密封技术1全解

武汉工程大学

过程装备密封技术论文

课题名称：填料密封

专业班级：过程装备与控制01班

学生学号： 1203020130 学生姓名：湛梦梦

学生成绩：

任课老师：刘丽芳

一、填料密封定义

盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。

二、密封原理

填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，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。

三、应用范围

四、分类

4.1软填料密封

软填料密封是一种轴封的最古老形式，它既适用于各种旋转运动、往复运动的轴、杆密封，也适用于低速螺旋运动。尽管多数回转机械的轴密封已经被机械密封所代替，但应用现代新型填料的软填料密封仍获得广泛应用，尤其是在高温、强腐蚀和含固相颗粒介质工况下应用更为广泛。

软填料密封结构简单，历史悠久而应用广泛．但对被密封漉体通过轼填料密封的泄漏机理和软填料密封的密封机理并没有完全认识清楚。这里简要分析了流体通过软填料密封的泄漏机理和使软填料密封具有良好密封性能的基本要求，井澄清了有关软填料密封机理的一些模糊认识。

众所周知，软填料密封尽管结构简单、应用广泛，对其软填料的开发研究、密封性能研究、结构设计理论等进行了许多卓有成效的工作，但对密封流体的泄漏机理和软填料密封的密封机理并没有完全弄清楚，甚至有一些有关密封机理的概念有待进一步澄清。

4.1.1流体通过软填料密封泄漏的机理分析

密封的功用是阻止泄漏。当密封装置不能控制正常的允许泄漏量时，就意味着密封失效。软填料密封的失效与机械密封的不同，一般不会在毫无预兆迹象的情况下，突然发生灾难性泄漏．通常泄漏量都是逐步加大的。当然，人们总是希望软填料密封一旦安装后，就能长周期地稳定运行。显然，这种情况只有当填料和填料函的体积以及填料特性保持不变才能达到，但实际上，填料和填料函的体积在运行过程中．都将发生变化。对于填料来说，由于润滑剂的流失、纤维的萎缩、磨损、化学侵蚀、受热分解、挤出等会引起填料体积的减少，而轴的磨损又导致填料函体积的增大。人们研究软填料密封，就是力图使这种变化过程的周期尽可能延长。

造成密封泄漏的根本原因有两个，一是密封两侧存在压力差(或浓度差)．或沿泄漏方向有相对运动，由压差引起的流动称为压差流，(由浓度差引起的泄漏为扩散泄漏)，由相对运动引起的流动称为剪切流。即存在着流体泄漏的推动力。二是存在着泄漏通道即流体流动阻力不是无穷大。俏除(或减轻)其中任一因素均可阻止(或减少)泄漏，而以泄漏通道因素对密封性能有最本质的影响。流体通过软填料密封的泄漏有三条途径．即通过填料与静止件界面的泄漏；通过填料本身的泄漏；通过填料与运动界面之间的泄漏。流体通过填料与静止界面的泄漏和

流体通过静密封面的泄漏原理一样。流体通过填料本身的泄漏取决于被密封流体的渗透力和软填料本身的内部结构，编结填料易出现这种泄漏。当介质的渗透力强或介质为气体时，通过填料的渗透泄漏几乎不可避免，但具体的泄漏机制有待进一步探索。对于绝大多数液体介质，泄漏主要是通过填料与运动件之间的界面进行。

但是，流体通过填料与运动件之间界面泄漏的具体机理如何，目前对其进行直接研究的并不多。不过，国内外学者对弹性密封(o形圈密封和唇形密封)作过大量实验研究、计算分析和理论探讨，提出了有关介质泄漏和密封机理的众多见解．这些成果对揭示软填料密封介质泄漏机理很有启发。

被密封流体介质通过填料与运动间界面的泄漏机理有多种形式，常见的有间隙泄漏机理．多孔隙泄漏机理、粘附泄漏机理和动力泄漏机理前两种与静密封处的泄漏规律基本相同，而牯附泄漏是液体在往复运动配合处所特有的泄漏形式，动力泄漏机理是液体在回转运动配台面轴向泄漏的一种形式。

（1）间隙泄漏机理

间隙泄漏机理指流体通过宏观间隙发生泄漏，泄漏流体的流动遵循流体力学揭示的流体狭缝流动规律。尽管实际的流体泄漏途径可能是曲折多变的，但宏观效果上，可以认为流体是通过一径向间隙为C的环隙狭缝而实现泄漏的。该泄漏机理的物理模型简洁，揭示了流体的粘度、流体在填料密封两端的压差、填料密封的轴向长度、径向阃隙的大小和轴的偏摆程度等对流体泄漏率具有重要影响，这与事实一致，对填料密封的设计和操作具有重要的理论指导意义。但对于实际的软填料密封，当预测其泄漏率时，有效径向间隙Cr的确定颇为困难，因为这一径向间隙取决于具体的密封结构、填料性能和操作工况等。

（2）多孔隙泄漏机理间隙泄据机理从宏观的角度出发，揭示软填料密封的流体泄漏规律。但从微观的角度考虑，多孔隙泄漏机理更接近事物的本质。多孔隙泄漏机理认为．密封构件的表面不可能是理想的光滑表面．其微观表面形状是凹凸不平的，许多凸峰和凹坑往往构成了不规则的相互连通的泄漏通道，在流体压差或毛细管的作用下，流体通过这些泄漏通道而实现泄漏。这通常是软填料密封的主要泄漏形式。

（3）粘附泄漏机理如果密封面的微观凹陷是一些与泄漏方向垂直且又不连通