5 流体密封 填料密封

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1、过程装备的动密封填料密封往复密封机械密封非接触密封1填料密封压盖填料GlandPacking盘根Packing最古老的密封形式：提水机械、蒸汽机的密封十九世纪：有了新发展二十世纪初、中期：应用达到顶峰二十世纪中、后期期：宇航、核电、大型石化等重要的场合较少应用，被机械密封代替2预紧螺栓填料轴向压紧轴向压缩变形沿径向内外扩张贴紧阻止泄漏。⑴填料密封的结构3润滑与冷却：延长密封寿命，增设液封杯。优点：结构简单加工方便拆装容易价格便宜使用范围广4缺点：摩擦和磨损较大材料和功率消耗大措施允许有一定泄漏带走容量，降低磨损，延长寿命。使用情况不适于转速高、密封要求严、寿命要求长的场合软填料密封力不从心5

2、⑵软填料的分类、材料和结构①分类：功能：阀门、离心泵、往复压缩机用填料等材料：橡胶、天然纤维、合成纤维和金属填料加工方法：（软填料分为）绞合填料、编结填料、层叠填料和膜压填料6②材料基体材料和辅助材料7增强石墨填料环8③编结填料结构a夹心套层式编结填料b发辫式编结填料c穿心式编结填料910橡胶石棉盘根橡胶石棉盘根1112④常用编织填料（材料）a亚麻填料：浸渍不同润滑剂，增强致密性，减小磨损b石棉填料：浸渍物——矿物油混合石墨或二硫化钼，浸渍PTFE乳液，增强化学稳定性，且PTFE有自润滑作用c聚四氟乙烯填料：PTFE加工成纤维再编织而成13PTFE密封（编织）填料14④常用编织填料（材料）e

3、芳纶纤维填料：强度高、密度低、弹性好、耐燃烧、耐磨损。f玻璃纤维填料：耐热性、尺寸稳定性好，拉伸强度高，不燃烧，散热性好g碳素纤维或石墨纤维填料：有极好的耐热性和抗化学腐蚀性。15⑤柔性石墨填料和金属软填料柔性石墨填料性能：良好的耐高低温性、耐辐射、耐腐蚀、自润滑、导热性、密封性，摩擦系数低两种形式编织填料和膜压填料密封高速轴，必须与其它填料组合使用金属软填料软金属丝加强或软金属箔包卷非金属软填料16非矩形截面石墨填料17⑶软填料密封的原理①螺栓预紧力a泄漏方式：穿过填料本身的渗漏填料与轴外表面的泄漏填料与填料函内壁表面之间的间隙的泄漏18轴与填料摩擦产生磨损填料与轴外表面之间成为填料密封的

4、的泄漏通道预紧螺栓填料轴向压紧产生弹塑性变形，进而径向扩张，形成贴紧轴的径向接触力，使流体沿轴表面的流动受阻，实现密封。19b预紧状态20距压盖x处填料的轴向应力为σa(x)，取微元dx段填料，径向接触应力为预紧压盖螺栓，轴静止，无介质压力存在，总螺栓力Fg，填料受到的压盖压力为：A——填料函的环形面积，径向应力和轴向应力：K——测压系数，K＜12122当压紧填料时，微元的轴向应力差与填料两侧的摩擦力平衡，即轴向平衡，式中：f1，f2——填料与轴、填料与填料函壁的摩擦系数；K1，K2——填料与轴、填料与填料函壁的测压系数。将上式积分，取x=0，23式中：—系数，；σg——压盖处的轴向压力于是

5、上式表明：填料与轴，填料与填料函之间的径向应力在压盖处最大，并以指数规律向填料函底递减。24C操作状态流体压力沿轴向的分布的两种情况※压盖压力远远高于流体压力流体压力在1.5~2.5MPa压缩填料与轴表面形成微小的间隙，微小泄漏流体受到节流作用，所以流体压力沿填料长度呈非线性规律分布25※填料与轴表面的径向接触应力比流体压力低流体压力将填料推向填料函壁面而脱离轴，流体压力几乎都发生在压盖处，而密封也仅仅靠该处的径向应力，泄漏情况严重26结论填料预紧后的径向接触应力与泄漏流体压力的分布规律恰恰相反。要求：填料与轴和填料函之间的径向应力足以使介质不可能沿其流动，即填料函底部（x=L）的径向应力不

6、小于泄漏流体的压力p。即和可得：27密封介质压力越高，需要的螺栓力越大轴回转时，填料与轴摩擦的轴向分量为零f1=0，f2=f，并K1=K2=K，且（D＋d）/2≈D，则：可得：28式中：Q0－体积泄漏率，h0－间隙高度，－压差，=p1-p2，L－填料安装长度②泄漏率填料与填料函可认为无泄漏填料与轴之间的环隙泄漏，可视为流体作层流流动，其计算公式为：29一般转轴填料密封的允许泄漏率30③磨损与润滑特点：摩擦磨损严重，尤其是在压盖处，向内逐渐减小措施：润滑与冷却，减少摩擦，带走热量3132⑷软填料密封结构的设计①软填料密封结构的基本要求a填料沿长度方向的径向应力分布均匀，且与介质压力分布规律一致

7、。b应有冷却与润滑措施c自动补偿磨损，拆装方便d填料两端设置衬环，防止填料被挤出。e采用组合填料结构，提高密封性能3334②填料函主要结构尺寸注意：填料环数不易过多，因为散热困难。实际上起密封作用的仅仅是靠近压盖的几圈填料，一般4～5圈填料足够了相关国家标准或根据一些经验公式确定尺寸35⑸填料的选择、安装和使用①填料材料的正确选择考虑因素：设备种类和运动方式、介质的性能、工作温度和压力、运动速度363738a