填料 密封
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2021/1/26
表2-1 一般转轴用软填料密封的允许泄漏率
允许泄漏率/
轴径/mm
（ml/min）
25
40
50
60
起动30min内 24
30
58
60
正常运行
8
10
16
20
转速3600r/min，介质压力0.10.5MPa
2021/1/26
5.轴作往复运动时填料径向受力状态
由受力分析可知，对于往复运动的密封，要求填 料组织致密或进行预压缩，以提高密封性能。
2021/1/26
3.密封原理
(1)迷宫效应 由于加工等原因，轴表面总有些粗糙度，其与填料只能是部 分贴合，而部分未接触，这就形成了无数个不规则的微小迷 宫。当有一定压力的流体介质通过轴表面时，将被多次引起 节流降压作用，这就是所谓的“迷宫效应”，正是凭借这种 效应，使流体沿轴向流动受阻而达到密封。
2.经验公式法
填料厚度B
机器 B=(1.52.5) d0.5
阀门 B=(1.42.0) d0.5
填料函内径D
D=（d+2B）
填料函总高度H
机器 H=（68）B +h+2B
阀门 H=（58）B +2B
式中 h封液环高度，h=（1.52）B。
2021/1/26
填料函内壁的表面粗糙度Ra3.2m，轴（杆）的表面粗 糙度Ra0.8m，除金属填料外，轴（杆）表面的硬度 180HBW。
2021/1/26
二、主要参数
（一）填料函的主要结构尺寸
填料函结构尺寸主要有填料厚度、填料总长度（或高 度）、填料函总高度等 。
2021/1/26
填料函尺寸确定一般有两种方法
1.查表法
以轴（或杆）的直径d按表 2-2直接选取填料的厚度B，见， 再由介质压力按表 2-3 来确定填料的环数。
依据：有关的国家标准或者企业标准。
2021/1/26
（二）常用软填料
1. 典型的软填料结构形式
2021/1/26
因此如何控制合理的压紧力是保证软填料密封具有良好密 封性的关键。
2021/1/26
4.软填料密封的压力分布
2021/1/26
由外端（压盖） 向内端，先是急 剧递减后趋平缓
由内端逐渐 向外端递减
2021/1/26
填料径向压力的分布与介质压 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 的发挥作用。
填料密封
2021/1/26
填料密封 在轴与壳体之间用弹、塑性材料或具有弹性结构的元 件堵塞泄漏通道的密封装置。
填料密封
软填料密封 硬填料密封 成型填料密封 油封
2021/1/26
第一节 软填料密封
软填料密封又叫压盖填料密封，俗称盘根。它是一种填塞环 缝的压紧式密封，是世界上使用最早的一种密封装置，在中 国已有上千年的历史。
需要强调：填料环数过多和填料厚度过大，都会使填料对 轴或轴套表面产生过大的压紧力，并引起散热效果的降低， 从而使密封面之间产生过大的摩擦和过高的温度，并且其 作用力沿轴向的分布也会越不均匀，导致摩擦面特别是轴 或轴套表面的不均匀磨损，同时填料也可能烧损，如果密 封面间的润滑液膜也因此而被破坏，磨损就会随之加速， 最后造成密封的过早失效，也会给后面的检修、安装、调 整等工作带来很大的不便。
2021/1/26
（二）压紧载荷与压盖螺栓尺寸
1. 填料的压紧载荷确定
2021/1/26
图2-6 填料受力分析图
2. 压盖螺栓尺寸的确定
首先要确定螺栓的载荷F，即取F 、F 中的较大者， 则压盖螺栓的螺纹根径db
db
4F
nπ
2021/1/26
三、密封材料的选择
（一）对软填料密封材料的要求
（1）有较好的弹性和塑性。 （2）有一定的强度，使填料不至于在未磨损前先损坏。 （3）化学稳定性高。 （4）不渗透性好。 （5）导热性能好，易于迅速散热，且当摩擦发热后能承 受一定的高温。 （6）自润滑性好，耐磨损，并且摩擦系数低。 （7）填料制造工艺简单，装填方便，价格低廉。
软填料密封通常用作旋转或往复运动的元件与壳 体之间环形空间的密封，如离心泵、转子泵、往 复泵、搅拌机及反应釜的轴封，还有阀门的阀杆 密封，管线膨胀节、换热器浮头Leabharlann Baidu其它设备的密 封。
能适应各种旋转运动、往复运动和螺旋运动的元 件密封。
2021/1/26
一、基本结构及密封原理
1.基本结构
2021/1/26
2021/1/26
无封液环
2021/1/26
有封液环
2021/1/26
4. 轴封装置
软填料是在变形 时依靠合适的径 向力紧贴轴和填 料函内壁表面， 以保证可靠的密 封。
2021/1/26
2.泄漏的途径
A:流体穿透纤维材料编织的软填料本身的缝隙而出现渗漏 B:流体通过软填料与填料函内壁之间的缝隙而泄漏 C:流体通过软填料与运动的轴（转动或往复）之间的缝隙 而泄漏
(2)轴承效应 填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，故应有足够 的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的“轴 承效应” 。
2021/1/26
良好的软填料密封即是“轴承效应”和“迷宫效应”的综 合。
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 。
压紧力过小，泄漏严重，而压紧力过大，则难以形成润滑 液膜，密封面呈干摩擦状态，磨损严重。密封寿命将大大 缩短。
实际应用中，为了获得密封性 能，往往增加填料的压紧力， 亦即在靠近压盖端的23圈填 料处使径向压力最大，当然摩 擦力也增大，这就导致填料和 轴产生异常磨损。
填料的异常磨损
2021/1/26
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，则易加快填料和轴 表面的磨损。因此，为了改善摩擦性能，使软填 料密封有足够的使用寿命，则允许介质有一定的 泄漏量，保证摩擦面上的冷却与润滑。 一般转轴用软填料密封的允许泄漏率如表2-1所示。
它最早是以棉、麻等纤维填塞在泄漏通道内来阻止液体泄 漏，主要用作提水机械的密封。国外迟至1782年才使用填 料，当时作为蒸汽机的轴封来密封压力为0.05MPa的蒸汽。 软填料密封结构简单、成本低廉、拆装方便，故至今仍应用 较广，特别是近年来出现了一些新结构和新材料，又有了新 的发展。
2021/1/26
表2-1 一般转轴用软填料密封的允许泄漏率
允许泄漏率/
轴径/mm
（ml/min）
25
40
50
60
起动30min内 24
30
58
60
正常运行
8
10
16
20
转速3600r/min，介质压力0.10.5MPa
2021/1/26
5.轴作往复运动时填料径向受力状态
由受力分析可知，对于往复运动的密封，要求填 料组织致密或进行预压缩，以提高密封性能。
2021/1/26
3.密封原理
(1)迷宫效应 由于加工等原因，轴表面总有些粗糙度，其与填料只能是部 分贴合，而部分未接触，这就形成了无数个不规则的微小迷 宫。当有一定压力的流体介质通过轴表面时，将被多次引起 节流降压作用，这就是所谓的“迷宫效应”，正是凭借这种 效应，使流体沿轴向流动受阻而达到密封。
2.经验公式法
填料厚度B
机器 B=(1.52.5) d0.5
阀门 B=(1.42.0) d0.5
填料函内径D
D=（d+2B）
填料函总高度H
机器 H=（68）B +h+2B
阀门 H=（58）B +2B
式中 h封液环高度，h=（1.52）B。
2021/1/26
填料函内壁的表面粗糙度Ra3.2m，轴（杆）的表面粗 糙度Ra0.8m，除金属填料外，轴（杆）表面的硬度 180HBW。
2021/1/26
二、主要参数
（一）填料函的主要结构尺寸
填料函结构尺寸主要有填料厚度、填料总长度（或高 度）、填料函总高度等 。
2021/1/26
填料函尺寸确定一般有两种方法
1.查表法
以轴（或杆）的直径d按表 2-2直接选取填料的厚度B，见， 再由介质压力按表 2-3 来确定填料的环数。
依据：有关的国家标准或者企业标准。
2021/1/26
（二）常用软填料
1. 典型的软填料结构形式
2021/1/26
因此如何控制合理的压紧力是保证软填料密封具有良好密 封性的关键。
2021/1/26
4.软填料密封的压力分布
2021/1/26
由外端（压盖） 向内端，先是急 剧递减后趋平缓
由内端逐渐 向外端递减
2021/1/26
填料径向压力的分布与介质压 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 的发挥作用。
填料密封
2021/1/26
填料密封 在轴与壳体之间用弹、塑性材料或具有弹性结构的元 件堵塞泄漏通道的密封装置。
填料密封
软填料密封 硬填料密封 成型填料密封 油封
2021/1/26
第一节 软填料密封
软填料密封又叫压盖填料密封，俗称盘根。它是一种填塞环 缝的压紧式密封，是世界上使用最早的一种密封装置，在中 国已有上千年的历史。
需要强调：填料环数过多和填料厚度过大，都会使填料对 轴或轴套表面产生过大的压紧力，并引起散热效果的降低， 从而使密封面之间产生过大的摩擦和过高的温度，并且其 作用力沿轴向的分布也会越不均匀，导致摩擦面特别是轴 或轴套表面的不均匀磨损，同时填料也可能烧损，如果密 封面间的润滑液膜也因此而被破坏，磨损就会随之加速， 最后造成密封的过早失效，也会给后面的检修、安装、调 整等工作带来很大的不便。
2021/1/26
（二）压紧载荷与压盖螺栓尺寸
1. 填料的压紧载荷确定
2021/1/26
图2-6 填料受力分析图
2. 压盖螺栓尺寸的确定
首先要确定螺栓的载荷F，即取F 、F 中的较大者， 则压盖螺栓的螺纹根径db
db
4F
nπ
2021/1/26
三、密封材料的选择
（一）对软填料密封材料的要求
（1）有较好的弹性和塑性。 （2）有一定的强度，使填料不至于在未磨损前先损坏。 （3）化学稳定性高。 （4）不渗透性好。 （5）导热性能好，易于迅速散热，且当摩擦发热后能承 受一定的高温。 （6）自润滑性好，耐磨损，并且摩擦系数低。 （7）填料制造工艺简单，装填方便，价格低廉。
软填料密封通常用作旋转或往复运动的元件与壳 体之间环形空间的密封，如离心泵、转子泵、往 复泵、搅拌机及反应釜的轴封，还有阀门的阀杆 密封，管线膨胀节、换热器浮头Leabharlann Baidu其它设备的密 封。
能适应各种旋转运动、往复运动和螺旋运动的元 件密封。
2021/1/26
一、基本结构及密封原理
1.基本结构
2021/1/26
2021/1/26
无封液环
2021/1/26
有封液环
2021/1/26
4. 轴封装置
软填料是在变形 时依靠合适的径 向力紧贴轴和填 料函内壁表面， 以保证可靠的密 封。
2021/1/26
2.泄漏的途径
A:流体穿透纤维材料编织的软填料本身的缝隙而出现渗漏 B:流体通过软填料与填料函内壁之间的缝隙而泄漏 C:流体通过软填料与运动的轴（转动或往复）之间的缝隙 而泄漏
(2)轴承效应 填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，故应有足够 的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的“轴 承效应” 。
2021/1/26
良好的软填料密封即是“轴承效应”和“迷宫效应”的综 合。
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 。
压紧力过小，泄漏严重，而压紧力过大，则难以形成润滑 液膜，密封面呈干摩擦状态，磨损严重。密封寿命将大大 缩短。
实际应用中，为了获得密封性 能，往往增加填料的压紧力， 亦即在靠近压盖端的23圈填 料处使径向压力最大，当然摩 擦力也增大，这就导致填料和 轴产生异常磨损。
填料的异常磨损
2021/1/26
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，则易加快填料和轴 表面的磨损。因此，为了改善摩擦性能，使软填 料密封有足够的使用寿命，则允许介质有一定的 泄漏量，保证摩擦面上的冷却与润滑。 一般转轴用软填料密封的允许泄漏率如表2-1所示。
它最早是以棉、麻等纤维填塞在泄漏通道内来阻止液体泄 漏，主要用作提水机械的密封。国外迟至1782年才使用填 料，当时作为蒸汽机的轴封来密封压力为0.05MPa的蒸汽。 软填料密封结构简单、成本低廉、拆装方便，故至今仍应用 较广，特别是近年来出现了一些新结构和新材料，又有了新 的发展。
2021/1/26