在現(xiàn)實(shí)工況中最常用的是機(jī)械密封和填料密封;這篇文章主要講述填料密封的特點(diǎn)和原理，以及填料密封在使用中存在問(wèn)題，和針對(duì)故障主要表現(xiàn)與原因，采取什么的措施？

1. 填料密封的特點(diǎn)

填料密封一般由填料函、填料、填料壓蓋三部分組成。填料的壓緊程度由填料壓蓋來(lái)控制, 填料在軸向力的擠壓下, 產(chǎn)生徑向壓緊力, 使填料緊貼于軸套表面。由于軸套表面存在一定的粗糙度, 因此填料與軸套之間形成了無(wú)數(shù)個(gè)小的空腔, 即“迷宮”, 當(dāng)帶壓介質(zhì)通過(guò)軸套表面時(shí), 被多次節(jié)流, 從而達(dá)到了密封作用。為了保證填料密封具有一定的使用壽命, 須有足夠的液體進(jìn)行潤(rùn)滑, 這層液膜既有良好的潤(rùn)滑作用, 又有良好的密封作用。填料徑向壓緊力的分布與介質(zhì)壓力的分布恰恰相反, 填料函內(nèi)端的介質(zhì)壓力最大, 應(yīng)給于較大的密封力, 而此時(shí), 填料的壓緊力恰最小, 故壓緊力沒(méi)有很好地發(fā)揮作用。

在實(shí)際生產(chǎn)中, 為了獲得較為理想的密封效果, 往往采取增加填料壓緊力的辦法, 通常在填料壓蓋附近的 2-3 圈壓緊力最大。當(dāng)然此處摩擦力也最大。這就導(dǎo)致了填料與軸套間的異常磨損。填料密封的受力狀況很不合理, 因而使用中出現(xiàn)的種種缺點(diǎn)也在所難免。
 

2.填料密封的原理:

在機(jī)械行業(yè)中填料密封主要用作動(dòng)密封，常用作離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)軸密封。填料裝入填料腔以后，經(jīng)壓蓋螺絲對(duì)它作軸向壓縮。

當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑性，使它產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時(shí),填料中浸漬的潤(rùn)滑劑被擠出，在接觸面之間形成油膜。由于接觸狀態(tài)并不是特別均勻的，接觸部位便出現(xiàn)。邊界潤(rùn)滑狀態(tài)，稱為”軸承效應(yīng)”；

而未接觸的凹部形成小油槽，有較厚的油膜，接觸部位與非接觸部位組成一道不規(guī)則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用，此稱”迷宮效應(yīng)”。這就是填料密封的機(jī)理。

良好的密封在于維持“軸承效應(yīng)”和”迷宮效應(yīng)”。

也就是說(shuō),要保持良好的潤(rùn)滑和適當(dāng)?shù)膲壕o，若潤(rùn)滑不良，或壓得過(guò)緊都會(huì)使油膜中斷，造成填料與軸之間出現(xiàn)干摩擦，最后導(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

因此，我們需要經(jīng)常對(duì)填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使填料中的潤(rùn)滑劑在運(yùn)行一段時(shí)間而有所流失之后，再擠出一些潤(rùn)滑劑，同時(shí)補(bǔ)償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。當(dāng)然這樣經(jīng)常擠壓填料，最后將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。

3.填料密封在工業(yè)泵使用中存在的問(wèn)題

工業(yè)泵的軸封一般采用具有耐磨性、耐熱性、柔軟性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn), 我們?cè)谟帽P根填料, 發(fā)現(xiàn)其具以下個(gè)缺點(diǎn):

①填料表面粗糙、摩擦系數(shù)大、有滲漏現(xiàn)象, 另外使用久了浸入的潤(rùn)滑劑容易流失。

②新修好的設(shè)備, 開始運(yùn)行時(shí)軸封狀況良好, 但用不了多久, 泄漏量便不斷增加, 調(diào)整壓蓋和更換填料的工作也逐漸頻繁, 運(yùn)轉(zhuǎn)不到一個(gè)周期, 軸套就已磨損成花瓶狀, 嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)軸套磨斷, 并且水封環(huán)后面更換不到的盤根填料均已腐爛, 無(wú)法起到密封作用。

③ 填料與軸直接接觸, 且相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng), 造成軸與軸套的磨損, 所以必須定期或不定期更換軸套。

④為了使盤根與軸或軸套間產(chǎn)生的摩擦熱及時(shí)散掉, 盤根密封必須保持一定量的泄漏, 而且不易控制。

⑤盤根與軸或軸套間的摩擦, 造成電機(jī)有效功率降低, 消耗電能

4.填料密封故障表現(xiàn)及原因

從填料密封的原理來(lái)看, 流體在密封腔內(nèi)可泄漏的通道有三處:

其一是從填料與軸表面之間泄漏。

其二是從填料與填料箱體之間泄漏;

其三是流體穿透密封材料造成泄漏;

主要故障表象和原因有以下幾種:

①填料外表面被研傷, 填料壓蓋外側(cè)泄漏, 是由于填料外徑太小。

②填料擠進(jìn)軸和擋圈或軸和壓蓋之間的間隙時(shí), 多因?yàn)樵O(shè)計(jì)的間隙過(guò)大或偏心。

③ 介質(zhì)沿填料壓蓋泄漏, 是因?yàn)樘盍涎b配不當(dāng)或擋圈又破損。

④泄漏過(guò)大, 已無(wú)法調(diào)節(jié), 是因?yàn)樘盍吓蛎浕蚱茐幕蛱盍锨械锰袒蜓b配錯(cuò)誤或潤(rùn)滑劑被沖掉或偏。

5.填料密封處理故障采取的措施

5. 1填料材料的選擇。

選擇填料時(shí)我們主要看是否具備這幾個(gè)條件:

①在壓蓋壓力下有足夠的塑性, 在壓緊力作用下能否產(chǎn)生一定的徑向力并與緊密軸接觸, 填充所有的松孔、縫隙, 從而堵塞泄漏。

②有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性, 不污染介質(zhì), 填料不被介質(zhì)泡脹, 填料中的浸漬劑不被介質(zhì)溶解, 不受密封的液體、氣體和潤(rùn)滑液體的侵蝕。

③有自動(dòng)松弛的余地, 耐磨, 摩擦系數(shù)小, 而不致產(chǎn)生破壞性的摩擦和熱。

④軸存在少量偏移時(shí), 填料是否有足夠的浮動(dòng)彈性; 制造是否簡(jiǎn)單、填裝方便。

5. 2  加裝填料。

在加裝填料是, 必須對(duì)填料室清理干凈, 不容許有任何雜質(zhì)和污垢。檢查填料函和填料尺寸, 根據(jù)泵軸的尺寸圈切, 不易太短。填裝時(shí)不得用銳器(如改錐、鐵絲等) 扎壓填料, 以免使填料形成孔洞影響密封效果, 裝填壓實(shí)過(guò)程中壓蓋不可偏斜, 造成靠近壓蓋一段的填料壓得太緊, 緊固時(shí)要均勻用力。加裝填料后, 盤根不易加的太緊, 應(yīng)有一定的松度。

另外講一下組合填料密封的應(yīng)用

1組合式填料密封的應(yīng)用

傳統(tǒng)的單一類型的填料難以滿足現(xiàn)代科技復(fù)雜工況對(duì)密封的要求。為使填料密封最大限度地發(fā)揮其有利特點(diǎn)，克服或彌補(bǔ)某些方面的不足，采用兩種以上填料進(jìn)行混合裝配是行之有效的辦法。

我們做了大量的試驗(yàn)。結(jié)果表明，用碳纖維與柔性石墨混裝的組合結(jié)構(gòu)，密封效果甚好。當(dāng)介質(zhì)壓力小于0巧MPa時(shí)，此結(jié)構(gòu)可用七層填料環(huán)，其中 1、4、7三層用碳纖'維填料，其余四層用柔性石墨填料。

這種組合使兩種填料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，整體結(jié)構(gòu)具有軸向受力較均勻，回彈性好，摩擦系數(shù)低，外層強(qiáng)度高，抗沖刷等許多優(yōu)點(diǎn)，廣泛適用于各種填料密封場(chǎng)合。這種結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，如用在泵軸封處，軸套的外圓與填料環(huán)的間隙在0左右為宜，壓緊力不必很大，運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)允許有微量的泄漏。

隨著柔性石墨的膨脹，泄漏逐漸減小。如泄漏量大，可將螺栓稍緊，由于柔性石墨回彈性很高，輕度施壓極為敏感，切不可太緊，避免燒軸。對(duì)于一些非軸封結(jié)構(gòu)密封，可適當(dāng)加大預(yù)緊力。

這種組合結(jié)構(gòu)的填料密封，我們先后在銅氨液進(jìn)料泵、承插式膨脹節(jié)結(jié)構(gòu)改造、堿液循環(huán)泵軸封改造及管道連接部位的密封中應(yīng)用，密封效果均較好，而且泵軸封的軸溫完全正常。說(shuō)明組合填料可以保證密封的可靠性和穩(wěn)定性。