软填料密封类型与结构特点

软填料密封类型与结构特点、泄漏率及应力特征
软填料密封类型与结构特点
填料对轴的径向应力沿填料函长度的分布规律与泄漏流体压力分布恰好相反，因此为解决这一不协调关系，对软填料密封结构提出从以下几方面进行改进的要求。

①填料沿填料函长度方向的径向应力分布均匀，且与泄漏介质的压力分布规律一致，以减小轴的磨损及其不均匀性，并满足密封的要求。

②根据密封介质的压力、温度和轴的速度大小，考虑冷却和润滑措施，及时带走摩擦产生的热量，延长填料的使用寿命。

③设置及时或自动补偿填料磨损的结构；装拆方便，以能及时更换填料，缩短检修停工时间。

④在填料函底部设置底套，以防止填料挤出；为防止含固体颗粒介质的磨蚀和腐蚀性介质的腐蚀，采用中间封液环，注入封液（自身或外来封液），起冲洗和提高密封性的作用。

⑤采用由不同材质的填料环组合的结构，如柔性石墨和碳纤维填料环的组合，提高了填料的密封性能。

软填料的泄漏率
密封介质沿填料与轴之间的环形间隙的泄漏，可视为流体作层流流动，理想条件下的泄漏量与填料两侧的压力差、轴的直径成正比，与介质黏度、填料安装长度成反比，与半径方向间隙的三次方成正比。

所以软填料泄漏不仅仅是计算问题，调节填料使其与轴紧密接触，是保证软填料密封达到允许泄漏量的关键。

一般转轴用填料密封的允许泄漏率见表4-10。

与机械密封相比，后者的泄漏率
通常在1mL/h以下。

实际使用中，软填料密封要达到最低的泄漏率，与设计、制造和安装的好坏有直接关系，如轴与箱体的同轴度或圆度不符要求，以及横向振动等情况，泄漏率将迅速增加。

此外，由于填料本身的蠕变导致接触应力松弛，泄漏率同样会随时间推移而增加，所以软填料密封需要根据实际操作情况，定期给予压紧填料，重新调整压缩载荷。

软填料的应力特征
在预装填料的填料函中，流体可能的泄漏通道，与垫片密封相似，主要是穿过软填料材料本身的渗漏和通过填料与轴外表面，以及填料与填料函内壁表面之间的间隙的泄漏。

填料材料本身的渗漏，一方面由于压缩时软填料被压实，另一方面通过改变填料材料或结构得以减少或杜绝。

由于工作时填料与填料函内腔无相对运动，因此阻止填料与运动的轴（杆）之间的泄漏或逸散成为填料密封成功的关键。

软填料密封依靠拧紧压盖螺栓所形成的轴向压紧力，使填料产生弹塑性变形，从而形成紧贴轴的径向接触应力（以下简称径向应力），以致流体沿轴表面的流动受阻，起到了密封作用。

显然这种径向应力在填料密封过程中起到了重要作用，因此下面将分析径向应力的成因、特征和大小。