軟密封填料工作原理簡介

理論研究

目前，軟填料密封理論研究的主要任務(wù)就是如何利用軟填料密封有效地解決工業(yè)生產(chǎn)中遇到的密封問題。密封件在實(shí)現(xiàn)對(duì)被密封流體介質(zhì)有效密封的同時(shí)，必須保證密封有足夠長的使用壽命和較低的摩擦功耗和磨損速率。從密封的角度出發(fā)，要求泄漏率盡可能小，但必須同時(shí)考慮摩擦、磨損和壽命問題。

(1)盡量小的密封泄據(jù)間隙

從流體通過軟填料密封泄漏的機(jī)理分析可以看出只要存在間隙、存在泄漏通道，就會(huì)產(chǎn)生泄漏。軟填料密封的本質(zhì)就是利用密封填料柔軟特性、在軸向壓緊力的作用下徑向膨脹阻塞可能存在的流體泄漏通道。為達(dá)到這的，軟填料密封設(shè)計(jì)理論認(rèn)為，對(duì)軟填料密封施加的力必須使填料與被密封表面之間產(chǎn)生的接觸應(yīng)力能封堵被密封流體壓力的作用。一般要求填料函底部的徑向接觸壓力必須等于或大于被密封流體的壓力，這一原理一直是軟填料密封設(shè)計(jì)的主要理論準(zhǔn)則。

多孔隙泄漏機(jī)理揭示密封界面的微觀不平為流體的泄漏提供了通道，為達(dá)到有效密封從而要求填料柔軟而富有彈性。填料柔軟使其受變形后能較易填塞密封界面的微觀泄漏通道，并且摩擦功耗低;良好的填料回彈性可以補(bǔ)償固體積損失引起的應(yīng)力松弛，以及降低被密封軸不圓度及偏擺對(duì)密封作用的不利影響。要求填料具有良好的回彈性與柔軟性，也是開發(fā)新型填料一直遵循的基本觀點(diǎn)。為防止或減少牯附作用造成的泄漏，應(yīng)盡量減少微觀凹槽的深度，降低被密封軸的表面粗糙度不失為一種有效方法。減少和防止動(dòng)力泄漏的有效方法是避免在轉(zhuǎn)軸表面上殘留螺旋形痕跡或控制螺旋形痕跡的方向，使之與流體泄漏方向相反。

(2)良好的潤滑性能

軟填料密封良好的潤滑性能是保證密封長周期運(yùn)行的必要條件，同時(shí)使密封具有較低的摩擦功耗和磨損速率。為了保證良好的潤滑條件，軟填料密封通常允許少量的泄漏存在。對(duì)于一般的填料(不包括具有自潤滑性能的填料)只是對(duì)流體的流泄起節(jié)流作用而不是將其完全阻止或封閉填料中浸漬潤滑劑或提高填料本身的自潤滑能力就是為 保證填料具有良好的潤滑性能。

(3)軟填料密封機(jī)理的"軸承效應(yīng)"和"迷宮效應(yīng)"辨析關(guān)于軟填料密封如何保證持久穩(wěn)定地起密封作用，有兩種常見的觀點(diǎn)，即"軸承效應(yīng)"和"迷宮效應(yīng)"。軟填料裝人密封腔后，經(jīng)壓蓋對(duì)它作軸向壓縮，使它產(chǎn)生徑向力保持與軸緊密接觸，建立起密封狀態(tài)。與此同時(shí)，填料中浸漬的潤滑劑被擠出，在接觸面之間形成液膜。呈"邊界潤滑"狀態(tài)，類似滑動(dòng)軸承，故稱為"軸承效應(yīng)"。早在60年代，有人指出，"填料在需要潤滑這一方面很像軸承"。有的文獻(xiàn)認(rèn)為，"在典型的密封裝置中，流體流經(jīng)很小的問隙，對(duì)于填料就像潤滑劑的作用一樣當(dāng)密封構(gòu)件配臺(tái)過緊時(shí)，流體流不進(jìn)去，填料就會(huì)干轉(zhuǎn)，除非潤滑劑由別的方法來提供，否則填料就會(huì)發(fā)熱、變硬，并劃傷軸。和軸承的破壞一樣"。因此按照"軸承效應(yīng)"的觀點(diǎn)，要求軟填料密封必須像軸承一樣。應(yīng)得到良好的潤滑。

關(guān)于"迷宮效應(yīng)"，意思是說，"填料壓緊后，未接觸的凹部形成小溝槽，有較厚的液膜，當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸部分與非接觸部分組成一道道規(guī)則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用"，并認(rèn)為良好的密封在于維持"迷宮效應(yīng)"。不少作者都支持這一觀點(diǎn)。

這種"迷宮效應(yīng)"的解釋，氣體迷宮密封的原理是氣體通過密封齒和膨脹空腔，依靠節(jié)流、膨脹和渦流摩擦使速度能轉(zhuǎn)換成摩擦耗能而實(shí)現(xiàn)逐級(jí)降壓達(dá)到密封 。而填料密封中微觀不平度構(gòu)成的所謂"迷宮"，并投有這種降壓作用。實(shí)際上，恰恰相反，它是造成多空隙泄漏、粘附泄漏或動(dòng)力泄漏的基本條件。

早在60年代，就人就提到過，"填料函的操作像一個(gè)可調(diào)整的迷宮。迷宮的大小，決定于填料在軸向力作用下徑向膨脹的能力，流體通過填料界面的泄漏可以認(rèn)為是通過一個(gè)有敬徑向問隙為Cr的環(huán)隙，以層流的形式實(shí)現(xiàn)。間隙由無數(shù)類似迷宮的泄漏通道所組成，問隙的太小反比于密封比壓"。顯然，這里提到的"迷宮"，正是為流體泄漏提供的泄漏通道。所以，如果按維持或加強(qiáng)"迷宮效應(yīng)" 的觀點(diǎn)改進(jìn)軟填料密封性能將得出相反的效果。

1:不需沖洗和冷卻。

2:可節(jié)約軸功率的消耗，節(jié)約電能。

3:永不磨損軸和軸套。

4:可在線修復(fù)(即在不停機(jī)的狀態(tài)調(diào)整、修復(fù)和補(bǔ)充)，維修強(qiáng)度低。

5:安裝簡單，維護(hù)方便。

6:無規(guī)格限制，可減少庫存，使用壽命長。

7:泄漏量減少或可做到無泄漏。

8:具有反復(fù)使用性，長期使用綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著，管理上臺(tái)階。

根據(jù)工作介質(zhì)及工況條件的不同，選擇相應(yīng)的軟填料:

1:拆開泵體壓蓋，清除所有舊的盤根及其他連接物的輔助裝置，拆除分水環(huán)或?qū)⑺h(huán)推入底端。

2:清潔軸或軸套，將軸套上的銹垢及水垢清除干凈，以減少潤滑的阻力。

3:選擇兩端環(huán)用盤根，應(yīng)按工況條件的不同選擇不同的端環(huán)盤根，大小應(yīng)按填料涵的間隙大1mm的盤根為益。

4:盤根接口切成45°的斜角，長短必須以包裹住軸套合縫為準(zhǔn)，不可過長或過短。切口的長角方向盡量與軸的旋轉(zhuǎn)方向相同。

5:安裝時(shí)先將盤根底環(huán)裝入填料涵的底部，并用裝填工具將底環(huán)壓緊、壓實(shí)，以保證底環(huán)的平整和不轉(zhuǎn)動(dòng)。

6:將軟填料揉成條形盤根狀裝入填料涵，每根軟填料的連接必須不留縫隙，以保證其填料涵內(nèi)的飽和度，不可過分壓緊，亦不可產(chǎn)生空隙，適當(dāng)?shù)娘柡投仁擒浱盍习惭b好壞的關(guān)鍵。

7:每條軟填料裝入并稍微壓緊后，裝入外端環(huán)盤根，并預(yù)留出壓蓋的位置。壓蓋將外環(huán)輕輕壓入，使之緊貼軟填料部位并有一定的推入感，壓蓋必須壓入填料涵內(nèi)有5mm以上的深度為合適。

8:啟動(dòng)泵空轉(zhuǎn)30秒左右停機(jī)，可將壓蓋往后退出2mm左右，再正常啟動(dòng)泵，填料涵不升溫，壓蓋不擺動(dòng)為合適?？烧{(diào)節(jié)壓蓋螺栓來控制泄漏，正常運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)后，不升溫，泄漏在允許范圍內(nèi)既完成安裝全過程。

注:對(duì)于抽真空負(fù)壓泵的填料安裝必須在專業(yè)人員的指導(dǎo)下方可規(guī)范完成安裝。

1:冷卻水管路拆除后，可將填料涵的入水口處裝上一球閥，球閥始終保持待開的位置。

2:安裝完畢開機(jī)半小時(shí)后，若填料涵泄漏過大，可在球閥口將軟填料徐徐補(bǔ)入直至不漏。但注意必須邊加入邊觀察，以不發(fā)熱為準(zhǔn)。切不可在短時(shí)間內(nèi)大量壓入，以免造成盤根切口錯(cuò)位或入口處過飽發(fā)熱。

3:泄漏過大也可許壓蓋徐徐的推入直到不漏或泄漏減少。

4:長期使用后若注入口難以加入填料時(shí)，可在停機(jī)狀態(tài)下將外環(huán)盤根取出，將軟填料揉成條狀補(bǔ)入填料位置，再將盤根外環(huán)壓入也可達(dá)到止漏的效果。因而維護(hù)起來非常方便。