填料密封简介、填料密封改机械密封

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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。

file:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image001.gif⑸ 安装方便：对填料安装的技术要求低。图10－1

file:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.giffile:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image003.giffile:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image004.giffile:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image005.giffile:///C:/Users/xiang/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image006.gif

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。

排除办法，减小间隙，检查同轴度

⑵ 故障现象，填料外表面被研伤延压盖外侧泄漏

故障原因，由于填料外径太小，故不能固定而随轴旋转。

排除办法，检查壳体和填料尺寸。

⑶  故障现象，靠近压盖侧的填料环亚的太紧  

故障原因，填料装的当

排除办法，，仔细更换重装

⑷  轴件沿其长度严重磨损

   故障原因，润滑失效

排除办法，更换适当的润滑剂材料或转入能补给润滑剂的灯笼环。

⑸ 故障现象，泄漏量太大

故障原因，填料膨胀破坏填料环切的太短或装配错误，轴件偏心，填料盒膨胀。

排除办法，更换一种相容性好的填料，如采用包泊式填料，可检查转动方向与泊重叠的方向一致。更换能抗密封介质作用的填料，检查轴的振摆，检查轴的同轴度等。

7、填料密封的主要要求如下：

⑴ 在压盖的压力下有足够塑性，填充所有的松孔，缝隙、从而堵塞密封。

⑵ 不受密封介质和气体或润滑液的侵蚀。

⑶ 磨损速度低能经历较长的时间才需要调整，并经过多次调整后才需要更换填料。

不会有研伤对轴没有腐蚀。

8、填料密封如何维修

⑴ 应采用高质量的填料材料。如石棉填料、将它切断成环，并足够的银色片片状的石墨加以涂擦（含碳量小于）90％环在填料函内要使环的接头成45度分布在整个圆周上。并以90度角错开。

⑵ 轴的表面粗糙度。为了填料密封工作良好，轴的表面要有很高的质量。如果轴的表面有刀痕，高低不平，飞翅及类似缺点，则填料密封就不能保证必要的密封性。因此，填料密封工作良好的条件是，轴表面粗糙度0.8 um。

⑶ 填料应均匀的压紧。压紧填料是应均匀的进行，压盖不得偏斜，应定期盘车，并同时检验填料的咬紧程度。

9、毛毡密封结构

毛毡密封结构是填料密封结构中最简单的一种形式，通常用于防尘，它的内径小于轴的外径要有1mm的过盈量。对密封要求严格时，可并排使用两道毛毡，防止润滑油漏出，是离心泵的轴承箱轴承侧盖常用的一种密封形式。靠近内部是防止润滑油泄漏，靠近外部的一道毛毡，是防止灰尘渗入。毛毡具有天然的弹性，而且本身呈松孔海绵状，可储存润滑油。轴旋转时，毛毡又将润滑油从轴上刮下，反复自我润滑。如使用两道毛毡，则两道毛毡之间的空间还可存有更多润滑油改善工作条件。

毛毡槽内也可不装毛毡，而装以截面为S形的橡胶圈如图10－2如果有两道毛毡槽，也可在靠近内部安装S形橡胶圈，靠近外侧安装毛毡也可两侧都安装S橡胶圈。

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图10－2是一道槽的示意图，用S形橡胶圈代替毛毡结构

1－形橡胶圈    2－轴     3－壳体

实际上轴承侧盖的密封方式最好是磁力密封结构。

二、填料密封改机械密封

随着机械密封性能的不断的提高，在许多场合下，填料密封已被机械密封所代替。

对原来的填料密封改机械密封，首先应按操作条件，分析改装的可能性。当系统终许多机械因素不正常时，使用机械密封也可能失效，但机械密封一旦失效难以采取应急措施，这种情况下不宜改机械密封。

离心泵用填料密封，其填料的径向厚度大体是轴径的1/5分别为6、8、10mm。一般化工泵由填料密封改机械密封时，首先要校对所用机械密封是否能装入，如果不能装入可以加工扩大填料腔尺寸，但是要保证填料腔的机械强度。一般DY型多级泵的填料密封改机械密封都需要扩大填料腔的内径尺寸，填料腔的内径必须比机械密封的最大外径大2～5mm。然后确认以下有关尺寸：

确认密封腔的尺寸

减小轴套外经尺寸

扩大密封腔尺寸

减小泵轴的尺寸，当密封腔的内径不允许扩大时，

如壳体壁薄或压盖螺丝限制等可考虑减小轴的外径，应视具体情况而定，特别要考虑轴的刚度。

三、采用外装式机械密封

采用外装式机械密封，一般不受密封腔尺寸的限制，但是必须有足够的轴向尺寸。可采用轴向尺寸交小的密封或将密封腔车短等办法。要根据具体情况而定。

外装式机械密封安装方便可在不拆泵的情况下调整密封压缩量，适用于作压力≤0.5MPa，线速度＜15m/S。外装式机械密封于内装式机械密封没有太大的差异，一般外装式机械密封有152型、WB2型169型等只要轴向尺寸允许就可以改造。

四、压盖的设计

离心泵用机械密封代替填料密封，压盖应进行改造。旋转式机械密封的压盖是用来支承静环的，内装式机械密封的压盖是来支承补偿环组件的。因此，压盖应按所支承的密封环件的几何形状、尺寸以及泵壳连接部位来设计的。压盖的设计要考虑工作环境的影响，即冲洗、冷却、隔离措施等。当选择内装密封的尺寸比密封腔尺寸长时应加长压盖。详见第8章密封改造实例。

由于机械密封和泵的多种多样，压盖的形状也有差异压盖设计不当，会出现密封故障，要引起足够的重视。其注意以下问题。

1、压盖要有足够的厚度合理几何形状，变形要小变形量要限制在1/1000以下。

2、填料密封改机械密封的填料底套（称为节流套）间隙应控制在0.40～0.60之间。热油泵底套间隙可以适当增加到0.70左右。应注意，决不可没有密封底套。它是控制密封腔压力、控制冲洗量、控制密封腔温度的关键部件。详见第六章第3节