离心泵常用的轴封装置——填料密封

离心泵常用的轴封装置——填料密封

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，具有结构简单、成本低廉、拆装方便等特点。

(一）填料密封的工作原理与结构

1.填料密封的工作原理与结构

图2-10软填料密封图2-11填料密封泄漏途径

1-压盖螺栓；2-压盖；3-封液环；1-压盖螺栓；2-压盖；3-填料函；4-封液入口；

4-软填料；5-填料函；6-底衬套5-封液环；6-软填料；7-底衬套

A-填料渗漏；B-靠箱壁侧泄漏；C-靠轴侧泄漏

图2-10为一填料密封的典型结构。填料4装在填料函5内，压盖2通过压盖螺栓1轴向预紧力的作用使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函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。即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。

为了使沿轴向的径向力分布均匀，采用中间封液环3将填料函分成两段。为了使填料有足够的润滑和冷却，往封液环人口注人润滑性液体（封液）。为了防止填料被挤出，采用具有一定间隙的底衬套6。

在填料密封中，液体可泄漏的途径有三条，如图2-11所示。

①流体穿透纤维材料编织的填料本身的缝隙而出现渗漏（如图2-11中A所示）。一般情况下，只要填料被压实，这种渗漏通道便可堵塞。高压下，可采用流体不能穿透的软金属

或塑料垫片和不同编织填料混装的办法防止渗漏。

②流体通过填料与箱壁之间的缝隙而泄漏（如图2-11中B所示）。由于填料与箱壁内表面间无相对运动，压紧填料较易堵住泄漏通道。

③流体通过填料与运动的轴（转动或往复）之间的缝隙而泄漏（如图2-11中C所示）。

显然，填料与运动的轴之间因有相对运动，难免存在微小间隙而造成泄漏，此间隙即为主要泄漏通道。填料装入填料函内以后，当疔紧压盖螺栓时，柔性软填料受压盖的轴向压紧力作用产生弹塑性变形而沿径向扩展，对轴产生压紧力，并与轴紧密接触。但由于加工等原因，轴表面总有些粗糙度，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。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”。

显然，良好的填料密封即是“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。因此如何控制合理的压紧力是保证填料密封具有良好密封性的关键。

图2-12填料函的主要结构尺寸

2.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，如图2-12所示。

填料函尺寸的确定一般有两种方法：一是以轴（或杆）的直径d直接选取填料的厚度B，见表2-2,再由介质压力按表2-3来确定填料的环数，它们所根据的是有关的国家标准或者企业标准；二是依据一些相关的经验公式来确定，如

填料厚度B=(l.5〜2.5)√d

填料函内径D=(d+2B)

填料函总高度H=(6～8)B+ｈ十2B

式中ｈ——封液环高度，ｈ=(1.5～2)B。

填料函内壁的表面粗糙度Ｒａ＜1.6μm，轴（杆）的表面粗糙度Ｒａ＜0.4μm，除金属填料外，轴（杆）表面的硬度＞180HBS。

表2-2填料厚度与轴径的关系

表2-3填料环数与介质压力的关系

需要强调的是，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。实际起密封作用的仅仅是靠近压盖的几圈填料，因此除非密封介质为高温、高压、腐蚀性和磨损性，一般4～

5圈填料已足够了。