填料密封论文
离心泵软填料密封问题的分析与对策
1引言为了提高软填料密封的寿命，应当从软填料密封的结构设计上做提高，此外还应当从软填料密封失效原因分析入手，有针对性地加以对策。
离心泵具有耐久、密封的特点，因其性能优异，在机械工业中很受重视。
但是，离心泵的软填料密封会失效，这一问题却较为常见，影响了它的使用。
那么，究竟离心泵的软填料密封为什么会失效，如何改进和提高使用寿命，是本文要探讨的重点。
2离心泵的软填料密封结构图1为软填料密封的结构形式。
其中图a)为一般软填料密封，结构较为简单可靠。
泵轴做旋转运动，轴的表面与静止状态的软填料密封环形成滑动摩擦，剧烈的摩擦会使软填料密封环的寿命大大降低。
为了提高该种密封结构中软填料密封环的使用寿命，又改进出图b)的带水封环的软填料密封结构，该结构是在前述的一般软填料密封结构的基础上增加了水封环2和轴套3。
由于有了水封环，在轴套与软填料密封环之间形成一薄层水膜，可使轴套与软填料密封环之间的剧烈滑动摩擦大大降低，有效提高软填料密封环的使用寿命。
当然，该结构虽然对降低轴套与软填料密封环之间的剧烈滑动摩擦有所裨益，但由于其水封环的封水量很小，水膜温度升高很快，消耗水环内存水，因此要不停地往密封水环内添水，还是感觉有所不足。
于是，在此基础上，又发展出图c)，带冷却室的软填料密封结构。
实际上，该结构是在图b)基础上的改进，将水环扩大，变为一个大体积的“空腔”，然后让该腔内的冷却介质形成循环，更有利于软填料密封环在较低温度下工作，从而提高其使用寿命。
123a b c图1软填料密封的结构形式上述三种密封结构都少不了轴向的压紧调节装置，图a)、图b)的配置在左端，图c)配置在右端。
软填料装在填料箱内，轴向的压紧调节装置挤压软填料，产生轴向压缩变形，同时引起填料产生径向膨胀的趋势，而填料的膨胀又受到填料箱内壁与轴表面的阻碍作用，使其与两表面之间产生紧贴，间隙被填塞而达到密封。
适当的压紧力使轴与填料之间保持必要的液体润滑膜，可减少摩擦磨损，提高使用寿命。
填料密封论文
中国矿业大学2012级本科生课程作业课程名称过程装备密封技术学生姓名曹凯淇学生学号06122720所在班级过控12-2班完成时间2015/11/3中国矿业大学化工学院2015.11.3填料密封机理及其应用的研究曹凯淇（中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116）摘要:通过对填料密封的密封机理分析,及对被密封流体通过填料密封的泄漏机理分析和研究,列举了相关的泄漏模型,澄清了有关填料密封的一些模糊认识, 总结出填料密封使用时的注意事项,从而对填料密封的研究和使用提出了建设性意见。
关键词:填料密封；工作机理；密封机理；研究1 引言填料密封是用填料填塞泄漏通道阻止泄漏的一种密封形式，该密封是一种较为原始的接触式密封,因其结构简单,更换简便,装配及维修方便,成本低廉而广泛应用于石油工业、石油化学工业、造纸工业等。
近几年,许多从事填料密封的研究工作者,在密封的机理以及结构研究上做了大量的工作,使得填料密封的结构更为科学合理,本文就是在现有的基础上对填料密封进行的分析与总结。
图1 填料密封示意图2填料密封的密封机理填料密封是将富有压缩性和回弹性的填料放入机体的填料箱内,依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封,从而起到密封作用。
径向接触力随着压盖的拧紧而增大,也就是提高了填料与轴的动密封和填料与填料箱内壁的静密封。
这种径向接触力的大小沿轴线方向并非处处相等,而是离开压盖越远接触力越小,靠近填料箱里边甚至为零。
其径向压力和介质压力分布如图2所示,由图可看出:填料径向压力的分布由外端向内端递减,且由急剧递减到趋向平缓,而介质压力则由内端逐渐向外端递减。
当外端的介质压力为零时,则密封状态最佳(泄漏量为零);而当外端的介质压力大于零时,则泄漏量随着介质压力的增大而增大。
由上述分析可知:填料的径向压力的分布与介质的压力分布恰恰相反,内端介质压力最大,此处所需的密封力要大,但填料的径向压(紧)力却恰好为最小。
从图2还可以看出:介质压力曲线和填料压力曲线有一个交点A,在正常情况下,交点A的位置是相对稳定的,但实际上,图中两曲线的交点A是可变的,若介质的压力增大时,介质压力曲线将平行向右(外侧)移动,移动的结果可能造成轴封泄漏;为杜绝泄漏就要加大填料的径向压力,这样就使得填料压力曲线发生位移,通常是向左侧移动,移动的结果将使得A 点右侧的区域增,造成在此区域的填料压紧力过大,从而造成轴或轴套磨损严重。
填料密封技术最新进展综述
填料密封技术最新进展综述摘要：对填料密封的基本结构及原理、传统密封缺点以及新型填料密封材料、技术进行介绍，展现当前最新填料密封技术的发展趋势及前景。
关键词：填料密封、泄漏、纤维、新型材料。
0.前言：填料密封又称盘根密封，是利用填料在填料函中挤压，来阻止介质的泄漏。
主要用于往复运动、旋转运动和螺旋转运动元件的密封。
如离心泵、转子泵、往复泵、搅拌机、阀杆等设备的密封，以及各种阀门密封，只应用于非腐蚀性或弱腐蚀性，且对密封要求不高的介质。
由于填料材质粗糙，进而在轴周围形成一道遭空隙，形成类似于迷宫密封的密封形式。
更换填料及操作都较机械密封简单，但容易泄漏，应用周期短[1]。
1.填料密封的基本结构与密封机理以泵体的密封为例，填料密封结构由填料轴套、挡环、冷却水管、填料和填料压盖等组成，结构如图1所示。
填料室由泵体和泵盖组成，填料装在填料室内。
其密封机理是：编织填料装入泵的填料函后，填料与轴、填料与填料函内壁接触面之间有一个环状微小间隙；泵工作时，填料一方面阻止高压水向外泄漏造成浪费，另一方面也阻止外部空气进入水泵，影响水泵的抽水性能。
填料在填料函内受到预紧力的作用而变形。
填充环状间隙，并产生径向压力。
当这种径向力大于介质压力时，便阻止介质泄漏。
实现介质密封。
可见，只有填料对轴的压紧力足够大时，才能达到密封效果；但此时，转动轴必须克服盘根的压紧力而旋转。
当填料装配紧密时。
会导致填料函过热。
轴套与填料间机械磨损大。
消耗功率大。
当填料装配疏松时，又达不到密封效果，易造成泄漏，能耗增加。
因此常引入泵内压力介质对轴套进行冷却和润滑。
也就是说，允许一定流量的介质从泵中向外泄漏。
水封管引入泵壳内的压力水进行冷却和润滑，但水太多又会造成浪费。
在填料密封中，泄漏量少时散热不足，泄漏量大时，泵的工作效率降低。
常用的填料有浸油石棉填料、石墨石棉填料[2]。
2.传统填料密封的缺点(1)轴套磨损和电能损耗较大因为填料密封的密封力来源于压盖对填料的轴向压力而使填料产生径向扩张力，造成填料与轴之间形成较大的摩擦，产生磨损[3]，所以需要周期更换轴套，而克服这种摩擦，必然要消耗一定的电能。
填料函密封压紧方式对使用效果的影响与改进
填料函密封压紧方式对使用效果的影响与改进摘要通过对传统填料密封结构以及反压式填料密封结构的填料压力分布的对比计算。
以及实际现场应用效果分析。
指出中压以上的填料密封形式压紧方式应改进的方向。
关键词填料密封；压紧方式；使用效果；改进中图分类号te3 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）43-0189-020 引言目前河南油田注水系统采用的多级离心注水泵密封结构为填料密封，填料密封结构在常压注水泵进口压力≦0.5mpa时，可以满足要求。
但是对于进口压力15mpa的增压型注水泵，该填料结构的密封效果和使用寿命就大大降低了，造成注水泵停泵次数过多，影响了注水效果。
1 传统填料密封结构受力图形分析与效果评价填料对轴的压紧力由拧紧压盖螺栓产生。
由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生摩擦力致使压紧力沿轴向逐渐减小，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。
径向压紧力的分布，由外端向内端，先是急剧递减后趋平缓；介质压力的分布由内端逐渐向外端递减，当外端介质压力为零时，则泄漏量很少。
大于零时，泄漏量较大。
上述分析表明，填料径向压紧力的分布与介质压力的分布恰恰相反，内端介质压力最大，应给予较大的密封力，而此时填料的径向压紧力恰是最小，故压紧力没有很好地发挥作用。
实际应用中，为了获得密封性能，往往增加填料的压紧力，亦即在靠近压盖的2~3圈填料处使径向压紧力最大，当然摩擦力也增大，这就导致填料和轴产生如图 1所示的异常磨损情况。
可见填料密封的受力状况很不合理。
另外，整个密封面较长，摩擦面积大，发热量大，摩擦功耗也大，如散热不良，则容易加快填料和轴表面的磨损。
因此，为了改善摩擦性能，使填料有足够的使用寿命，则允许介质有一定的泄漏量，保证摩擦面上的冷却与润滑。
同时也说明为了增加密封性能而仅仅增加填料层数是徒劳的。
2 反压式填料密封结构使用效果分析2.1 密封结构及原理该结构由填料压盖：1、填料2、活动隔兰3、可动阻尼4、密封圈5、反压螺栓7、压盖螺栓9和拧紧螺母8等组成。
浅谈离心清水泵填料密封设计的改进
浅谈离心清水泵填料密封设计的改进离心清水泵的填料密封不仅具有结构简单的特点，而且填料密封的拆装和维修十分方便，成本也十分低廉。
对于离心清水泵进行分析可以发现，填料密封不仅属于动密封的范畴，而且也是静密封的范畴。
一般在离心清水泵的密封填料中采用软填料的方式进行填料，最常用的软填料是油浸石棉盘根软填料。
但是离心清水泵的填料密封虽然具有极大的优越性，但是仍然存在密封性能较差等问题，另外对于功耗损失也相对较大，使用的寿命较短。
在这种传统密封填料存在不足的基础上，对于填料密封展开研究、分析填料密封机理的基础上，进行填料密封结构设计，希望能够对离心清水泵的填料密封进行改进设计，促进离心清水泵填料密封的发展。
本文的研究也是在本人实际工作中对于离心清水泵接触中提出的，具有重要的现实意义。
1 离心清水泵填料密封基本结构及原理解析1.1 离心清水泵填料密封基本结构通过图1中离心水泵填料密封的基本结构进行分析可以发现，这种结构是填料密封的典型结构。
其中（5）是填料箱，而填料主要是在填料箱中分布，然后利用压盖（6）和壓盖螺栓（7）进行处理，提供一个轴向预紧力，对于填料产生影响，让填料在轴向发生压缩变形，这样也引起填料径向作用，引起径膨胀，同时引起系列反应，和填料箱内部以及轴表面产生摩擦力，有利于这两个表面之间的结合，对于两个表面之间的间隙进行填塞，起到密封的作用。
对于填料密封进行分析可以发现，是录用填料变形时产生的径向力来实现轴和填料箱内壁表面的结合，有效实现填料密封，保证密封的质量。
1.2 离心清水泵填料密封原理解析对于离心清水泵的填料密封原理进行分析可以发现，填料箱中的填料和轴之间存在相对运动，由于相对运动和填料的特性必然会导致填料之间存在较小的间隙，这必然也会因为微小间隙作为主要泄露通道而造成泄露。
另外在进行加工的过程中，虽然尽可能降低轴表面的粗糙度，但是仍然存在一定粗糙度，造成轴表面和填料之间存在一定间隙，形成不规则的微小通道，当流体在流经轴表面会由于节流降压作用而产生“迷宫效应”。
填料密封材料范文
填料密封材料范文近年来，填料密封材料的应用越来越广泛。
填料密封材料是一种用于静态或动态密封的材料，在工业生产中起着至关重要的作用。
它能够有效防止介质泄漏，提高设备的密封性能和工作效率，保护环境安全。
以下将对填料密封材料的种类、特性和应用进行详细介绍。
填料密封材料主要分为有机填料和无机填料两大类。
有机填料主要由纤维素、润滑油、柔软剂等组成，具有良好的弹性和可塑性，适用于中低温、低压和小摩擦场合。
无机填料则根据其化学成分分为无机纤维填料、陶瓷填料和金属填料。
无机纤维填料由无机纤维制成，具有高温耐腐蚀性能，适用于高温、高压和大摩擦场合。
陶瓷填料由陶瓷粉末和粘结剂混合而成，具有良好的耐磨性和耐压性能，适用于高速旋转设备。
金属填料由金属线圈或金属片制成，具有良好的导热性和导电性能，适用于高温、高压和密封性要求严格的设备。
填料密封材料具有以下特点：首先，填料密封材料具有良好的密封性能。
它能够填补设备之间的缝隙，使介质无法泄漏，有效保护环境安全。
其次，填料密封材料具有良好的耐腐蚀性能。
它能够在各种腐蚀介质中长时间工作，不会因介质的影响而受损，提高设备的使用寿命。
再次，填料密封材料具有良好的耐磨性能。
它能够在高速、高压条件下长时间工作，不会因摩擦而磨损，保证设备的正常运行。
最后，填料密封材料具有良好的耐高温性能。
它能够在高温环境中长时间工作，不会因温度的升高而变形或失效，提高设备的稳定性和安全性。
填料密封材料广泛应用于石油化工、制药、电力、航空航天等行业。
在石油化工行业，填料密封材料被用于石油储罐、管道、泵阀等设备的密封。
它能够防止石油和化学物质泄漏，提高工作效率和生产安全。
在制药行业，填料密封材料被用于制药设备的密封。
它能够防止药物污染，保证药品质量和安全性。
在电力行业，填料密封材料被用于发电设备的密封。
它能够防止高温气体泄漏，提高设备的运行效率和安全性。
在航空航天行业，填料密封材料被用于航天器的密封。
它能够在极端环境中保持良好的密封性能，确保航天器的正常工作。
钳工技师论文 新型填料密封在水泵上的应用
新型填料密封在水泵上的应用马海勇云南铜业硫酸分厂摘要：分析了水泵常用的填料密封和机械密封轴封装置存在的缺点，介绍了一种新型的填料密封及其在水泵上的应用。
关键词：填料密封；机械密封；水泵泵的应用十分广泛，其旋转轴用密封是泵中关键的部件。
在离心泵的工作过程中，因离心泵的泵轴、叶轮是运动的，而泵壳是静止的。
这样，在旋转的叶轮压盖和静止的泵壳内壁会有环形间隙，高压流体便会由此间隙从叶轮出121漏到入121，导致泵的容积效率降低。
泵的密封性能是评价泵产品质量的一个主要指标。
常用的轴封装置有填料密封和机械密封2种。
1 填料密封1．1 填料密封原理图1 离心泵轴封的传统填料密封结构图填料密封主要由与泵壳连在一起的填料函壳、软填料、填料压盖等组成。
常用盘根填料密封是通过盘根压盖施于轴向压力，使得盘根径向产生扩张压力，并紧紧包在轴套上，从而形成密封。
在盘根之间有一分水环与泵壳体相通，用于通入冷却水。
其作用有：一是冷却盘根和轴套，防止盘根因摩擦发热而烧损；二是一定程度上起到以水润滑的作用。
如图1所示为某325H一19型循环水泵轴封系统的传统填料密封结构示意图。
1.2 填料密封的缺点(1)填料密封的贴紧接触力来源于压盖对填料的轴向压力而使填料产生径向扩张力，造成填料与轴套之间形成较大的摩擦，因而需要经常更换磨损的轴套。
(2)需要损耗10％～15％的轴功率来克服轴套与填料之间的摩擦力而实现密封。
(3)填料密封的泄漏极易使泄液进入轴承箱，造成轴承的损坏。
(4)填料密封在使用过程中，由于填料经常处于非正常的使用状态，加剧了填料磨损和轴套的损坏，使得填料密封的使用处于恶性循环。
(5)为了将填料与轴或轴套之间的摩擦热带走，必须有定量的泄漏，造成冷却水的流失。
总之，填料密封的优点是简单易行，缺点是维修工作量大，功率的损失也较大，且由于它总是有一定的泄漏，故不适用于输送易燃、易爆、有毒和贵重液体。
2 机械密封机械密封亦称端面密封，是常用的一种密封方式，其有一对垂直于旋转轴线的端面，该端面在流体压力及补偿机械外弹力的作用下，依赖辅助密封的配合与另一端保持贴合，并相对滑动，从而防止流体泄漏。
填料密封范文
填料密封范文填料密封填料密封是一种常见的密封方式，广泛应用于化工、石油、制药、食品等工业领域。
它的主要功能是防止流体泄漏，并保证设备的正常运行。
本文将详细介绍填料密封的原理、分类、应用领域及常见问题。
一、填料密封的原理填料密封是利用填料的弹性和塑性来保持设备的密封状态。
填料作为密封材料，经过适当的压实后，能够填充在密封缝隙中，并形成密封界面，阻止流体的泄漏。
填料的弹性和塑性可以适应密封面的微小变形，从而保持压盖力的稳定性。
二、填料密封的分类根据填料的种类和用途，填料密封可以分为以下几种类型：1.石棉填料密封：石棉填料是最早被广泛应用的一种填料材料。
它具有耐磨、耐压、耐腐蚀等特点，但由于石棉本身的有害性，目前已逐渐被其他无害材料所取代。
2.聚四氟乙烯填料密封：聚四氟乙烯填料是填料密封中的一种常用材料。
它具有良好的耐腐蚀性、耐高温性和低摩擦系数，是一种优良的密封材料。
3.螺纹填料密封：螺纹填料密封通常用于管道和容器的连接处。
通过螺纹的旋紧和填料的填充，可以实现密封的效果。
4.涂层填料密封：涂层填料密封是将填料材料涂覆在被密封的表面上，以实现密封效果。
常用的涂层填料材料有橡胶、聚合物等，具有良好的耐腐蚀性和密封性。
三、填料密封的应用领域填料密封广泛应用于各个行业的设备中，特别是一些流体传输设备和容器。
以下是一些常见的应用领域：1.化工行业：填料密封常用于各类化工设备中，如反应釜、储罐、管道等。
它能够有效地保持化工设备的密封性，防止化学物质的泄漏，确保生产过程的安全。
2.石油行业：石油管道和储罐中使用填料密封，可以防止石油及其衍生物的泄漏，保持设备的正常运行。
3.制药行业：制药设备中常用填料密封，以确保药品的纯净度和安全性。
4.食品行业：食品加工设备中使用填料密封，可以防止食品中的营养成分流失，确保食品的品质。
四、填料密封常见问题及解决方法1.泄漏：填料密封在长时间使用后，由于填料弹性降低或填料材料老化，可能会导致泄漏。
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中国矿业大学2012级本科生课程作业课程名称过程装备密封技术学生姓名曹凯淇学生学号06122720所在班级过控12-2班完成时间2015/11/3中国矿业大学化工学院2015.11.3填料密封机理及其应用的研究曹凯淇（中国矿业大学化工学院江苏徐州 221116）摘要:通过对填料密封的密封机理分析,及对被密封流体通过填料密封的泄漏机理分析和研究,列举了相关的泄漏模型,澄清了有关填料密封的一些模糊认识, 总结出填料密封使用时的注意事项,从而对填料密封的研究和使用提出了建设性意见。
关键词:填料密封；工作机理；密封机理；研究1 引言填料密封是用填料填塞泄漏通道阻止泄漏的一种密封形式，该密封是一种较为原始的接触式密封,因其结构简单,更换简便,装配及维修方便,成本低廉而广泛应用于石油工业、石油化学工业、造纸工业等。
近几年,许多从事填料密封的研究工作者,在密封的机理以及结构研究上做了大量的工作,使得填料密封的结构更为科学合理,本文就是在现有的基础上对填料密封进行的分析与总结。
图1 填料密封示意图2填料密封的密封机理填料密封是将富有压缩性和回弹性的填料放入机体的填料箱内,依靠压盖的轴向压紧力转化为径向密封,从而起到密封作用。
径向接触力随着压盖的拧紧而增大,也就是提高了填料与轴的动密封和填料与填料箱内壁的静密封。
这种径向接触力的大小沿轴线方向并非处处相等,而是离开压盖越远接触力越小,靠近填料箱里边甚至为零。
其径向压力和介质压力分布如图2所示,由图可看出:填料径向压力的分布由外端向内端递减,且由急剧递减到趋向平缓,而介质压力则由内端逐渐向外端递减。
当外端的介质压力为零时,则密封状态最佳(泄漏量为零);而当外端的介质压力大于零时,则泄漏量随着介质压力的增大而增大。
由上述分析可知:填料的径向压力的分布与介质的压力分布恰恰相反,内端介质压力最大,此处所需的密封力要大,但填料的径向压(紧)力却恰好为最小。
从图2还可以看出:介质压力曲线和填料压力曲线有一个交点A,在正常情况下,交点A的位置是相对稳定的,但实际上,图中两曲线的交点A是可变的,若介质的压力增大时,介质压力曲线将平行向右(外侧)移动,移动的结果可能造成轴封泄漏;为杜绝泄漏就要加大填料的径向压力,这样就使得填料压力曲线发生位移,通常是向左侧移动,移动的结果将使得A 点右侧的区域增,造成在此区域的填料压紧力过大,从而造成轴或轴套磨损严重。
再者,由于填料的回弹性能与其所受的压力有关,所受压力越大,回弹性能越差；反之,回弹性能越好。
回弹性能差的填料由于不能补偿间隙的变化,因而造成填料与轴之间的接触力剧烈变化,由于靠近压盖的填料所受的压力又比较大,因此回弹性能比较差,但它却承担主要的密封作用,为保证密封效果,只能将填料压得更紧,造成填料与轴之间的接触压力过大,也就是说,要提高填料密封的使用寿命,就要保持良好的润滑和适当的压紧。
若润滑不良,或压得过紧都会使油膜中断造成填料与轴之间出现干摩擦,最后导致烧轴和出现严重磨损。
填料密封只是尽可能地降低泄漏量,而不可能完全杜绝泄漏。
一定的泄漏量不但允许而且有益,少量的泄漏量可形成一层圆环形介质液体膜,可减少填料和降低轴(轴套)及填料箱的温升,同时也是摩擦表面的润滑剂。
3 填料密封的密封机理分析压紧式填料密封不是因为固体填料同旋转轴紧密贴合阻止内部流体泄出,而是通过填料与旋转轴之间的润滑油膜阻止流体外泄。
这层油膜来自所用的填料,其内部组织较大的空隙内充满了润滑剂,或者在使用时填料外表面涂上一层稠厚的机械油,用来补充润滑膜。
当已有的润滑膜使用一段时间逐渐消失后,就会产生泄漏。
有鉴于此,在传统填料密封中,内部流体可能通过下列途径泄漏:①流体穿过填料本身的缝隙而出现渗漏;②流体通过填料与箱壁之间的缝隙而泄漏;③流体通过填料与转轴之间的缝隙而泄漏。
填料置于填料箱中,通过压盖将填料压紧在轴上,填料依靠压盖轴向压紧,产生径向变形,填满间隙,填料在变形时,依靠径向变形产生的径向力紧贴转轴与填料箱内壁表面,实现密封。
这就是悦,在填料密封可能出现的3个泄漏途径中,填料本身的渗漏可以通过压实填料的方法来消除;箱壁内表面与填料之间的泄漏,因为无相对运动且填料被压实而与填料箱内壁表面紧密贴合,达到了止漏目的;只有填料与转轴之间,因有相对运动,并存在微小间隙,所以常造成泄漏。
针对密封机理,填料密封如何保证持久稳定的起密封作用,有两种常见的观点,即“轴承效应”和“迷宫效应”。
填料装人密封腔后,经压盖对它作轴向压缩,使它产生径向力保持与轴紧密接触,建立起密封状态。
与此同时,填料中浸渍的润滑剂被挤出,在接触面之间形成液膜,呈“边界润滑”状态,类似滑动轴承,故称为“轴承效应”[5]。
因此按照“轴承效应”的观点,要求填料密封必须像轴承—样,应得到良好的润滑。
关于“迷宫效应”,意思是说,“填料压紧后,未接触的凹部形成小沟槽,有较厚的液膜,当轴与填料有相对运动时,接触部分与非接触部分组成一道道不规则的迷宫,起阻止液流泄漏的作用”,并认为良好的密封在于维持“迷宫效应”[5]。
不少作者都支持这一观点[6、7],但是对于“迷宫效应”的解释,我们认为值得商榷。
众所周知,迷宫密封的工作原理(以密封气体为例):由于在转轴的周围依次排列着许多环形密封齿,当气体经过每一个密封齿时,气流经间隙高速进入环形空腔后,突然膨胀而产生强烈的漩涡,使气流的大部分能量转化为热量而散失掉,使焓值恢复到接近于间隙前的值,这时气体压力逐级下降,从而达到密封的效果[8]。
而填料密封中微观不平度构成的所谓“迷宫”,并没有这种降压作用。
实际上,恰恰相反,它是造成多空间隙泄漏或动力泄漏的基本条件。
所以,如果按维持或加强“迷宫效应”的观点改进填料密封性能,将得出相反的效果。
4被密封流体通过填料密封泄漏的机理分析填料密封径向压紧力不足、轴结合面上的粗糙度不恰当、机械振动等都会引起填料密封面与轴接触面之间密合不严而发生泄漏。
另外,密封填料长期使用后塑性变形、回弹力下降、材料老化、变质等,也会造成填料密封面与轴接触面之间密合不严而发生泄漏。
因此,我们把这种由于金属面和填料交界面上不能很好的吻合而发生的泄漏称之为“界面泄漏”。
对于界面泄漏的机理,目前对其研究并不多,国内外学者只是对弹性密封作过大量实验研究和理论探讨,提出了有关介质泄漏和密封机理的众多见解[2～4],这些成果对揭示填料密封界面泄漏机理很有启发。
被密封流体介质通过填料与运动间界面的泄漏机理有多种形式,常见的有腐蚀间隙泄漏机理、多孔隙泄漏机理和动力泄漏机理。
（1) 腐蚀间隙泄漏机理腐蚀间隙泄漏机理认为:该泄漏主要发生在填料与结合面上微小的间隙在里,介质中的氧供应不足,它与间隙外的介质之间形成电位差,产生电化学腐蚀,这种化学腐蚀称之为“浓淡电化学腐蚀”。
腐蚀泄漏是缓慢进行的,只有发展到形成腐蚀麻点连成一通道后,被密封的流体介质才能外泄。
据文献[10]其泄漏模型为:平行圆板模型,该模型将流体介质通过密封点处的泄漏简化为介质通过间隙高度为h,由圆板内径r1处流至外径r2处的定常、层流流动,其体积泄漏率为:，式中η为介质黏度;p2、p1分别为垫片内、外侧的压力。
另一种泄漏简化模型是三角沟槽模型,该模型认为,填料与轴接触面的间隙由许多三角沟槽所组成,设H为三角沟槽的深度,L为三角沟槽的底宽,b为流道的长度(通常为垫片的宽度),ρ为介质密度,则体积泄漏率为:，Δp=p2-p1,C为常数。
（2)多孔隙泄漏机理多孔隙泄漏机理认为,密封构件的表面不可能是理想的光滑表面,其微观表面形状是凹凸不平的,许多凸峰和凹坑往往构成了不规则的相互连通的泄漏通道,在流体压差或毛细管的作用下,流体通过这些泄漏通道而实现泄漏,这通常是填料密封的主要泄漏形式。
其泄漏模型为:多孔介质模型将填料看作是各向同性的多孔介质,其内部流道及填料与转轴的接触面间的泄漏通道由多个弯弯曲曲、半径不等的毛细管组成。
气体通过多孔介质的流动状态可分为层流和分子流,其流率为层流流率和分子流流率之和。
（3)动力泄漏机理转轴密封表面上留有的螺旋形加工痕迹,具有“泵液”作用,当轴转动时,痕迹槽内的液体沿螺旋槽轴向流动,如果流动方向与泄漏方向一致,则轴的转动造成流体泄漏率的增加,且随转速的增高泄漏加剧,这一泄漏机理即为动力泄漏机理。
事实上前面两种泄漏模型都是针对界面泄漏且基于层流流动而建立的,在实际的连接中既有界面泄漏,又有渗透泄漏,在微小的泄漏通道中不仅有层流流动还有分子流流动,故多孔介质模型更好地描述了填料密封的泄漏情况。
5填料密封使用小结(1)填料本身的材料很关键。
耐化学腐蚀、导热率好、润滑性好、耐温性好、膨胀系数低的材料为首选,正确采用复合填料会提高填料密封的性能。
(2)与填料接触的轴段,表面粗糙度要低,一般为Rα1.63.2μm,填料太硬或夹杂颗粒杂质,长期运转会造成轴的磨损;轴的磨损或不光滑,会使填料变得不可调节和控制,从而产生很大的泄漏率,导致填料失效。
(3)确保轴对内孔的同心度和使轴跳动最小是至关重要的。
因此,应尽量减小轴的径向摆动和轴向振动,资料表明,当结构设计或制造不良或轴承磨损时,同心度和跳动不能保持在一个低的水平上,泄漏率将快速增加。
(4)填料组的长度(填料环的数量)是容易被人们所忽视和误解的。
根据填料的已知资料,在低的流体压力下,所有的填料环都对密封有影响,但长的填料不必要,因为泄漏量可通过将压盖拧紧来控制,即泄漏量主要由间隙的径向高度而非轴向的长度支配。
长的填料组的较高摩擦力更易被过分拧紧而容易产生问题[1]。
(5)填料的横截面积尽量使用8mm,10mm,12mm标准值,可以使库存降到最低。
而且,强调填料横截面积的公差保证值:尺寸不足的环的泄漏量可能永远不会达到可接受的水平,而尺寸过大的环则可能导致立即过热。
6 结语填料密封是一种常用的密封形式,但由于其密封结构上的问题,易出现介质泄漏、轴过热、摩擦阻力大等缺点。
为了解决传统的填料密封所存在的问题,使其更好的应用,本文对填料密封的工作机理、密封机理作了分析,并提出了填料密封使用上的一些问题,为填料密封的研究奠定了一定的理论基础,为工业应用提供了参考价值。
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