填料密封简介、填料密封改机械密封

第10章填料密封简介、填料密封改机械密封

1、填料密封简介，填料密封是一种最古老的密封方式，在中国已有上千年的历史。它最早是以棉、麻等纤维填塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，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，用与压力在0.05mpa的蒸汽。由于填料来源很广，加工容易，价格低廉，密封可靠，填料密封操作简单，所以沿用至今。

由于密封填料有了很大的发展，在材料、结构型式及各种特性方面都有极大的改善，所以在机械行业中，填料密封应用很广。填料密封主要用作动密封。它广泛用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌等转轴密封，往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为了适应上述设备的工作条件，填料密封必需具备下列条件：

⑴有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并紧密与轴接触。

⑵有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。

⑶自润滑性能良好，耐磨，摩擦因数小。

⑷轴存在少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性。

⑸制造简单，填装方便。

填料的种类很多，可以从其功用方面、构造方面和材料方面分类，最常用的有下列四类：

绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料。

2、填料密封的机理

填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，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。为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。

3、填料密封的种类、要求及其使用条件

密封填料的分类，填料按物理特性可分为弹塑性接触动密封填料和非弹性接触动密封填料两大类，各类按结构又分若干种。对填料密封的要求：

⑴ 耐腐蚀：填料要与介质直接接触，填料的接触部位不产生点蚀和腐蚀。 ⑵ 密封性好：在介质压力作用下不得有泄漏，不论在正常运行期或负荷急剧变化时，填料都能保持密封。

⑶ 工作可靠、耐冲蚀：即使有微量渗漏，也不至迅速发展成跑冒泄漏。

⑷ 寿命长：在高温条件下石棉损失小、不变质，填料的弹性可⑤填料对轴的摩擦力小。

⑸ 安装方便：对填料安装的技术要求低。图10－1

填料底套

填料箱体 填料

封液环

压盖

图10－1软填料密封装置

4、填料的合理装填

填料的合理装填应按下列步骤进行：

⑴清理填料腔，检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象，填料腔应做到洁净，轴表面应光滑。

⑵用百分表检查轴在密封部位的径向跳动量，其公差应在允许范围内。

⑶填料腔内和轴表面应涂密封剂或与介质相适应的密封剂。

⑷对成卷包装的填料，使用时应先取一根与轴径同尺寸的木棒，将填料缠绕在其上，再用刀切断，切口最好呈45度斜面，对切断后的每一节填料，不应让它松散，更不应将它拉直，而应取与填料同宽度的纸带把每节填料呈圆圈形包扎好，置于洁净处。

⑸装填时应一圈一圈装填，不得同时装填几圈。方法是取一圈填料，将纸带撕去，涂以润滑剂，再用双手各持填料接口的一端，沿轴向拉开，使之呈螺旋形，再从切口处套入轴径，注意不得沿径向拉开，以免接口不齐。

⑹取一只与填料腔同尺寸的木质两半轴套，合于轴上，将填料推入腔的深部，并用压盖对木轴套施加一定的压力，使填料得到预压缩。预压缩量约为5％～10％最大到20％再将轴转动一周，取出木轴套。

⑺以同样的方法装填第二圈、第三圈。但应注意：2圈填料时，接口位置错开180度，3圈填料时应使接口相互错开120度4圈填料时错开90度以防通过接口泄漏。对于金属带缠绕填料，应使缠绕方向顺着轴的转向。

⑻最后一圈填料装填完毕后，应用压盖压紧，但压紧力不宜过大。同时用手转动主轴，使装配后的压紧力趋于抛物线分布，然后将压盖稍放松，装填即算完毕。应当指出，装填最后一圈填料后，若压紧力过大，填料的塑性与填料腔的摩擦力起阻止作用，使压紧力不能传递至填料的深处，特别是软填料更是如此。于是靠近压盖的2～3圈填料承受了绝大部分的压紧力，形成很大的径向力，因此出现异常摩擦，加之该处的润滑剂被大量挤出，不需要运行很长时间，即出现异常磨损。此外，在全部填料一次装填、一次压紧时，也会出现这种现象，应切实加以纠正。最后进行的运转试验，以检查是否达到密封要求和验证发热程度。若不能密封，可再将填料压紧一些；若发热过大，将它放松一些。如此调整到只呈滴状泄漏和发热不大时为止（填料部位的温升只能比环境温度高30℃～40℃）才可正式投入使用。

5、填料的合理使用

填料在使用过程中应注意下列事项：

⑴经常检查泄漏情况，如发现泄漏量超过允许值时，应及时压紧调整。

⑵轴的磨损、弯曲或严重偏心是造成泄漏的主要原因。故应定期检查轴承是否损坏，并尽可能将填料腔设在轴承不远处。轴的允许径向跳动量最好在0.03 ～0.08范围内

转动机械的转子的不平衡量应在允许范围内，以免振动过大。

⑶软硬不同的填料组合使用有良好的密封效果，但装填时硬填料应在深部，软填料应在压盖附近，且软硬应交替放置。

⑷液封环的两侧（包括外加注油孔的两侧）应装同硬度的填料。当介质不洁净时，应注意液封环处不得被堵塞。

⑸填料应定期更新，拆卸填料时注意不得划伤填料腔内壁和轴表面。

⑹当填料宽度与填料腔的宽度不符时，严禁用锤子敲扁。正确的方法是将填料置于平整洁净的平台上用辊子压碾。

⑺当从外部注入润滑油和对填料腔进行冷却时，应保证油路、水路畅通。注入的压力只需略大于填料腔内的压力即可。通常取其压差0.05mpa～0.1mpa

6、填料密封的故障的解决

填料密封磨损后，产生泄漏可拧紧填料压盖螺栓减少泄漏。使用一定周期要更换填料，故障的排除方法如下：

⑴故障现象，填料被挤进轴件和壳体或压盖之间的间隙中

故障原因，设计间隙过大或部件磨损，轴与轴承不同轴。