的密封原理
密封圈的密封原理密封圈是一种用于阻止液体、气体和固体颗粒等物质在机械结构中泄漏或进入的密封装置。
其密封原理是通过在两个接触面之间加压形成一个密封间隙，防止介质泄漏。
在下面的回答中，我将详细介绍密封圈的密封原理及其常见的应用。
一、密封圈的密封原理密封圈的密封原理主要有以下几种：1. 压缩变形原理：密封圈的一侧材料受到压缩变形，填充间隙，从而实现密封。
这种原理适用于橡胶密封圈。
2. 摩擦密封原理：通过导向和限制作用，减小介质泄漏的径向间隙，实现密封。
这种原理适用于O型圈和V型圈等。
3. 表面接触密封原理：两个表面的接触处形成一个微小半径的鼓袋，将介质挤出，形成密封。
这种原理适用于液体密封圈。
4. 润滑密封原理：在较高的润滑(常见为润滑脂)条件下形成一层流体膜，减小泄漏的径向间隙，实现密封。
这种原理适用于动态密封圈。
二、常见的密封圈及应用领域1. 橡胶密封圈：橡胶密封圈适用于一些非金属材料的密封，如输送管道、机械设备等。
它具有良好的抗压和耐腐蚀性能，适用于低压、低温和介质中含有酸碱成分的场合。
2. O型圈：O型圈是最常见的密封圈之一，由橡胶制成，具有较好的密封性能和可靠性。
广泛应用于汽车、家电、航空航天等领域，用于密封管道、接头、活塞等部位。
3. V型圈：V型圈是一种具有斜角断面的橡胶圈，适用于密封油流和水流介质。
它具有耐高温、耐磨损和耐油腐蚀等特点，常被应用于液压设备、发动机和泵等领域。
4. 螺旋密封圈：螺旋密封圈通常由金属材料制成，具有良好的抗压和耐高温性能。
它适用于高温、高压和强腐蚀介质的封堵，广泛应用于石油、化工、冶金等行业。
5. 液动密封圈：液动密封圈适用于高压和高速运动的密封环境，通过液体的稠厚和黏性进行密封。
它广泛应用于航空、航天、导轨交通等重要领域。
三、密封圈选型的注意事项1. 温度要求：根据介质的温度选择适当的密封圈材料，确保其在工作温度范围内具有良好的密封性能和耐久性。
2. 压力要求：根据介质的压力选择适当的密封圈结构和规格，以确保其能够承受压力而不发生泄漏和变形。
什么是PTFE聚四氟乙烯密封圈的特点？
什么是PTFE聚四氟乙烯密封圈的特点？
什么是聚四氟乙烯（PTFE）密封圈的特点？聚四氟乙烯密封圈PTFE Seal ring又称其四氟密封圈或铁氟龙密封圈，材料简称PTFE或F4，是四氟乙烯的聚合物。
东晟密封件告诉您改性的聚四氟乙烯密封材料具有耐高温、耐腐蚀、耐水以及抗老化等良好特性优势，并显著提高、改善机械密封设备与承压能力的使用寿命，在液压密封系统中得到了广泛的应用。
一、PTFE聚四氟乙烯密封圈的特点？
聚四氟乙烯制成的密封圈具有高度的化学稳定性以及对化学惰性，其摩擦力小，强酸或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用；良好的热稳定性，裂解温度在400℃以上，有宽的工作温度范围，能够在-200℃-至300℃的温度范围内正常工作的，无硬化破损现象在超低温度工作环境下。
二、聚四氟乙烯橡（PTFE）密封圈可以应用在什么行业机械设备或环境场合呢？
改性聚四氟乙烯橡胶密封圈广泛应用于兵器工业领域、航空工业、液压气动系统、石油工业中的油管中、往复和旋转轴密封中，和橡胶弹性体相结合制作组合密封件或油封。
四氟包覆圈设备工艺原理
四氟包覆圈设备工艺原理概述四氟包覆圈是一种阻隔材料，具有很高的耐化学性和防腐蚀性，广泛应用于化学、制药、电力等领域。
本文将介绍四氟包覆圈的设备工艺原理。
设备四氟包覆圈设备由五个主要部分组成：卷材机、热熔喷涂机、烘烤窑、封口机和冷却机。
这些设备的结构和工作原理如下：卷材机卷材机是四氟包覆圈设备的第一道工序。
其主要作用是将未包覆的金属材料纵向切割成条状的薄板，也就是待包覆的基材。
通常情况下，金属材料是垂直滚动，在卷材机上进行切割和定长，然后传递到下一道工序。
热熔喷涂机热熔喷涂机是四氟包覆圈设备的核心部件。
其主要作用是将四氟材料熔化后，以高压喷涂的方式均匀地喷涂在金属材料表面，通过受热后的固化，将四氟材料与金属材料紧密地结合在一起。
烘烤窑是四氟包覆圈设备的第三道工序。
其主要作用是将经过喷涂的金属材料送入高温烤箱烘烤，在约300°C的高温环境中进行高温固化处理，促使四氟材料与金属材料更加牢固地结合在一起。
封口机封口机是四氟包覆圈设备的第四道工序。
其主要作用是对经过高温固化处理的金属材料进行封口处理，以防止出现漏涂或漏覆的情况，同时也可以提高产品的外观质量。
冷却机冷却机是四氟包覆圈设备的最后一道工序。
其主要作用是对经过封口处理的金属材料进行快速冷却处理，促使四氟材料与金属材料更加牢固地结合在一起，并且还可以避免因高温引起的膨胀破裂等问题。
工艺流程四氟包覆圈的设备工艺流程如下：1.首先，将金属材料经过卷材机纵向切割成条状的薄板；2.然后将待包覆的金属材料送入热熔喷涂机进行喷涂；3.喷涂后，将金属材料经过烘烤窑处理；4.处理后的金属材料送入封口机进行封口；5.最后，将封口处理后的金属材料送入冷却机快速冷却处理即可。
四氟包覆圈的设备工艺过程中，有一些重要的要点需要注意：1.喷涂厚度均匀：在喷涂时，要保证喷涂厚度均匀且一致，以免出现过薄或者过厚导致的质量问题；2.确保烤箱温度和时间：在进行烘烤处理时，要根据不同的金属材料和涂层厚度进行调整，确保烤箱的温度和时间符合要求，保证涂层的性能稳定；3.强化检验：在整个生产过程中，要强化对产品的检验，确保质量合格，避免因为质量问题带来的损失。
高压叶片泵聚四氟乙烯矩形密封圈的密封原理分析
收稿 日期 ：２ １ — ４— ７ ０ １ ０ ０
聚 四氟 乙烯是一种高性能密封材料 ，因其具有化 学稳定性好 、电绝缘性高 、非黏着性 和 自润滑性好 以 及摩擦 因数低 等特性 ，成 为理想 的密封材 料。然 而它 的耐磨 性和抗 蠕变 性差 、导 热性 能低 、线胀 系数 大 、 易塑性变形 、弯曲和压缩强度低 等 ，其应用受到一定 限制 。用玻璃纤维填充 Ｐ Ｆ Ｔ Ｅ复合材 料可显著 提高其 机械性能 、耐磨性和尺寸稳 定性 。本文作 者所研 究的高压叶片泵泵芯配流盘与泵壳之 间的径 向间隙密 封采用 了此种材料矩形密封 圈。
冀
宏 等 ：高压叶片泵聚 四氟 乙烯矩形 密封圈的密封原理分析
３ １
要密 封 ，其 中 Ｂ处 为 ０形 橡胶 密 封 圈和塑 料挡 圈组 合的密封结构 ，Ｃ处为聚 四氟 乙烯矩形 密封 圈。如 图 ｌ（ ）所 示 ，０形 圈 的 自锁 密封 机 制依 赖 于 弹性 体 ｂ 材料 的弹性 、不可压缩性 和预压缩 的存 在 ， ０形 圈密 封表面 的总压力具有 近似 抛物线分布 ，最大总压力几 乎保持在接触 面的中心 ，且接触起点的总压力高 于流 体压 力 。基于一 般 公认 的 ０形 圈 失效 准 则 ，可 总结 出如下 ３条 ０形 密封圈密封 的有效准则 ： （ ）最大总压力应大于液体压力 ； １ （ ）最大剪切应力小于剪切强 度值 ； ２
（ ） 形 圈 接触 原理 Ｃ矩
图 １ 高 压 叶片泵 及其 密封 示意 图
Ｆｇ １ Ｈｉｈ ｐｅ ｓ ｒ ａ ｅ ｐ ｍｐ ａ ｄ ｓ ａｓ ｉ ｇ — ｒｓ ｕｅ ｖ ｎ ｕ ｎ ｅ ｌ
图 中标号 １ 、３ 、２ 、４分别 代 表矩 形 密 封 圈 的 ４ 个面 ，其 中 １ 、３面 与 固体 壁 面 的初 始 间隙 均 设 为 ０ ０ ｍ，固体 间 的径 向配 合 间 隙 ｈ取 为 ００ ｍ ． ５ｍ ．５ ｍ
聚四氟乙烯填料和密封环工艺浅析
聚四氟乙烯填料和密封环工艺浅析填料填料的基本要求填料是阻止气缸内气体自活塞杆与气缸之间泄漏的组件。
对填料的基本要求是密封性能良好并耐用。
他是易损件，故设计中通常采用标准化或通用化的元件，以便于生产管理，提高生产效率，降低成本。
填料的结构压缩机中的填料，都是借助于气体的压力差来获得自紧密封的，根据气体压差、性质、对密封要求的高低、机器结构的不同和使用上的习惯，选用不同类型的密封圈。
密封圈主要有平面和锥形两类，前者多用于低、中压，后者用于高压。
外圆箍紧拉伸弹簧拉伸弹簧的作用除了把平面密封圈依次箍在活塞杆上外，尚给活塞杆以0.3-0.8公斤/cm2的压比，以获得密封所需的预紧力。
活塞环活塞环是密封气缸镜面和活塞间的缝隙用的零件。
另外，它还起布油和导热的作用。
对活塞环的基本要求是密封可靠和耐磨损。
它是易损件，在设计中尽量选用标准件和通用件，以利生产管理。
聚四氟乙烯具有优异的耐腐蚀性、自润滑性、耐热性、电绝缘性以及极低的摩擦系数，因此可广泛地应用于化学工业的防腐材料、机械工业的摩擦材料、电器工业的绝缘材料以及防黏结材料、分离材料和医用高分子材料。
PTFE结构与性能• 聚四氟乙烯的侧基全部为氟原子，分子链的规整性和对称性极好，大分子为线性结构，分子量达200万～1000万，几乎没有支链，容易形成有序排列，所以聚四氟乙烯为一种结晶聚合物，结晶度一般为55％～75％之间。
• 它为非极性聚合物，具有优异的介电性和电绝缘性。
此外，聚四氟乙烯分子对称排列，分子没有极性，大分子间及与其它物质分子间相互吸引力都很小，其表面能很低，因此它具有高度的不黏附性和极低的摩擦系数。
• PTFE外表为白色不透明的蜡状粉体，密度为2.14～2.20g/cm3，是塑料材料中密度最大的品种，结晶时在19℃以上为六方晶形，19℃以下为三斜晶形，熔点为320～345℃之间。
所以说加工过程应控制在25℃±3℃之间。
聚四氟乙烯的主要缺点• 在常温下的力学强度、刚性、和硬度都比其它塑料差些，在外力作用下易发生“冷流”现象（学名，蠕变现象），此外，它的导热率低、热膨胀系数大且耐磨耗性能差。
聚四氟乙烯密封圈
For personal use only in study and research; not for commercial use聚四氟乙烯密封圈的特性与橡胶密封圈相比：一、材质优点：聚四氟乙烯（PTFE)又名特氟龙/铁氟龙或塑料王（F4),是四氟乙烯单体的共聚物，它具有下列优点;1.化学稳定性：几乎所有的化学抗性，强酸、强碱或强氧化剂及有机溶剂等对它均不起作用。
2.热稳定性：裂解温度在400℃以上，因此，它能够在-200℃~+350℃范围内正常工作。
3.减磨性：PTFE材料摩擦系数极低，仅0.02，是橡胶的1/40.4.自润滑性：PTFE材料表面具有突出的自润滑性，几乎所有的粘性物质均不能粘附到它的表面上去。
二，填充改性：但是纯PTFE不耐磨，要是它具有实用性，必须对它填充改性处理。
我们采用两种方法:一种是无机物填充改性，在PTFE 里加入玻璃纤维、碳素纤维、石墨、二硫化钼等。
另一种是有机物填充改性，在PTFE里加入聚苯酯、聚苯硫醚等。
通过改性使PTFE 耐磨性能提高了2000倍，又增加了刚性、导热性，使油封达到高寿命要求。
三，密封原理： PTFE油封唇口在加工时被拉成喇叭状，由于PTFE 经拉制后具有记忆收缩能力，在工作中产生的摩擦热使唇口会不断收缩，所以不需要弹簧的帮助，它会紧紧抱在轴上，不让它与轴表面有间隙存在，又能补偿磨损。
四，产品优点：聚四氟乙烯（PTFE）油封与橡胶油封比较有以下优点：1、橡胶油封采用弹簧压紧的尖唇口，与轴接触面宽仅为0.3—0.5mm，PTFE油封采用无弹簧的宽唇动力结构，与轴接触面宽为5—7mm，这样可以保持一个足够的油膜，而且对轴的偏心不敏感，在径向跳动0.4mm工况下仍可正常工作。
2、PTFE油封内壁刻有与轴转向相反的螺纹槽，当轴旋转时会产生一个向内推力，阻止流体外流。
这个推力很高，致使能封住1.0MPa(单唇)、3MPa（双唇）流体的压力，橡胶油封仅为0.03MPa3、PTFE油封极佳的抗磨擦性,特别适用于无油或少油状态工作，即使长期停机后再度启用,也能立即拥有低磨擦特性，橡胶油封仅适合有油状态工作。
密封圈的工作原理
密封圈的工作原理
密封圈是一种用于阻止流体或气体泄漏的装置，常见于各种机械设备的连接部位。
它的工作原理基于密封圈的材料和结构。
密封圈通常由弹性材料制成，如橡胶或金属弹簧。
当密封圈安装在两个连接部位之间时，它会填充连接间隙，阻止流体或气体从连接部位泄漏出去。
密封圈的工作原理可以简单概括为三个步骤：压缩、填充和弹性回复。
首先，当两个连接部位靠近时，密封圈会受到压缩力。
这种压缩力使得密封圈会变形，从而填补连接间隙，阻止流体或气体泄漏。
然后，填充过程开始。
密封圈的弹性使其能够填充连接间隙中的微小空隙和不规则表面。
这样一来，即使连接部位之间存在微小的缺陷，也能够有效地阻止泄漏。
最后，当外部压力或连接部位之间的距离变化时，密封圈会弹性地回复到原来的形状。
这种回复能力使得密封圈能够适应不同的工作条件，并保持持久的密封性能。
总而言之，密封圈通过压缩、填充和弹性回复的工作原理，有效地阻止了连接部位的流体或气体泄漏，确保了机械设备的安全运行。
聚四氟乙烯密封结构
聚四氟乙烯密封结构
聚四氟乙烯（PTFE）是一种常用的高性能聚合物材料，它具有
优异的耐化学腐蚀性、耐磨损性和耐高温性能。
在密封结构方面，
聚四氟乙烯通常被用于制造密封件，例如O型圈、垫片、密封圈等。
这些密封件通常用于防止液体或气体从机械装置的接头或连接处泄漏。
聚四氟乙烯密封结构的特点包括：
1. 优异的耐腐蚀性，聚四氟乙烯具有出色的耐化学腐蚀性，能
够在各种腐蚀性介质中保持稳定的性能，因此适用于多种工业领域
的密封应用。
2. 耐高温性能，聚四氟乙烯可以在极端高温下保持稳定的性能，因此适用于高温密封环境，如汽车引擎、航空航天等领域。
3. 低摩擦系数，聚四氟乙烯具有较低的摩擦系数，使得密封件
在运动时能够减少摩擦损耗，延长使用寿命。
4. 良好的密封性能，由于聚四氟乙烯具有良好的弹性和变形能
力，因此能够提供可靠的密封效果，防止介质泄漏。
在实际应用中，聚四氟乙烯密封结构的设计和制造需要考虑到
密封件的形状、尺寸、表面处理以及安装方式等因素。
此外，还需
要根据具体的使用环境和工作条件选择合适的聚四氟乙烯密封材料，以确保密封件能够发挥最佳的密封效果。
总的来说，聚四氟乙烯密封结构在工业领域具有广泛的应用，
其优异的性能使其成为许多密封应用的首选材料之一。
ptfe定心环工作原理
ptfe定心环工作原理PTFE定心环是一种常见的密封材料，广泛应用于各个行业。
它的工作原理基于PTFE材料的特殊性能和结构设计，能够有效地实现密封效果。
本文将从材料特性、结构设计和工作原理三个方面来详细介绍PTFE定心环的工作原理。
一、材料特性PTFE（聚四氟乙烯）是一种具有优异化学稳定性和耐温性的材料。
它具有低摩擦系数、良好的耐腐蚀性、优异的绝缘性能和高温稳定性等特点。
这些特性使得PTFE成为一种理想的密封材料。
二、结构设计PTFE定心环的结构设计十分重要，它通常由两个主要部分组成：一个是PTFE密封面，另一个是金属定心环。
PTFE密封面是由PTFE材料制成的，具有良好的密封性能和耐磨性。
金属定心环则起到了固定PTFE密封面和增强密封效果的作用。
三、工作原理PTFE定心环的工作原理主要基于PTFE密封面的特殊性能和金属定心环的结构设计。
当PTFE定心环安装在密封设备中时，PTFE密封面会与密封设备的配对面紧密接触。
由于PTFE材料的低摩擦系数和良好的密封性能，它能够有效地减少摩擦损失和泄漏现象的发生。
同时，PTFE材料的高温稳定性使得PTFE定心环能够在高温环境下保持良好的密封效果。
金属定心环的设计也起到了重要的作用。
它能够固定PTFE密封面，并且在密封过程中提供额外的支撑和稳定性。
金属定心环通常采用弹簧或弹性金属材料制成，具有一定的弹性和回弹性。
这种结构设计可以使PTFE定心环在压力变化或温度变化时能够保持一定的适应性和紧密性，确保密封效果的稳定性。
总结起来，PTFE定心环的工作原理是通过PTFE密封面的低摩擦系数、良好的密封性能和金属定心环的结构设计来实现的。
PTFE材料的特殊性能和金属定心环的作用使得PTFE定心环在各个行业中得到了广泛的应用。
它能够有效地实现密封效果，减少摩擦损失和泄漏现象的发生，提高设备的工作效率和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高压叶片泵聚四氟乙烯矩形密封圈的密封原理分析冀宏;兰博杰;任小青;王峥嵘【摘要】PTFE rectangular sealing ring is separately used to seal the radial clearance between high and low pressure region in high-pressure vane pump. The basic sealing principle was analyzed based on aperture flow theory,the two-dimensional axisymmetric finite element model of the rectangular seal was established by ANSYS, and its deformation and stress distribution under hydrostatic pressure were simulated. The results show that greater contact stress is existed in the small region on the low-pressure side of the seal and the external cylindrical surface of the seal is the main seal surface. The part with the maximum contact stress plays a major role in sealing. There is strong zone of Von Mises stress near to the low-pressure side of the seal and the shape of the rectangular section is turned into a similar diamond-shaped one. When there are changes in hydrostatic pressure distribution caused by its shape and position errors in the main seal surface,the remarkable change of the stress distribution would take place as well as the sealing performance.%高压叶片泵中单独应用聚四氟乙烯矩形密封圈进行高低压区间的径向间隙密封,基于缝隙流动理论分析其密封的基本原理,进而建立此矩形密封圈的二维轴对称ANSYS有限元模型,对密封圈在液体压力作用下的变形和应力分布进行数值模拟.结果表明:矩形密封圈在密封面低压侧的局部区域有较大的接触应力,密封圈的外圆柱面为主密封面,应力最大的接触区起主要密封作用,密封圈截面由矩形变为近似菱形,在低压侧密封圈局部有Von Mises应力强区,当主密封面由于形位误差造成其油膜压力分布发生变化时,总压力分布会发生显著变化,密封性能随之改变.【期刊名称】《润滑与密封》【年(卷),期】2011(036)009【总页数】5页(P30-33,37)【关键词】聚四氟乙烯;矩形密封圈;密封原理;有限元分析【作者】冀宏;兰博杰;任小青;王峥嵘【作者单位】兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050;兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050【正文语种】中文【中图分类】TH137液压泵工作压力高，高、低压油腔之间的可靠密封对保证液压泵容积效率有重要作用。
液压泵的高压出口与吸油口之间的静密封一般多采用O形橡胶密封圈或O形圈与塑料挡圈组合的密封结构［1］。
而在高压子母叶片泵中，单独采用了硬质的聚四氟乙烯矩形密封圈对泵芯与泵壳之间的径向间隙进行密封，它的密封性能好坏直接影响着液压泵的容积效率。
目前，有关单独应用硬质的矩形密封圈进行间隙密封的密封原理及密封性能分析方面的文献还未见报道。
本文作者基于缝隙流动理论和ANSYS有限元分析软件研究了此种密封圈的密封原理，获得了无预压缩量的硬质矩形密封圈的接触应力分布和变形规律，研究结果对提高液压泵的容积效率及该种密封圈密封原理的推广应用具有一定的指导意义。
1 矩形密封圈的密封原理聚四氟乙烯是一种高性能密封材料，因其具有化学稳定性好、电绝缘性高、非黏着性和自润滑性好以及摩擦因数低等特性，成为理想的密封材料。
然而它的耐磨性和抗蠕变性差、导热性能低、线胀系数大、易塑性变形、弯曲和压缩强度低等，其应用受到一定限制。
用玻璃纤维填充PTFE复合材料可显著提高其机械性能、耐磨性和尺寸稳定性［1－3］。
本文作者所研究的高压叶片泵泵芯配流盘与泵壳之间的径向间隙密封采用了此种材料矩形密封圈。
1.1 矩形密封圈图1给出了高压叶片泵及其密封结构示意图。
如图1(a)所示，泵芯与泵壳之间有两处径向间隙需要密封，其中B处为O形橡胶密封圈和塑料挡圈组合的密封结构，C处为聚四氟乙烯矩形密封圈。
如图1(b)所示，O形圈的自锁密封机制依赖于弹性体材料的弹性、不可压缩性和预压缩的存在，O形圈密封表面的总压力具有近似抛物线分布，最大总压力几乎保持在接触面的中心，且接触起点的总压力高于流体压力［4］。
基于一般公认的 O 形圈失效准则［5］，可总结出如下3条O形密封圈密封的有效准则:(1)最大总压力应大于液体压力;(2)最大剪切应力小于剪切强度值;(3)接触起点的总压力高于流体压力。
图1 高压叶片泵及其密封示意图Fig 1 High-pressure vane pump and seals1.2 矩形密封圈的密封原理分析图1(c)给出了矩形密封圈的密封原理图。
此密封圈在初始安装时并无预压缩量，可认为在初始安装时，矩形密封圈四周与固体壁面之间均存在缝隙，密封圈上、下两侧为同心环形密封δ1、δ3，密封圈左侧为平行平面缝隙δ2，固体壁面间的缝隙记为h。
在液体压力作用下，可产生如图1(c)所示的缝隙流动。
缝隙流动往往属于层流范畴，缝隙中的液体压力沿流动方向呈线性分布［6］。
固体壁面间的固定间隙h与密封圈左侧、上侧间隙的汇合点处液体压力记为p3，密封圈下侧、左侧缝隙交界点液体压力记为p2，密封圈右侧为液体压力p1。
由于缝隙流动的存在，矩形密封圈右侧压力大于左侧，密封圈在液体压力差作用下，密封圈整体首先会向左侧贴近壁面;左侧间隙δ2减小，使得p2升高，密封圈下侧缝隙δ3的液体压力大于上侧缝隙δ1的液体压力;若液体压力p1升高到一定值后，密封圈下侧、上侧间隙中液体压力差将克服矩形密封圈自身的弹性，使得密封圈向外膨大，使得上侧间隙δ1减小，而δ3会相应增大。
综上所述，矩形密封圈是在液体压力作用下由其2个平面进行密封。
2 有限元分析2.1 模型的建立为进一步揭示矩形密封圈的密封作用，采用ANSYS有限元分析软件进行数值计算。
由于密封圈是轴对称结构，可以将其作为二维轴对称模型进行仿真计算［5，7－8］，矩形密封圈的二维轴对称初始模型如图 2所示。
图2 矩形密封圈有限元模型Fig 2 Finite element model of rectangular sealing ring图中标号1、2、3、4分别代表矩形密封圈的4个面，其中1、3面与固体壁面的初始间隙均设为0.05 mm，固体间的径向配合间隙h取为0.05 mm(固定间隙)，密封面2会在液体压力作用下紧贴固体壁面，建模时2面处的初始几何间隙予以忽略。
设密封圈材料为各向同性，弹性模量取为1.2 GPa，泊松比取0.4，环境油压取为20 MPa。
2.2 模型的求解结合图1和图2，由于密封圈在安装时无预压缩量，初始状态下，油液在p1(20MPa)压力下分别经过1面及2、3面与固体壁面之间的间隙流至固定间隙处，且油液压力降至p3，其中2、3面交接处的油液压力为p2。
现假设:p2=15 MPa，p3=10 MPa;密封圈各面处间隙内部油液压力呈线性分布。
采用分步加载方式，分别对密封圈4面施加20 MPa的均匀载荷;对3、2、1面施加20～15、15～10、20～10 MPa的线性载荷以模拟密封圈不同面上的油液压力。
在上述油液压力分布情况下，仿真计算结果如图3所示。
密封圈1、2面紧贴固体壁面，成为密封面，密封圈下侧与固体壁面的间隙增大，最大值达到了0.11 mm。
密封圈截面形状由矩形变为近似菱形的形状，在靠近低压侧部分密封圈有被挤入固定间隙的变形现象。
图3 初始模型仿真变形图Fig 3 Simulation of the initial model deformation由于密封圈1、2面与固体壁面贴紧，使得δ1，δ2≪δ3、δ1，δ2≪h(见图 3(a)和图 1(c))，间隙中的压力分布随之发生变化。
根据缝隙流动基本理论，可以进一步改进模型和载荷条件:(1)密封面内油膜静压呈线性分布;(2)p3=0，p2=p1;(3)密封圈密封面上的总压力等于固体接触力与油膜内油液静压的线性叠加;(4)矩形密封圈四角均各有0.2 mm的圆角。
建立改进模型，仍采用分布加载方法分别对4、3面施加20 MPa的均匀载荷;1，2面施加20～0 MPa的线性载荷用以模拟不同面上的油膜静压。
其中假设3在国内文献中未见提及。
文献中普遍提到的密封面接触压力其实是固体接触力与油膜静压力叠加，本文作者称为总压力，以密封面上的总压力作为密封准则参数。
2.3 仿真结果及分析图4(b)是改进模型和载荷条件后仿真计算得到的1、2面固体接触应力分布云图，可以看出两密封面均在低压侧的局部区域有较大的接触应力。
提取密封面上均匀分布的节点上的接触应力，可得曲线如图4(a)，(c)所示。
如图4(a)所示，密封面1处的起始总压力大于20 MPa，中间部分的总压力略小于环境油压，在低压侧(80#节点附近)总压力陡增，最大值为30.5 MPa，然后迅速降至0。
如图4(c)所示，密封面2处的总压力均高于环境油压，在低压侧 (64#节点附近)总压力陡增，峰值达72.9 MPa。
参照O形密封圈密封的有效准则，对矩形密封圈进行判断:密封面1、2均起到密封作用，且密封面2的密封作用更加可靠;所以矩形密封圈的密封有效性主要取决于密封面1，本文称为主密封面，密封面2称为副密封面;其中，主密封面的总压力最大值和封油长度是决定矩形密封圈密封性能的重要指标。
图4 密封面接触应力Fig 4 Contact stress of sealing surfaces然而，由于固体配合面存在加工误差如圆柱度、同轴度、表面粗糙度等，主密封面内油膜静压分布存在复杂的非线性。