T E L K O M N I K A ,   V o l . 1 0 ,   N o . 3 ,   S e p t e m b e r   2 0 1 2 ,   p p .   4 9 9 ~ 5 0 4   I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   a c c r e d i t e d   b y   D G H E   ( D I K T I ) ,   D e c r e e   N o :   5 1 / D i k t i / K e p / 2 0 1 0           4 9 9       R e c e i v e d   M a y   4 ,   2 0 1 2 ;   R e v i s e d   J u n e   3 ,   2 0 1 2 ;   A c c e p t e d   J u n e   1 3 ,   2 0 1 2   R e s e a r c h   o n   t h e   R e c i p r o c a t i n g   S e a l i n g   o f   F r a c t u r i n g   P u m p       W e i   B i n g   Z h u 1 ,   G a n g   Z h o u 2 ,   H e   S h u n   W a n g 3   1 , 2 , 3 Sc h o o l   o f   M e c h a n i c a l   En g i n e e r i n g   a n d   Au t o m a t i o n ,   X i h u a   U n i v e r s i t y ,   C h e n g d u ,   6 1 0 0 3 9 ,   C h i n a   e - m a i l :   q a z z w b @ s o h u . c o m 1 ,     z h o u g a n g 5 5 5 @ y e a h . n e t 2 ,     w a n g h e s h u n @ s o h u . c o m 3       A b s t r a k   Ke g a g a l a n   p e n y e g e l a n   t i m b a l - b a l i k   d i   d a l a m   k e r e t a k a n   p o m p a   O PI - 1 8 0 0 A W t e l a h     d i a n a l i s i s   k e g a g a l a n n y a   d e n g a n   t e k n o l o g i   p e m i n d a i a n   m i k r o s k o p   e l e k t r o n   ( SEM T ) .   M e k a n i s m e   p e l u m a s a n   p a s a n g a n   g e s e k a n   s e g e l   p l u n g e r   t e l a h   d i a n a l i s i s   d e n g a n   t e o r i   p e l u m a s a n   h i d r o d i n a m i k .   S e l a m a   p e l u a h a n   d a n   s t r o k e   s u c t i o n ,   p a s a n g a n   g e s e k a n   p e n y e g e l a n   t i m b a l   b a l i k   t e l a h   m e m e n u h i   k o n d i s i   p e l u m a s a n   h i d r o d i n a m i k ,   s u a t u   k e t e b a l a n   t e r t e n t u   f i l m   m i n y a k   d a p a t   d i b e n t u k   d a n   d i p e l i h a r a   d i a n t a r a   p l u n g e r   d a n   b e n t u k   V   s e g e l a n   a n t a r m u k a ,   y a n g   d a p a t   m e l u m a s i   p a s a n g a n   p e n y e g e l ,   m e n g u r a n g i   g e s e k a n   d a n   m e n i n g k a t k a n   u s i a   p a k a i .   D i s t r i b u s i   t e k a n a n   a k s i a l   d a r i   p e n y e g e l a n   b e r b e n t u k   V   d i l a k u k a n   d e n g a n   a n a l i s i s   t e o r i t i s   d a n   p e n g u j i a n   e k s p e r i m e n t a l .   Ke g a g a l a n   b e n t u k - p e n y e g e l a n   d a n   p e n e n t u a n   j u m l a h   l o o p   j u g a   t e l a h   d i b a h a s   m e n u r u t   y a n g   d i b a h a s   m e n u r u t   k u r v a   d i s t r i b u s i   t e k a n a n   s u m b u .     K a t a   k u n c i :   k e g a g a l a n ,   k e r e t a k a n   p o m p a ,   p a s a n g a n   g e s e k a n   s e g e l   p l u n g e r   ,   t e k a n a n   a k s i a l       A b s t r a c t     T h e   f a i l u r e   r e a s o n s   o f   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   i n   O PI - 1 8 0 0 A W S   f r a c t u r i n g   p u m p   a r e   a n a l y z e d   b y   s c a n n i n g   e l e c t r o n   m i c r o s c o p e   t e c h n o l o g y   ( SEM T ) .   T h e   l u b r i c a t i o n   m e c h a n i s m   o f   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r   i s   a n a l y z e d   b y   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n   t h e o r y .   D u r i n g   i t s   d i s c h a r g e   a n d   s u c t i o n   s t r o k e ,   t h e   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   f r i c t i o n   p a i r   m e e t s   t h e   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n ,   a   c e r t a i n   t h i c k n e s s   o f   o i l   f i l m   c a n   b e   f o r m e d   a n d   m a i n t a i n e d   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   V- s h a p e d   s e a l i n g   i n t e r f a c e ,   w h i c h   c a n   l u b r i c a t e   s e a l i n g   p a i r ,   r e d u c e   f r i c t i o n   a n d   i m p r o v e   l i f e t i m e .   T h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   V- s h a p e d   s e a l i n g   i s   c a r r i e d   o u t   b y   t h e o r e t i c a l   a n a l y s i s   a n d   e x p e r i m e n t a l   t e s t i n g .   A c c o r d i n g   t o   t h e   d i s t r i b u t i o n   c u r v e   o f   a x i a l   p r e s s u r e ,   t h e   V- s h a p e d   s e a l i n g   f a i l u r e   a n d   t h e   d e t e r m i n a t i o n   o f   t h e   n u m b e r   o f   l o o p s   a r e   d i s c u s s e d .       K e y w o r d s :   a x i a l   p r e s s u r e ,   f a i l u r e ,   f r a c t u r i n g   p u m p ,   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r       1 .     I n t r o d u c t i o n   A t   p r e s e n t ,   t h e   p r o p o r t i o n   o f   i n c r e a s i n g   o i l   a n d   g a s   p r o d u c t i o n   b y   f r a c t u r i n g   o r   a c i d i f i c a t i o n   t e c h n o l o g y   i s   g e t t i n g   l a r g e r .   A   s u c c e s s f u l   f r a c t u r i n g   m a y   i n c r e a s e   t h e   p r o d u c t i o n   o f   o i l   a n d   g a s   w e l l s   s e v e r a l   t i m e s ,   e v e n   m o r e   t h a n   a   d o z e n   o r   d o z e n s ,   t h e   b e n e f i t   i s   e x t r e m e l y   c o n s i d e r a b l e .   A c c o r d i n g   t o   t h e   w o r k i n g   p r i n c i p l e   o f   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i f i c a t i o n ,   l a r g e   d i s p l a c e m e n t   a n d   h i g h - p r e s s u r e   i n j e c t i o n   a r e   n e c e s s a r y   f o r   t h i s   t e c h n o l o g y ,   a n d   f r a c t u r i n g   p u m p   i s   t h e   c o r e   e q u i p m e n t   t o   c o m p l e t e   t h e   w o r k .   I n   t h e   l o n g - t e r m   p r a c t i c e   a n d   r e s e a r c h ,   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i f i c a t i o n   t e c h n o l o g y   i s   g e t t i n g   b e t t e r   a n d   b e t t e r ,   i n   c o n t r a s t ,   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i z i n g   e q u i p m e n t   i s   n o t   c o m p a t i b l e .   T h i s   s e r i o u s l y   a f f e c t s   t h e   n o r m a l   i m p l e m e n t a t i o n   o f   t h e   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i z i n g   t e c h n o l o g y   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   T h e   w o r k i n g   c o n d i t i o n s   o f   p l u n g e r ,   V - s h a p e d   s e a l ,   v a l v e   d i s k   a n d   v a l v e   s e a t   a r e   s e r i o u s l y   b a d .   T h e s e   w e a r i n g   p a r t s   a r e   t h e   w e a k e s t   l i n k   o f   t h e   f r a c t u r i n g   p u m p .   F r o m   t h e   c u r r e n t   u s i n g   o f   p l u n g e r   a n d   s e a l s   u s e d   i n   o i l   f i e l d s   i n   C h i n a ,   t h e i r   l i f e t i m e   i s   v e r y   l o w ,   a n d   f o r   a n n u a l   c o n s u m p t i o n   i s   g r e a t .   T h e   i n v e s t i g a t i o n   i n d i c a t e d ,   i n   S i c h u a n   a r e a ,   d u r i n g   a c i d i z i n g   o p e r a t i o n s ,   t h e   l i f e t i m e   o f   p l u n g e r   i s   m o r e   t h a n   1 0 0   h o u r s ,   t h e   l i f e t i m e   o f   s e a l i n g   r i n g   i s   3 0 - 4 0   h o u r s ,   s o m e t i m e s   1 0 - 2 0   h o u r s .   W i t h   t h e   f r e q u e n t   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i z i n g   o p e r a t i o n ,   t h e   l i f e t i m e   o f   p l u n g e r   a n d   s e a l   w i l l   b e c o m e   i n c r e a s i n g l y   p r o m i n e n t .   S o ,   t h e   s i t e   u r g e n t l y   r e q u i r e s   t h e   s y s t e m a t i c   s t u d y   o f   t h e   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r   i n   f r a c t u r i n g   p u m p ,   i n   o r d e r   t o   i m p r o v e   t h e i r   l i f e t i m e   a n d   e n s u r e   t h e   s m o o t h   c o n s t r u c t i o n .   T h i s   p a p e r   i n t e n d s   t o   c a r r y   o u t   s y s t e m a t i c   r e s e a r c h   o n   t h e   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r   o f   O P I - 1 8 0 0 A W S   f r a c t u r i n g   p u m p .   A l l   t h e s e   c a n   p r o v i d e   a   b a s i s   f o r   d e s i g n   i m p r o v e m e n t   a n d   e x p e r i m e n t a l   r e s e a r c h   o f   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   i n   h i g h - p r e s s u r e   f r a c t u r i n g   p u m p .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 9 9     5 0 4   5 0 0 2 .     T h e   S t r u c t u r e   o f   P l u n g e r   S e a l   F r i c t i o n   P a i r   T h e   s t r u c t u r e   o f   h y d r a u l i c   e n d   o f   O P I - 1 8 0 0 A W S   f r a c t u r i n g   p u m p   i s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 ,   t h e   p l u n g e r   1   c a n   o n l y   h a v e   r e c i p r o c a t i n g   l i n e a r   m o t i o n   u n d e r   c o n s t r a i n t ,   t h e   b a c k   p r e s s u r e   c a p   2   i s   u s e d   t o   c o m p r e s s   a n d   a d j u s t   s e a l i n g ,   t h e   s e a l   b o d y   c o m p r i s e d   o f   t h r e e   V - s h a p e d   r u b b e r   s e a l i n g   r i n g   7   a n d   t h r e e   V - s h a p e d   P T F E   p a d   r i n g s   8   a l t e r n a t e l y   c a n   e n s u r e   s e a l i n g   r i n g   w o r k i n g   s u c c e s s i v e l y ,   w h i c h   m e a n s   a f t e r   t h e   f a i l u r e   o f   t h e   f i r s t   s e a l i n g   r i n g ,   t h e   d i f f e r e n t i a l   p r e s s u r e   w i l l   t r a n s m i t t e d   t o   t h e   s e c o n d   o n e   w h i c h   c a n   a l s o   f u n c t i o n   a s   t h e   s a m e ,   t h u s   t h e   w h o l e   l i f e t i m e   i m p r o v e d .   S u p p o r t i n g   r i n g   6   i s   t h e   k e y   c o m p o n e n t   t o   s u p p o r t   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g ,   p r e s s u r e   r i n g   9   i s   u s e d   t o   g i v e   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g   i n i t i a l   c o m p r e s s i o n   a n d   k e e p   c o n t a c t i n g   a d e q u a t e l y   b e t w e e n   t h e   r i n g   a n d   t h e   s u r f a c e ,   t h e   e n d   f a c e   w i d t h   o f   p r e s s u r e   r i n g   i s   s m a l l e r   t h a n   t h e   w i d t h   o f   t h e   c a v i t y .   T h e   g a p   b e t w e e n   t h e   p r e s s u r e   r i n g   a n d   t h e   p l u n g e r   i s   a b o u t   0 . 1 2 - 0 . 2 0   m m ,   s o   t h e   p r e s s u r e   c a n   a c t   o n   s e a l i n g   l i p   a n d   m a k e   i t   f u l l y   o p e n   [ 3 ] ,   [ 4 ] .   T h e   s m a l l   h o l e   5   o n   t h e   h o u s i n g   i s   t h e   e n t r a n c e   o f   f o r c e d   l u b r i c a t i o n   o i l .   I t   i s   e v i d e n t   t h a t   d i r t y   p u m p i n g   l i q u i d   w i l l   d a m a g e   t h e   s e a l .   T h e   s o l u t i o n   t o   t h i s   p r o b l e m   a t   h o m e   a n d   a b r o a d   i s   i n j e c t i n g   l u b r i c a t i o n   o i l   t h r o u g h   t h e   s m a l l   h o l e ,   a n d   t h e   i n j e c t i n g   p r e s s u r e   o f   l u b r i c a t i o n   o i l   i s   s l i g h t l y   h i g h e r   t h a n   t h e   p e r f u s i o n   p r e s s u r e   o f   t h e   f r a c t u r i n g   p u m p .   T h e   p u r p o s e   o f   t h i s   m e t h o d   i s   f o r m i n g   a   h i g h - p r e s s u r e   o i l   f i l m   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   s e a l s   t o   p r e v e n t   d i r t y   f r a c t u r i n g   f l u i d   ( m e d i u m )   f r o m   e n t e r i n g   s e a l i n g   i n t e r v a l   a n d   p r o t e c t   s e a l s .         1   p l u n g e r ,   2   b a c k   p r e s s u r e   c a p ,   3   O - s e a l i n g   r i n g ,   4   s c r a p i n g   r i n g ,   5   l u b r i c a t i o n   o i l   e n t r a n c e ,   6   s u p p o r t i n g   r i n g ,   7   r u b b e r   s e a l   r i n g ,   8   P T F E   s e a l   r i n g ,   9   p r e s s u r e   r i n g ,   1 0   f r o n t   s u p p o r t i n g   r i n g ,   1 1   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e ,   1 2   p r e s s u r e   s e n s o r     F i g u r e   1 .   T h e   s t r u c t u r e   o f   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r       3 .     F a i l u r e   R e a s o n s   o f   P l u n g e r   S e a l   F r i c t i o n   P a i r   3 . 1 .   R e c i p r o c a t i n g   S p e e d   a n d   S u r f a c e   Q u a l i t y   o f   P l u n g e r   W h e n   r e c i p r o c a t i n g   s p e e d   o f   t h e   p l u n g e r   i s   h i g h ,   m o r e   f r i c t i o n a l   h e a t   w i l l   p r o d u c e   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   s e a l i n g   r i n g s .   T h i s   w i l l   a c c e l e r a t e   a g i n g   o f   t h e   r u b b e r   p i e c e s ,   l o s i n g   t h e i r   e l a s t i c i t y   a n d   r e d u c i n g   t h e   r a d i a l   a c t i n g   f o r c e   o n   t h e   p l u n g e r .   A l o n g   w i t h   w e l l   d e p t h   i n c r e a s i n g ,   a n d   f r a c t u r i n g   a c i d i z i n g   r a d i u s   e x p a n s i o n ,   i t   i s   u r g e n t   t o   s t r e n g t h e n   f r a c t u r i n g   a c i d i f i c a t i o n   t e c h n o l o g y ,   w h i c h   i s   m e a n s   t h e   i n j e c t i o n   o f   f r a c t u r i n g   l i q u i d   w i t h   h i g h   p r e s s u r e ,   h i g h   g r a v e l   r a t i o ,   h i g h   a c i d i t y   i s   n e e d e d ,   s o   t h a t   t h e   w o r k i n g   c o n d i t i o n   o f   t h e   p l u n g e r   i s   h a r s h e r ,   a n d   i t s   l i f e t i m e   r e d u c e s .   T h e   C h r o m e - p l a t e d   t e c h n o l o g y   i s   a p p l i e d   t o   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e   o f   O P I - 1 8 0 0 A W S   f r a c t u r i n g   p u m p .   T h e o r e t i c a l l y ,   t h e   s u r f a c e   h a s   h i g h   w e a r   r e s i s t a n c e ,   h i g h   h e a t   r e s i s t a n c e   a n d   h i g h   c o r r o s i o n   r e s i s t a n c e ,   b u t   a c t u a l l y   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   p l u n g e r   i s   s h o r t .   T h e   s u r f a c e   q u a l i t y   o f   t h e   p l u n g e r   i s   p o o r ,   s o   t h e   p l u n g e r   w i l l   b e   w o r n ,   p u l l i n g   i n j u r y ,   e r o s i o n   a n d   c o r r o s i o n   f r e q u e n t l y   [ 5 ] .   W h e n   t h e   p l u n g e r   i s   d a m a g e d ,   t h e   f r a c t u r i n g   a n d   a c i d i z i n g   f l u i d   w i l l   e n t e r   t h e   c r a n k c a s e ,   w h i c h   w i l l   c a u s e   l u b r i c a t i n g   o i l   i n   t h e   c r a n k c a s e   s e r i o u s   d e t e r i o r a t i o n   a n d   l o s i n g   l u b r i c a t i o n .   S o   t h e   k e y   c o m p o n e n t s   o f   t h e   c r a n k c a s e ,   s u c h   a s ,   c r o s s h e a d ,   g e a r ,   t e n s i o n   r o d ,   b e a r i n g   a n d   s o   o n ,   w i l l   h a v e   s e r i o u s   w e a r ,   e r o s i o n   a n d   c o r r o s i o n ,   s o   t h a t   a   m a j o r   a c c i d e n t   w i l l   o c c u r .   W e   u s e   t h e r m a l   s p r a y   t e c h n o l o g y   t o   s t r e n g t h e n   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e ,   t h e   m a t e r i a l s   o f   s p r a y   w e l d i n g   a r e   P H N i 6 0 A   a n d   W C ,   t h e   t h i c k n e s s   o f   s p r a y   w e l d i n g   i s   0 . 5   m m ,   t h e   s u r f a c e   h a r d n e s s   i s   m o r e   t h a n   H R C   6 0 .   A f t e r   t h e   s p r a y   w e l d i n g   t e c h n o l o g y ,   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e   s h o u l d   b e   g r i n d i n g   p r o c e s s e d .   A f t e r   t h e s e   p r o c e s s i n g ,   t h e   w e a r   r e s i s t a n c e   a n d   c o r r o s i o n   r e s i s t a n c e   o f   t h e   p l u n g e r   a r e   i m p r o v e d   e v i d e n t l y .     3 . 2 .   W h e n   C r o s s h e a d ,   P l u n g e r ,   T e n s i o n   R o d   a n d   P l u n g e r   H e a d   R e c i p r o c a t e   t h e i r   C o n c e n t r i c i t y   w i t h   C y l i n d e r     C r o s s h e a d   a n d   t e n s i o n   r o d   a r e   c o n n e c t e d   b y   t h r e a d ,   p l u n g e r   h e a d   a n d   p l u n g e r   a r e   c o n n e c t e d   b y   t h r e a d ,   a n d   p l u n g e r   h e a d   a n d   t e n s i o n   r o d   a r e   c o n n e c t e d   b y   s p h e r i c a l   h i n g e .   A l l   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       R e s e a r c h   o n   t h e   R e c i p r o c a t i n g   S e a l i n g   o f   F r a c t u r i n g   P u m p   ( W e i   B i n g   Z h u )   5 0 1 t h e s e   p a r t s   a s   a   w h o l e   h a v e   a   r e c i p r o c a t i n g   m o t i o n .   T h e i r   p u b l i c   a x i s   s h o u l d   b e   c o i n c i d e n c e   w i t h   t h e   p u b l i c   a x i s   o f   c r o s s h e a d   a n d   c y l i n d e r ,   o t h e r w i s e ,   t h e   s e a l i n g   r i n g s   w i l l   b e   w o r n   p a r t i a l l y ,   a n d   l o s e   e f f i c a c y .     3 . 3 .   M a t e r i a l s   o f   S e a l i n g   R i n g   T h e   m a t e r i a l   p e r f o r m a n c e   o f   s e a l i n g   r i n g   i s   t h e   k e y   c o n d i t i o n   o f   a p p l i c a t i o n   s c o p e   a n d   i m p o r t a n t   f a c t o r   o f   l i f e t i m e .   T h e   f a i l u r e   m o d e s   o f   s e a l i n g   r i n g   o f   O P I - 1 8 0 0 A W S   f r a c t u r i n g   p u m p   a r e   p e r m a n e n t   d e f o r m a t i o n ,   p a r t i a l   w e a r ,   b u r n ,   a b r a s i v e   w e a r   a n d   f a t i g u e   w e a r ,   e t c   [ 5 ] .   B u r n s   c a u s e d   b y   o v e r h e a t   a r e   m a i n   f a i l u r e   r e a s o n s   o f   t h e   s e a l i n g   r i n g s ,   a n d   b u r n s   w i l l   m a k e   t h e   s e a l   i m m e d i a t e l y   l o s e   w o r k i n g   a b i l i t y ,   w h i l e   o t h e r   f a i l u r e   m o d e s   r e s u l t i n g   i n   l o s s   o f   s e a l i n g   c a p a b i l i t y   i s   a   g r a d u a l   a c c u m u l a t i o n   p r o c e s s .   S o   w e   m u s t   c h o o s e   t h e   r u b b e r   w i t h   g o o d   h e a t   r e s i s t a n c e   a s   t h e   m a t e r i a l   o f   s e a l i n g   r i n g .   T h e   o r i g i n a l   m a t e r i a l   o f   s e a l i n g   r i n g   i s   s i n g l e   c l o t h   r u b b e r ,   i t s   w e a r   r e s i s t a n c e ,   p r e s s u r e   r e s i s t a n c e ,   h e a t   r e s i s t a n c e   a n d   c o r r o s i o n   r e s i s t a n c e   a r e   p o o r ,   s o   t h e   l i f e t i m e   o f   s e a l i n g   r i n g s   w a s   s h o r t .   T h e   n e w   s e a l i n g   r i n g s   a r e   m a d e   o f   p o l y u r e t h a n e   r u b b e r   a n d   f i l l e d   P T F E   ( f i l l e d   w i t h   b r o n z e   p o w d e r ) ,   w h i c h   a r e   u s e d   t h r o u g h   i n t e r a c t i v e   p e r m u t a t i o n   a n d   c o m b i n a t i o n .   P o l y u r e t h a n e   r u b b e r   h a s   g o o d   w e a r   r e s i s t a n c e ,   p r e s s u r e   r e s i s t a n c e ,   c o r r o s i o n   r e s i s t a n c e ,   h e a t   r e s i s t a n c e   a n d   a g e i n g   r e s i s t a n c e ,   a s   w e l l   a s   h a s   h i g h   b r e a k i n g   s t r e n g t h ,   g o o d   a i r   p e r m e a b i l i t y   a n d   e l a s t i c i t y .   F i l l e d   P T F E   h a s   t h e   c h a r a c t e r i s t i c   o f   s t r o n g   b e a r i n g   c a p a c i t y ,   g o o d   r e s i s t a n c e   o f   h i g h   a n d   l o w   t e m p e r a t u r e ,   s t r o n g   r e s i s t a n c e   o f   o i l   a n d   c o r r o s i o n ,   a n t i - a g i n g ,   s m a l l   f r i c t i o n   c o e f f i c i e n t   a n d   g o o d   s e l f - l u b r i c a t i n g   p r o p e r t y .   C o m b i n a t i o n   u s e   o f   t h e s e   t w o   s e a l i n g   r i n g s   w i l l   h a v e   b e t t e r   p e r f o r m a n c e   a n d   l o n g e r   l i f e t i m e   [ 6 ] .     3 . 4 .   A b r a s i v e   W e a r   o f   S e a l i n g   R i n g   T h e   a b r a s i v e   w e a r   o f   s e a l i n g   r i n g   i s   a l s o   a n   i m p o r t a n t   f a c t o r   i n   f a i l u r e .   U n d e r   t h e   a c t i o n   o f   w o r k i n g   p r e s s u r e ,   t h e   V - s h a p e d   r u b b e r   s e a l i n g   r i n g s   h a v e   d e v i a t i o n   e f f e c t   [ 7 ] ,   [ 8 ] .   T h a t   i s ,   t h e   l i p   o f   t h e   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g s   w i l l   d e p a r t   f r o m   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e ,   s o   a b r a s i v e   w i l l   e n t e r   t h e   p l u n g e r   s e a l i n g   f r i c t i o n   p a i r ,   e s p e c i a l l y   i n   t h e   s u c t i o n   s t r o k e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p .   B e c a u s e ,   d u r i n g   t h e   d i s c h a r g e   p r o c e s s ,   t h e   p l u n g e r   p u s h e s   t o   c y l i n d e r ,   a n d   t h e   c o n t a c t i n g   s t r e s s   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   s e a l s   i s   v e r y   l a r g e ,   a b r a s i v e   i s   n o t   e a s y   t o   e n t e r .   B u t   i n   t h e   s u c t i o n   p r o c e s s ,   t h e   c o n t a c t i n g   s t r e s s   i s   s m a l l ,   a b r a s i v e   i s   e a s y   t o   e n t e r .   I n   o r d e r   t o   r e d u c e   a b r a s i v e   w e a r   a n d   i m p r o v e   t h e   l i f e t i m e   o f   p l u n g e r   a n d   s e a l s ,   t h e   a b r a s i v e   m e d i a   s h o u l d   b e   p r e v e n t e d   f r o m   e n t e r i n g   t h e   g a p   o f   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   p a i r s   a s   f a r   a s   p o s s i b l e .       4 .     L u b r i c a t i o n   M e c h a n i s m   o f   P l u n g e r   S e a l   F r i c t i o n   P a i r   S i t e   i n v e s t i g a t i o n   i n d i c a t e s   t h a t ,   w h e n   t h e r e   i s   n o   l u b r i c a t i n g   o i l ,   t h e   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g s   w i l l   f a i l   d u e   t o   o v e r h e a t i n g   i n   a   f e w   m i n u t e s ,   b u t   u n d e r   g o o d   f o r c e d   l u b r i c a t i o n   c o n d i t i o n ,   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   s e a l i n g   r i n g s   w i l l   r e a c h   4 0 - 5 0   h o u r s .   O b v i o u s l y ,   g o o d   f o r c e d   l u b r i c a t i o n   i s   g o o d   f o r   i m p r o v i n g   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   r i n g s .   A c c o r d i n g   t o   t h e   w o r k i n g   p r o p e r t y ,   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r   i s   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g ,   i t s   w o r k i n g   m e d i u m   h a s   c e r t a i n   v i s c o s i t y ,   f o r   e x a m p l e ,   w o r k i n g   m e d i u m   i s   a c i d   l i q u i d ,   l u b r i c a t i n g   m e d i u m   i s   l u b r i c a t i n g   o i l .   I f   c o n v e r g e n t   o i l   w e d g e   c a n   b e   f o r m e d ,   t h e   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n   w i l l   b e   f o r m e d .   F i n i t e   E l e m e n t   A n a l y s i s   [ 7 ]   h a s   s h o w n   t h a t ,   d u r i n g   t h e   s u c t i o n   s t r o k e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p ,   u n d e r   t h e   a c t i o n   o f   w o r k i n g   p r e s s u r e ,   t h e   V - s h a p e d   r u b b e r   s e a l i n g   r i n g   h a s   d e v i a t i o n   e f f e c t ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   2 .   T h a t   i s ,   b e c a u s e   o f   s t r e t c h i n g ,   t h e   l i p   o f   t h e   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g   w i l l   d e p a r t   f r o m   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e ,   s o   c o n v e r g e n t   w e d g e   i s   f o r m e d ,   w o r k i n g   m e d i u m   i s   b r o u g h t   i n t o   t h e   s e a l i n g   s u r f a c e ,   a n d   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n   a r e   s a t i s f i e d ,   s o   o i l   f i l m   i s   f o r m e d ,   w h i c h   i s   c a l l e d   l u b r i c a t i o n   o f   m e d i u m .   A t   t h e   b a c k   o f   t h e   s e a l i n g ,   b e c a u s e   o f   t h e   v e l o c i t y   d i r e c t i o n   o f   t h e   p l u n g e r ,   c o n v e r g e n t   w e d g e   c a n   n o t   b e   f o r m e d .   D u r i n g   t h e   d i s c h a r g e   s t r o k e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   3 ,   d e p e n d i n g   o n   t h e   p r e - d e s i g n   o f   r o u n d   c o r n e r s   o r   d e f o r m a t i o n   a t   t h e   s e a l   b a c k ,   c o n v e r g e n t   w e d g e   i s   f o r m e d ,   l u b r i c a t i o n   o i l   i s   b r o u g h t   i n t o   t h e   s e a l i n g   s u r f a c e ,   a n d   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n   a r e   s a t i s f i e d ,   s o   o i l   f i l m   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   t h e   s e a l s   i s   f o r m e d ,   w h i c h   i s   c a l l e d   f o r c e d   l u b r i c a t i o n .   S o ,   d u r i n g   t h e   d i s c h a r g e   a n d   s u c t i o n   s t r o k e s   o f   f r a c t u r i n g   p u m p ,   t h e   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   f r i c t i o n   p a i r   c a n   m e e t   t h e   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n .   A   c e r t a i n   t h i c k n e s s   o f   o i l   f i l m   c a n   b e   f o r m e d   a n d   m a i n t a i n e d   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   V - s h a p e d   s e a l i n g   i n t e r f a c e ,   w h i c h   c a n   l u b r i c a t e   s e a l i n g   p a i r ,   r e d u c e   f r i c t i o n   a n d   i m p r o v e   l i f e t i m e .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 9 9     5 0 4   5 0 2 h h u Lu b r i c a t i o n   o i l S e a l   b a c k S e a l   l i p P l u n g e r     F i g u r e   2 .   S u c t i o n   s t r o k e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p                         F i g u r e   3 .   D i s c h a r g e   s t r o k e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p       5 .   A x i a l   P r e s s u r e   D i s t r i b u t i o n   o f   P l u n g e r   S e a l   P a i r   5 . 1 .   T h e o r e t i c a l   A n a l y s i s   o n   A x i a l   P r e s s u r e   D i s t r i b u t i o n   o f   V - S h a p e d   S e a l   A s s u m e   t h a t   V - s h a p e d   s e a l s   h a v e   s u f f i c i e n t   r i g i d i t y ,   t h e   d e f o r m a t i o n   o f   s e a l i n g   r i n g   c a u s e d   b y   l i q u i d   p r e s s u r e   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   s e a l i n g   r i n g s   i s   v e r y   s m a l l .   A s s u m e   t h a t   t h e   c i r c u m f e r e n t i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   i s   u n i f o r m ,   s o   t h e   g a p   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   t h e   i n n e r   s u r f a c e   o f   s e a l i n g   r i n g s   i s   c o n c e n t r i c   c y l i n d e r   r i n g ,   a c c o r d i n g   t o   l i t e r a t u r e   [ 9 ] ,   t h e   a x i a l   p r e s s u r e   c a n   b e   e x p r e s s e d   w i t h   a   f o r m u l a   b e l o w :       - = 3 2 2 1 1 2 u h Q h u d x d p h                                                                                                                                                                                                                                       ( 1 )     w h e r e :     p :             a x i a l   p r e s s u r e   h :             l i q u i d   v i s c o s i t y   u :           r e l a t i v e   s p e e d   o f   r e c i p r o c a t i n g   m o t i o n   h :             t h i c k n e s s   o f   l i q u i d   f i l m   Q :           f l o w   o f   p e r   u n i t   c i r c u m f e r e n c e   x :           d i s t a n c e   a l o n g   t h e   s e a l s     A c c o r d i n g   t o   E q u a t i o n   1 ,   w i t h   d e s i g n e d   e q u i p m e n t ,   c e r t a i n   p r e s s u r e   a n d   m e d i u m ,   t h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   i s   l i n e a r .   A c t u a l l y ,   t h e   a s s u m p t i o n s   a b o v e   a r e   f a r   w a y   f r o m   t h e   a c t u a l   w o r k i n g   c o n d i t i o n s ,   o n   o n e   h a n d   f r o m   t h e   v i e w   o f   m a t e r i a l ,   V - s h a p e d   s e a l s   h a v e   l o w   r i g i d i t y   a n d   t h e   l a r g e   d e f o r m a t i o n   w i l l   e m e r g e d   f r o m   l i q u i d   p r e s s u r e ,   a n d   h i g h   p r e s s u r e   g e n e r a t e   l a r g e   d e f o r m a t i o n ,   s o   t h e   g a p   b e t w e e n   t h e   i n n e r   s u r f a c e   o f   s e a l i n g   r i n g   a n d   p l u n g e r   c a n   n o t   b e   p a r a l l e l ,   a n d   t h e   t h i c k n e s s   o f   h y d r o d y n a m i c   f i l m   b e t w e e n   s e a l i n g   r i n g   a n d   p l u n g e r   i s   c h a n g i n g   i n   a x i a l   d i r e c t i o n .   O n   t h e   o t h e r   h a n d ,   t h e   p l u n g e r   i s   p r o d u c e d   b y   m a c h i n i n g ,   t u r n i n g   o r   g r i n d i n g   w i l l   l e a v e   m a r k s   o n   t h e   s u r f a c e   o f   t h e   p l u n g e r .   S i m u l t a n e o u s l y ,   t h e   d i f f e r e n c e   o f   r o t a t i o n a l   s p e e d ,   f e e d i n g   a n d   g r a n u l a r i t y   o f   g r i n d i n g   w h e e l   w i l l   g e n e r a t e   d i f f e r e n t   r o u g h n e s s   o n   t h e   s u r f a c e   o f   p l u n g e r .   F r o m   t h e   v i e w   o f   m i c r o s c o p i c   p o i n t ,   d i f f e r e n t   s h a p e   w a v e   r i d g e   a n d   t r o u g h   a r e   g e n e r a t e d   o n   t h e   s u r f a c e   o f   p l u n g e r ,   a n d   t h e   d i s t r i b u t i o n   o f   t r o u g h s   i s   i r r e g u l a r ,   t h e   c h a n n e l   o f   t r o u g h s   w i l l   b e   f o r m e d   o n   t h e   p l a c e   w h e r e   t r o u g h s   c o n t a c t .   W h e n   i n s t a l l i n g   s e a l i n g   r i n g s ,   i n i t i a l   c o n t a c t i n g   s t r e s s   p r o d u c e d   b y   e x t r u s i o n   a n d   i n t e r f e r e n c e   p r e s s   t h e   s e a l i n g   r i n g   o n   t h e   s u r f a c e   o f   p l u n g e r ,   t h e n ,   a f t e r   h a v i n g   e n o u g h   c o n t a c t i n g   s t r e s s ,   t h e   m a t e r i a l   c a n   b e   p r e s s e d   i n t o   t r o u g h   t o   s t o p   l e a k a g e   f r o m   t h e   c h a n n e l   o f   t r o u g h s .   W h e n   s e a l i n g   r i n g   w o r k s ,   t o   g e t t i n g   t h e   p u r p o s e   o f   s e a l i n g   a n d   g u a r a n t e e i n g   l u b r i c a t i o n   a n d   d r o p p i n g   t e m p e r a t u r e   t o   e x t e n d i n g   l i f e t i m e   o f   s e a l s ,   t h e   g e n e r a l   l e a k a g e   r a t e   s h o u l d   b e   c o n t r o l l e d   i n   5 - 8   d r o p s   p e r   m i n u t e .   S o ,   i n   n o r m a l   w o r k i n g   c o n d i t i o n ,   t h e   c o n t a c t i n g   b e t w e e n   s e a l s   a n d   t h e   p l u n g e r   c a n   n o t   f i l l   a l l   t r o u g h s ,   t h e   c h a n n e l s   o f   t r o u g h s   a r e   a l w a y s   e x i s t e d .   W h e n   t h e   p l u n g e r   i s   s t a t i o n a r y   a n d   t h e   c y l i n d e r   h a s   p r e s s u r e ,   t h e   l i q u i d   w i l l   p e r m e a t e   f r o m   t h e s e   c h a n n e l s .   A s   f o r   m u l t i p l e   s e a l i n g   r i n g s ,   f i r s t   o f   a l l   l i q u i d   w i l l   p e r m e a t e   i n t o   t h e   g a p   o n   t h e   h i g h   p r e s s u r e   s i d e   b e t w e e n   t h e   f i r s t   a n d   t h e   s e c o n d   s e a l i n g   r i n g ,   a t   t h e   b e g i n n i n g ,   t h i s   g a p   h a s   n o   p r e s s u r e .   B u t   w h e n   t h e   p e r m e a t i n g   l i q u i d   f i l l s   t h i s   p l a c e ,   t h e   p r e s s u r e   w i l l   f o r m ,   a n d   t h e   p r e s s u r e   w i l l   b e   i n c r e a s e d   b e c a u s e   o f   t h e   c o n t i n u i n g   p e r m e a t i n g   c a u s e d   b y   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e ,   s o   t h e   p r e s s u r e   i n   t h e   c h a n n e l   o f   t r o u g h s   i s   h i g h ,   t h e n   t h e   f i l l i n g   f r o m   s e a l s   t o   t r o u g h s   i s   d e c r e a s e d   a n d   t h e   c h a n n e l   i s   i n c r e a s e d .   W h e n   c o n t a c t i n g   s t r e s s   i s   d e c r e a s e d ,   t h e   p r e s s u r e   i n   c y l i n d e r   c a n   b e   a l m o s t   c o m p l e t e l y   t r a n s f e r r e d   t o   t h e   g a p   b e t w e e n   t h e   f i r s t   a n d   t h e   s e c o n d   s e a l i n g   r i n g   o n   t h e   h i g h   p r e s s u r e   s i d e ,   a n d   t h i s   p r e s s u r e   i s   a l m o s t   e q u a l   t o   s e a l i n g   p r e s s u r e .   T h e   p e r m e a t i n g   l i q u i d   f r o m   t h e   l a s t   s e a l i n g   r i n g   ( n e a r   t h e   a i r   s i d e )   c a n   n o t   b e   c o l l e c t e d ,   b e c a u s e   t h e   o u t   s i d e   o f   t h i s   s e a l   i s   a i r ,   a n d   t h e   p r e s s u r e   i n   c h a n n e l   o f   t r o u g h s   c a n   n o t   b e   i n c r e a s e d ,   s o   t h e   c h a n n e l   w i l l   n o t   b e   i n c r e a s e d ,   t h e   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   p r o d u c e d   b y   r e s i s t a n c e   w i l l   n o t   b e   e l i m i n a t e d .   T h e   b i g g e s t   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   e x i s t s   i n   l a s t   s e a l i n g   r i n g .   W h e n   t h e   p l u n g e r   m o v e s ,   d u r i n g   t h e   d i s c h a r g e   h h u S e a l   b a c k S e a l   l i p P l u n g e r W o r k i n g   m e d i u m Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L K O M N I K A     I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0       R e s e a r c h   o n   t h e   R e c i p r o c a t i n g   S e a l i n g   o f   F r a c t u r i n g   P u m p   ( W e i   B i n g   Z h u )   5 0 3 s t r o k e ,   t h e   t r o u g h s   s o m e t i m e s   c o m m u n i c a t e ,   a n d   s o m e t i m e s   s e p a r a t e .   D u e   t o   t h e   d y n a m i c   p r e s s u r e   o i l   f i l m ,   c o m m u n i c a t i n g   b e c o m e s   t h e   m a j o r i t y .   T h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   i n w a r d   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g s   a l m o s t   h a s   n o   p r e s s u r e   r e d u c t i o n ,   t h e   b i g g e s t   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   e x i s t s   i n   l a s t   s e a l i n g   r i n g .   S o ,   w h e n   t h e   w o r k i n g   p r e s s u r e   i s   h i g h ,   m u l t i t u d e   s e a l i n g   r i n g s   c a n   n o t   w i t h s t a n d   t h e   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   e q u a l l y .     5 . 2 .   A x i a l   P r e s s u r e   T e s t i n g   o f   V - S h a p e d   S e a l   I n   o r d e r   t o   t e s t   t h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g s ,   a   t e s t i n g   s y s t e m   w a s   d e s i g n e d ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   1 .   T h r o u g h   t h e   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e   1 1   i n   t h e   p l u n g e r ,   t h e   p r e s s u r e   i s   e l i c i t e d ,   a n d   c o n n e c t e d   w i t h   B P 4 - 6 0 0   s e m i c o n d u c t o r   s t r a i n   p r e s s u r e   s e n s o r .   I n   o r d e r   t o   e n s u r e   t e s t i n g   a c c u r a c y ,   t h e   d i a m e t e r   o f   t h e   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e   i s   0 . 2   m m .   P e r f o r m a n c e   i n d e x e s   o f   t h e   s e n s o r   a r e ,   n o n l i n e a r i t y   e r r o r   i s   l e s s   t h a n   0 . 3 5 % ,   h y s t e r e s i s   e r r o r   i s   l e s s   t h a n   0 . 0 4 % ,   n o n - r e p e a t i n g   e r r o r   i s   l e s s   t h a n   0 . 1 5 % ,   o u t p u t   s e n s i t i v i t y   i s   b i g g e r   t h a n   3 9   m v / v .   W i t h   n o   a m p l i f y i n g ,   t h e   t e s t i n g   p r e s s u r e   i s   r e c o r d e d   b y   S C - 1 6   l i g h t   o s c i l l o s c o p e   [ 1 0 ] .   I f   t h e r e   i s   a i r   i n   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e ,   d y n a m i c   p r e s s u r e   r e s p o n s e   w i l l   v a r y   g r e a t l y   a n d   d i s t o r t i o n   w i l l   b e   s e r i o u s .   T h e r e f o r e ,   b e f o r e   i n s t a l l i n g   t h e   p r e s s u r e   s e n s o r ,   t h e   a i r   i n   t h e   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e   s h o u l d   b e   d r a i n e d .   B e c a u s e   t h e   V - s h a p e d   s e a l   i s   s t a t i o n a r y ,   w h e n   t h e   t e s t i n g   p r e s s u r e   h o l e   i n   t h e   p l u n g e r   m o v e s   a   s t r o k e ,   t h e   p r e s s u r e   s e n s o r   w i l l   g e t   t h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   p l u n g e r   s e a l   f r i c t i o n   p a i r .   I n   t h e   b a c k   a n d   f o r t h   s t r o k e s ,   t h e   p r e s s u r e - r i s e   s p o t   i n   t h e   c y l i n d e r   a n d   t h e   p o i n t   w h e r e   p l u n g e r   l e a v i n g   t h e   s e a l i n g   s u r f a c e   t o   a t m o s p h e r i c   s i d e   c a n   b e   d e t e r m i n e d   t h r o u g h   a n a l y s i s .   T h e   p r e l o a d   c a u s e d   b y   b a c k   p r e s s u r e   c a p   c a n   n o t   b e   t o o   l a r g e ,   o t h e r w i s e ,   a l t h o u g h   t h e   l e a k a g e   i s   r e d u c e d ,   b u t   t h e   p r e - r a d i a l   d e f o r m a t i o n   o f   s e a l s   w i l l   a c c e l e r a t e   t h e   w e a r   o f   s e a l s   a n d   r e d u c e   t h e   l i f e t i m e   o f   s e a l s .   T h e   m a t e r i a l s   o f   s e a l i n g   r i n g s   a r e   V - s h a p e d   c l o t h   r u b b e r   a n d   V - s h a p e d   P T F E .   T h e   i n t e r n a l   d i a m e t e r   o f   t h e s e   t w o   k i n d s   o f   s e a l i n g   r i n g s   i s   f 1 0 1 . 6   m m ,   t h e   o u t e r   d i a m e t e r   i s   f 1 2 7   m m ,   t h e   w o r k i n g   l i q u i d   i s   w a t e r ,   t h e   r e c i p r o c a t i n g   s p e e d   o f   p l u n g e r   i s   2 . 2 1   m / s .   A d j u s t   t h e   t h r o t t l e   v a l v e ,   s o   t h a t   t h e   d i s c h a r g e   p r e s s u r e   r e s p e c t i v e l y   i s   3 0   M P a ,   4 0   M P a ,   6 0   M P a ,   8 0   M P a ,   a n d   w e   c a n   g e t   t h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   s e a l i n g   r i n g s ,   a s   s h o w n   i n   F i g u r e   4   a n d     F i g u r e   5 .         F i g u r e   4 .   A x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   P T F E   s e a l   F i g u r e   5 .   A x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   r u b b e r                                                               5 . 3 .   I n f l u e n c e   o f   A x i a l   P r e s s u r e   o n   F a i l u r e   a n d   N u m b e r   o f   S e a l   R i n g   W e a r   a n d   f a t i g u e   a r e   t h e   m a i n   r e a s o n s   o f   s e a l i n g   f a i l u r e .   W e a r   i s   r e l a t e d   t o   t h e   r o u g h n e s s   o f   t h e   p l u n g e r   s u r f a c e ,   l u b r i c a t i o n   a n d   c o o l i n g .   W h e n   t h e   h y d r o d y n a m i c   o i l   f i l m   i s   e x i s t e d   a n d   t h i c k ,   w e a r   c a n   n o t   e a s i l y   h a p p e n .   F a t i g u e   d a m a g e   i s   t h e   r e s u l t   o f   h i g h   a n d   l o w   p r e s s u r e   p e r i o d i c   f o r c i n g ,   a n d   t h e   a l t e r n a t e   c o n t a c t i n g   o f   w a v e   r i d g e   a n d   t r o u g h   b e t w e e n   s e a l i n g   r i n g   a n d   p l u n g e r   s u r f a c e .   T h e   p l a s t i c   d e f o r m a t i o n   i s   p r o d u c e d   i n   t h e   s p a c e   w h e r e   s e a l i n g   r i n g   c o n t a c t s   w i t h   w a v e   r i d g e ,   a n d   s h i f t e d   t o   a d j a c e n t   t r o u g h s .   B e c a u s e   o f   t h e   a l t e r n a t e   e x i s t e n c e   o f   w a v e   r i d g e   a n d   t r o u g h   a n d   t h e   m o t i o n   o f   p l u n g e r ,   t h e   m a t e r i a l   d e f o r m s ,   t r a n s f e r s ,   a n d   f i n a l l y   f a l l   s o f f   f r o m   t h e   b o d y   d u e   t o   t h e   w e a r .   D u r i n g   i t s   d i s c h a r g e   s t r o k e ,   t h e   w h o l e   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   o c c u r s   o n   t h e   l a s t   r i n g ,   t h i s   i n d i c a t e s   t h a t   t r o u g h   c h a n n e l   i s   o n l y   s q u e e z e d   b y   t h e   o u t m o s t   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g   t o   p r e v e n t   l e a k a g e ,   a t   t h e   s a m e   t i m e ,   t h e   h y d r o d y n a m i c   o i l   f i l m   o n   V - s h a p e d   s e a l i n g   l i p   i s   v e r y   t h i n ,   t h e   p l a s t i c   d e f o r m a t i o n   p r o d u c e d   b y   e x t r u s i o n   i s   l a r g e .   D u r i n g   i t s   s u c t i o n   s t r o k e ,   t h e   p r e s s u r e   i n   t h e   c y l i n d e r   i s   l o w ,   t h e   h y d r o d y n a m i c   o i l   f i l m   b e t w e e n   t h e   s e a l i n g   r i n g   a n d   p l u n g e r   i s   n e a r   z e r o ,   s o   t h e   p o r t i o n   o f   e a c h   l i p   i s   s q u e e z e d   i n t o   t r o u g h   c h a n n e l .   B u t   t h e   p r e s s u r e   c a u s e d   b y   t h e   b a c k   p r e s s i n g   c a p   c a n   n o t   b e   e v e n l y   t r a n s f e r r e d   t o   e a c h   r i n g ,   t h e   c o m p r e s s i v e   s t r e s s   o f   t h e   o u t m o s t   0 5 0 1 0 0 0 6 1 2 1 8 P   ( M P a ) X   ( m m ) 0 5 0 1 0 0 0 6 1 2 1 8 P   ( M P a ) X   ( m m ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                      I S S N :   1 6 9 3 - 6 9 3 0   T E L K O M N I K A     V o l .   1 0 ,   N o .   3 ,     S e p t e m b e r   2 0 1 2   :     4 9 9     5 0 4   5 0 4 r i n g   i s   b i g g e s t .   T h e r e f o r e   t h e   o u t m o s t   r i n g   i s   t h e   m o s t   o n e   s e r i o u s l y   s q u e e z e d   i n t o   t h e   t r o u g h   c h a n n e l   t h a n   o t h e r s ,   t h e   o u t m o s t   o n e   h a s   m o r e   f a t i g u e   a n d   w e a r   i n   w o r k i n g   p r o c e s s   a n d   m o r e   e a s i l y   f a i l s   t h a n   m i d d l e   o n e s .   A c t u a l l y ,   t h e   s a m e   s i t u a t i o n   i s   p r o v e d   t h r o u g h   t h e   i n f o r m a t i o n   c o l l e c t e d   f r o m   t h e   u s e r s .   W h e n   m i d d l e   o n e s   d i s c h a r g e   l i q u i d ,   b e c a u s e   t h e   o i l   f i l m   h a s   l a r g e   p r e s s u r e   a n d   h i g h   t h i c k n e s s ,   t h e i r   f i l l i n g   c o n t e n t   i n   t r o u g h s   a r e   s m a l l   a s   s a m e   a s   t h e i r   w e a r .   D u r i n g   s u c t i o n   s t r o k e ,   d u e   t o   t h e   t h i c k n e s s   o f   o i l   f i l m   i s   c l o s e   t o   z e r o ,   t h e   p o r t i o n   t h a t   s q u e e z e d   i n t o   t r o u g h s   i s   l a r g e ,   s o   t h e   w e a r   o n   t h e   m i d d l e   r i n g s   h a p p e n   i n   t h e   s u c t i o n   s t r o k e .   F r o m   t h e   d i s t r i b u t i o n   c u r v e   o f   s e a l i n g   a x i a l   p r e s s u r e ,   w e   c a n   g e t   t h a t ,   t h e   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   i n   e v e r y   V - s h a p e d   s e a l i n g   r i n g   i s   d i f f e r e n t ,   i n   t h e   o u t m o s t   s e a l i n g   r i n g   i s   l a r g e s t .   I n c r e a s i n g   o r   d e c r e a s i n g   t h e   n u m b e r   o f   r i n g s   c a n   n o t   c h a n g e   t h e   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   w h i c h   t h e   o u t m o s t   r i n g   b e a r s ,   t h e   p r e s s u r e   i s   h i g h e r ,   t h e   l i f e t i m e   o f   t h e   m o s t   o u t s i d e   r i n g   i s   s h o r t e r .   J u s t   f r o m   t h e   e f f e c t i v e   s e a l i n g ,   f e w e r   s e a l i n g   r i n g s   c a n   a c h i e v e ,   b u t   i n   a c t u a l   a p p l i c a t i o n s ,   w h e n   t h e   s e a l i n g   p r e s s u r e   i s   h i g h ,   a p p r o p r i a t e l y   i n c r e a s i n g   t h e   n u m b e r   o f   t h e   s e a l i n g   r i n g   h a s   a   c e r t a i n   e f f e c t   t o   e x t e n d   t h e   w h o l e   l i f e t i m e   o f   s e a l .   T h e   a u t h o r   t h i n k   t h a t   w h e n   t h e   o u t m o s t   f a i l s ,   t h e   s e c o n d   o u t m o s t   o n e   b e a r s   t h e   h i g h e s t   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e ,   s o   f o r   t h e   s a m e   w o r k i n g   c o n d i t i o n   a n d   s a m e   s e a l i n g   r i n g s ,   t h e   w h o l e   l i f e t i m e   w i l l   b e   i m p r o v e d   w h e n   t h e   n u m b e r   o f   r i n g s   i n c r e a s e .           6 .     C o n c l u s i o n   P e r f o r m a n c e   a n d   s e r v i c e   l i f e t i m e   o f   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   o f   f r a c t u r i n g   p u m p   d e p e n d s   o n   s u r f a c e   q u a l i t y   o f   p l u n g e r ,   t h e   m a t e r i a l   a n d   s t r u c t u r e   s i z e   o f   s e a l i n g   r i n g ,   a n d   m a n u f a c t u r i n g   p r e c i s i o n   o f   b o x   a n d   r e l a t e d   p a r t s .   T h e   d e s i g n   o f   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   s h o u l d   a d a p t   t o   c o m p l e x   c o n d i t i o n s   a n d   a l s o   h a v e   g o o d   p e r f o r m a n c e   a n d   l o n g   l i f e t i m e .   D u r i n g   t h e   d i s c h a r g e   a n d   s u c t i o n   s t r o k e s   o f   f r a c t u r i n g   p u m p ,   t h e   r e c i p r o c a t i n g   s e a l i n g   f r i c t i o n   p a i r   m e e t s   t h e   c o n d i t i o n s   o f   h y d r o d y n a m i c   l u b r i c a t i o n ,   a   c e r t a i n   t h i c k n e s s   o f   o i l   f i l m   c a n   b e   f o r m e d   a n d   m a i n t a i n e d   b e t w e e n   t h e   p l u n g e r   a n d   V - s h a p e d   s e a l i n g   i n t e r f a c e ,   w h i c h   c a n   l u b r i c a t e   s e a l i n g   p a i r ,   r e d u c e   f r i c t i o n   a n d   i m p r o v e   l i f e t i m e .   T h e   a x i a l   p r e s s u r e   d i s t r i b u t i o n   o f   t h e   V - s h a p e d   s e a l i n g   h a s   b e e n   g a i n e d   b y   e x p e r i m e n t a l   t e s t i n g .   T h e o r e t i c a l   a n a l y s i s   a n d   e x p e r i m e n t a l   s t u d i e s   h a v e   s h o w n   t h a t ,   w h e n   t h e   p l u n g e r   o f   f r a c t u r i n g   p u m p   h a s   r e c i p r o c a t i n g   m o t i o n ,   i n   t h e   w o r k i n g   s c o p e   o f   s e a l i n g   r i n g ,   t h e   b i g g e s t   p r e s s u r e   d i f f e r e n c e   h a p p e n s   i n   t h e   o u t m o s t   s e a l   r i n g ,   a n d   h a s   a   s h a r p   d e c l i n e   i n   t h e   s m a l l   s e c t i o n   n e a r   t h e   a i r   s i d e .   T h i s   m e a n s   t h a t ,   t h i s   k i n d   o f   s e a l i n g   s t r u c t u r e   o f   f r a c t u r i n g   p u m p   i s   s u i t a b l e   f o r   h i g h e r   p r e s s u r e   s e a l i n g ,   a n d   n o t   s u i t a b l e   f o r   l o w   p r e s s u r e   s e a l .       A c k n o w l e d g m e n t s   T h i s   w o r k   w a s   s u p p o r t e d   i n   p a r t   b y   N S F C   u n d e r   G r a n t   N o s .   5 1 0 0 5 1 8 8 ,   T r a i n i n g   F u n d   o f   S i c h u a n   A c a d e m i c   a n d   T e c h n i c a l   L e a d e r   u n d e r   G r a n t   N o s .   1 2 2 0 2 4 6 2   a n d   t h e   K e y   S c i e n t i f i c   R e s e a r c h   F u n d   o f   S i c h u a n   P r o v i n c e   E d u c a t i o n   D e p a r t m e n t   N o s .   1 2 Z A 1 6 8 .       R e f e r e n c e s   [ 1 ]     H   X   W a n g .   Pr i n c i p l e s   o f   h y d r a u l i c   f r a c t u r i n g .   B e i j i n g :   P e t r o l e u m   I n d u s t r y   Pr e s s .   1 9 8 7 .   [ 2 ]     H   W   W a n g ,   D   G   X u .   O i l   d r i l l i n g   e q u i p m e n t ,   t o o l   a n d   a c c e s s o r i e s .   B e i j i n g :   P e t r o l e u m   I n d u s t r y   Pr e s s .   1 9 9 4 .   [ 3 ]     T   H   G u a n g ,   D   T   W a n g .   Se a l   u s e r ' s   m a n u a l .   B e i j i n g :   M e c h a n i c a l   I n d u s t r y   Pr e s s .   1 9 9 3 .   [ 4 ]     Z   L   Z h a n g ,   Y   T   Z h a n g .   D e v e l o p m e n t   o f   m o d e l   R ST 2 0 0   p l u n g e r / r o d   s e a l i n g   m e m b e r   t e s t   s t a n d .   F i e l d   Eq u i p m e n t .   2 0 0 0 ;   4 :   2 7 - 2 9 .   [ 5 ]     Z   L   Z h a n g ,   W   Z h u .   F a i l u r e   a n a l y s i s   o f   t h e   p l u n g e r   o f   p l u n g e r   p u m p   O PI - 1 8 0 0 A W S .   J o u r n a l   o f   Xi H u a   U n i v e r s i t y   ( N a t u r a l   S c i e n c e   Ed i t i o n ) .   2 0 0 5 ;   5 :   2 6 - 2 8 .   [ 6 ]     J . F   l i ,   W   Z h a n g .   r e v i e w   o f   r e c i p r o c a l   p a c k i n g   m a t e r i a l   a n d   i t s   f o r e c a s t .   Pe t r o l e u m   M a c h i n e r y .   1 9 9 2 ;   1 2 :   4 8 - 5 2 .   [ 7 ]     W   Z h u .   F i n i t e   e l e m e n t   a n a l y s i s   o f   s e a l i n g   r i n g   i n   p l u n g e r   p u m p s .   Si c h u a n   U n i v e r s i t y   o f   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y .     2 0 0 4 ;   1 :   1 7 - 1 9 .   [ 8 ]     Al i m u d d i n ,   Ku d a n g   Bo r o   S e m i n a r ,   I   D e w a   M a d e   Su b r a t a ,   N a k a o   N o m u r a ,   Su m i a t i .   T e m p e r a t u r e   C o n t r o l   Sy s t e m   i n   C l o s e d   H o u s e   f o r   Br o i l e r s   B a s e d   o n   AN F I S .   T EL KO M N I KA .   2 0 1 2 ;   1 0   ( 1 ) :   7 5 - 8 2 .   [ 9 ]     X   D o n g .   L u b r i c a t i o n   t h e o r y .   Sh a n g h a i :   Sh a n g h a i   J i a o t o n g   U n i v e r s i t y   Pr e s s .   1 9 8 4 .   [ 1 0 ]   H e r r y   Z   K o t t a ,   Ka l v e i n   R a n t e l o b o ,   S i l v e s t e r   T e n a ,   G r e g o r i u s   K l a u .   W i r e l e s s   Se n s o r   N e t w o r k   f o r   L a n d s l i d e   M o n i t o r i n g   i n   N u s a   T e n g g a r a   T i m u r .   T EL KO M N I K A .   2 0 1 1 ;   9   ( 1 ) :   9 - 1 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.