传统盘根填料与新型泥状填料密封性能对比

　　摘要：以新型泥状填料为研究对象，通过对新老泵类轴端密封材料性能的比较，从而得出两代密封材料的优缺点。本文还对泥状填料的应用范围进行分析。

　　关键词：盘根填料;泥状填料;填料

　　以泵类为代表的转动设备的密封及能耗问题是一个长期以来一直备受人们关注的问题，如何减轻泵类设备的动密封点泄漏，如何提高转动设备的机械效率是我们一直追求的目标，新型泥状填料在泵类设备上的应用，使密封技术的发展又向前迈了一步。本文着重分析了密封原理及新老密封材料的优缺点，从而让我们更加了解这种新型泥状填料，在今后的工作中能对它有选择的应用。

　　1 传统盘根填料在使用中存在的问题

　　1.1 摩擦问题

　　图1所示为一典型盘根填料密封结构示意图。盘根填料依靠压盖轴向压紧，产生径向变形，填塞间隙而密封。盘根填料密封时，依靠合适的径向力紧贴轴和填料箱内壁表面，保证可靠的密封。

图1 典型盘根填料密封结构示意图
1 压盖螺栓;2 压盖;3 轴封箱;4 封液入口;5 封液环;6 盘根填料;7 底(衬)套;A 盘根填料穿透;B 靠轴侧泄漏;C 靠箱壁侧泄漏

　　在盘根填料密封中，内部流体可能通过下列途径泄漏：

　　(1)流体穿过盘根填料本身的缝隙而出现渗漏(如图中A所示); (2)流体通过盘根填料与轴承之间的缝隙而泄漏( 如图中B所示); (3)流体通过盘根填料与箱壁之间的缝隙而泄漏( 如图中C所示)。

　　采用传统盘根对泵类轴端进行密封是一种接触式密封，是通过盘根与轴套摩擦达到密封效果的。但在工作过程中，轴封箱因受摩擦热而膨胀，轴( 或轴套)因磨擦而变细，而为了减少密封间隙，必须施加压紧力压紧盘根，终了盘根被压实变扁发硬，造成盘根与轴之间出现干摩擦，导致烧轴和出现严重磨损，摩擦功耗大，泄漏严重，造成昂贵的停车损失，而且增加维修成本。

　　1.2 添加、更换维修问题

　　此盘根填料的添加须在设备停运后方可进行，而且添加工艺要求较多，一般很难把握盘根的压紧力，这样就增加了设备启停次数。

　　总之，传统盘根填料有如下缺点： (1)盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。(2)为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热能及时散掉，盘根密封必须保持一定的泄漏，但泄漏量不易控制。(3)盘根与轴或轴套间的摩擦功能造成电机效率降低。(4)添加须在设备停运后方可进行。因此，防止泵类密封泄漏极为关键的措施是：减少摩擦和密封间隙。

　　2 新型泥状填料密封所提出的新思路

　　2.1 新型泥状填料的结构简介

　　新型泥状填料的结构如图2所示。填料腔体内填充一种优良的密封软材料，它是由碳纤维、高纯度石墨、聚四氟乙烯、有机密封剂等组成。它耐温18~200℃，上限压力0.7MPa，上限线速度8m/s，耐腐蚀性强，适用介质PH值范围4~13，主要适用于水介质。这种软填料状态为胶泥状，摩擦系数低、混合体之间分子吸引力小。在轴的运转过程中，填料中的纤维会缠绕在轴上，并随轴一起转动，形成一个“旋转层”，　　此“旋转层”起到了保护轴或轴套的作用，避免了轴套磨损，减少了动力消耗;随着“旋转层”直径的逐渐增大，轴对纤维的缠绕能力将逐渐减弱，不会与轴缠绕，并且与填料腔内壁保持相对静止，在填料腔内形成一个“剪切层”，此时相对旋转运动的摩擦剪切区域存在于填料中间而不是存在于填料与轴之间。为了防止泥状填料外漏和内漏，在填料腔前后两端各加装一圈普通盘根，利用此填料端环将泥状填料压紧。泥状填料可由上部的密封水接口加入，充满填料室空间。

图2 新型泥状填料结构示意图

　　2.2 摩擦问题

　　采用此填料密封时，除填料腔两端各加一圈盘根外，其它均为泥状填料，此填料内部层状剪切，使摩擦发生于填料之间，防止对轴或轴套的磨损，更小的摩擦系数，可以降低摩擦功耗;而且泥状填料还能带走轻微摩擦所产生的热量。这种形式的密封基本解决了传统密封形式的摩擦问题，而且密封间隙也基本为零，泄漏将以渗漏和扩散为主，这也有别于传统盘根密封方式。

　　2.3 添加问题

　　泥状填料的添加是依靠一把专用高压填料工具枪，直接从密封水进口处填料，在线维护不用停机，即添加不影响设备的运行，比紧盘根的方法要方便且效果好。泥状填料由于填料腔两端采用盘根密封，因此，泥状填料损失也较小，只需进行少量补充。

　　2.4 密封效果

　　由于该填料呈泥状，在有压的情况下结合紧密，形成无缝的合成材料环，形状与直料箱和轴或轴套的不规则处完全吻合，不会有任何渗漏途径，因而密封效果好，并且泥状填料耐磨性高，摩擦系数小，有良好的不渗透性，对保护轴套很有利，经比较，轴套的使用周期比传统盘根密封长一倍多。

　　3 结束语

　　通过以上分析，我们不难看出这种泥状填料密封的原理及优点，但是这种分析只限于中低速泵，因此它可以被广泛应用于热力发电厂循环水泵，这将有助于提高循环水泵的效率，从而降低耗电量;同时可延长设备维修周期，降低运行成本，减少由于填料问题引起的停车，从而给企业带来明显的经济效益。

　　参考文献：

　　[1]徐灏.密封[M]北京：冶金工业出版社，1998,81-109

　　[2]顾永泉.流体动密封( 下册)[M]北京：中国石化出版社.1992，1-18

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