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金属C型密封圈在斯特林制冷机中的应用

苏永强

苏永强. 金属C型密封圈在斯特林制冷机中的应用[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 757-762.
引用本文: 苏永强. 金属C型密封圈在斯特林制冷机中的应用[J]. 红外技术, 2022, 44(7): 757-762.
SU Yongqiang. Application of Metal C Ring in Stirling Cryocooler[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 757-762.
Citation: SU Yongqiang. Application of Metal C Ring in Stirling Cryocooler[J]. Infrared Technology , 2022, 44(7): 757-762.

金属C型密封圈在斯特林制冷机中的应用

详细信息
    作者简介:

    苏永强(1982-),男,总经理,总工程师,高级经济师,主要研究方向为低温密封技术、金属密封技术。E-mail:sealbest@163.com

  • 中图分类号: TH134

Application of Metal C Ring in Stirling Cryocooler

  • 摘要: 介绍了斯特林制冷机里使用的一种新型空心金属C型密封圈的制作工艺与选材、密封特点和使用优势。针对传统的橡胶密封圈、PTFE、金属实心银丝密封圈等泄漏率高、易失效等特点,金属C型密封圈制造精度高,经过多年的测试使用和论证,该密封产品在抗强冲击和耐强辐射的环境下,依然可以实现较高的可靠性和较低的泄漏率,漏率最低则可以达到10-9 atm.cm3/s.m,可以满足斯特林制冷机泄漏率的要求。
  • 图  1  斯特林制冷机整机

    Figure  1.  The assembly of Stirling Cryocooler

    图  2  不同类型密封圈的泄漏率

    Figure  2.  Leakage rates for different seal types

    图  3  一体冲压成型工艺

    Figure  3.  Whole stamping forming

    图  4  内旋压成型工艺

    Figure  4.  Roll bending process

    图  5  空心金属C型密封圈

    Figure  5.  Hollow metal C ring

    图  6  弹簧增强型金属C型圈

    Figure  6.  Spring energized metal C ring

    图  7  金属C型圈工作受力图

    Figure  7.  Working principle of metal C ring

    图  8  法兰接触面泄露方式

    Figure  8.  Leakage way between C ring and flange

    图  9  靠密封圈表面的塑性变形,补偿法兰表面的凸凹不平和缺陷实现密封

    Figure  9.  Sealing relies on plasticity between C ring and flange surface defect

    图  10  靠C型圈被压缩后的回弹力与法兰表面形成的弹性变形实现密封

    Figure  10.  Sealing relies on elasticity of C ring after compression

    图  11  典型金属C型密封圈被压缩前(a)后(b)对比

    Figure  11.  The metal C ring before (a) and after (b) compression

    图  12  典型金属C型密封圈压缩量-载荷曲线

    Figure  12.  Compression-load curves of metal C ring

    图  13  所用沟槽尺寸

    Figure  13.  Groove size

    表  1  斯特林制冷机中密封圈的应用工况

    Table  1.   Working condition of seal in Stirling Cryocooler.

    Item Requirement
    Design Pressure/MPa 6.0
    Design Temp/℃ -75 to 150
    Working Pressure/MPa 1.5 to 5
    Working Temp/℃ -70 to 120
    Sealing Medium He
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    表  2  镍基合金718元素含量和性能参数

    Table  2.   Chemical composition & mechanical properties of Inconel 718

    Chemical Analysis/(Wt.%)
    Al B C Cr Co Cu Fe Mn Mo Ni N
    0.60 0.002 0.009 18.25 <0.01 <0.01 BAL 0.24 3.01 54.50 0.005
    P Si S Ta Ti NbTa
    <0.005 0.05 <0.002 <0.05 1.01 5.08
    Mechanical Properties
    Test Units Results High Low
    Tensile N/mm2 excellent 895 894
    Yield N/mm2 excellent 470 470
    Elongation, % Percent excellent 42.9 42.6
    Grain Size ASTM# excellent 8 8
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-22
  • 修回日期:  2022-05-11
  • 刊出日期:  2022-07-20

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