有限元素分析(FEA)在密封設計中的重要性

密封是加壓系統的關鍵部件。所有產業都將應用條件推至臨界點的趨勢同時也對於密封性能的要求推到臨界點。

設計符合這些應用要求的密封是一個極大的挑戰。能源應用的溫度要求可超過華氏500°(攝氏266°),而航空應用的溫度則可能下降至華氏-60°(攝氏-51°C)以下。壓力範圍則可能從航空液壓系統的3-5 ksi (20.7-34.4 MPa) 至向上爬升至油田鑽探的40 ksi (275.7 MPa)。此外,還可能會有高度腐蝕性的液體及大量的動態運動。

圖1:FEA模式。

密封設計過程中主要使用的一項工程利器便是有限元素分析(Finite Element Analysis,簡稱FEA)。FEA是一種數值解決技術,可用於模擬和預測特定應用條件下的密封反應。

在密封設計中,使用FEA的方式眾多。最常見的方式是用來評估接觸壓力分佈的情況。接觸壓力是密封抵抗金屬硬體所產生的壓力量,用來抵抗系統壓力的旁路。 密封接觸壓力將隨著密封溫度、密封擠壓量和施加的系統壓力而改變。

這份資料讓設計人員能夠在所有的關鍵溫度/壓力條件下達成足夠的接觸壓力和長度。接觸壓力和總接觸力也可用於比較多種設計,以確認適合任何應用的最佳設計。

圖2: 等高線圖(上)及線圖(底部)顯示在多種壓力情況下的密封。

FEA是讓Greene Tweed格瑞特維在世界上多項最具挑戰性的密封應用中獲致成功的多種工具之一。

Greene Tweed格瑞特維的產品行銷全球。點擊這裡聯絡我們以查詢有關我們的密封產品更多詳情。