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傳統(tǒng)盤根填料與新型泥狀填料密封性能對比

   日期:2023-05-07 22:15     瀏覽:661    
核心提示:  摘要:以新型泥狀填料為研究對象,通過對新老泵類軸端密封材料性能的比較,從而得出兩代密封材料的優(yōu)缺點(diǎn)。本文還對泥狀填料

  摘要:以新型泥狀填料為研究對象,通過對新老泵類軸端密封材料性能的比較,從而得出兩代密封材料的優(yōu)缺點(diǎn)。本文還對泥狀填料的應(yīng)用范圍進(jìn)行分析。

  關(guān)鍵詞:盤根填料;泥狀填料;填料

  以泵類為代表的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的密封及能耗問題是一個(gè)長期以來一直備受人們關(guān)注的問題,如何減輕泵類設(shè)備的動(dòng)密封點(diǎn)泄漏,如何提高轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的機(jī)械效率是我們一直追求的目標(biāo),新型泥狀填料在泵類設(shè)備上的應(yīng)用,使密封技術(shù)的發(fā)展又向前邁了一步。本文著重分析了密封原理及新老密封材料的優(yōu)缺點(diǎn),從而讓我們更加了解這種新型泥狀填料,在今后的工作中能對它有選擇的應(yīng)用。

  1 傳統(tǒng)盤根填料在使用中存在的問題

  1.1 摩擦問題

  圖1所示為一典型盤根填料密封結(jié)構(gòu)示意圖。盤根填料依靠壓蓋軸向壓緊,產(chǎn)生徑向變形,填塞間隙而密封。盤根填料密封時(shí),依靠合適的徑向力緊貼軸和填料箱內(nèi)壁表面,保證可靠的密封。


圖1 典型盤根填料密封結(jié)構(gòu)示意圖
1 壓蓋螺栓;2 壓蓋;3 軸封箱;4 封液入口;5 封液環(huán);6 盤根填料;7 底(襯)套;A 盤根填料穿透;B 靠軸側(cè)泄漏;C 靠箱壁側(cè)泄漏

  在盤根填料密封中,內(nèi)部流體可能通過下列途徑泄漏:

  (1)流體穿過盤根填料本身的縫隙而出現(xiàn)滲漏(如圖中A所示); (2)流體通過盤根填料與軸承之間的縫隙而泄漏( 如圖中B所示); (3)流體通過盤根填料與箱壁之間的縫隙而泄漏( 如圖中C所示)。

  采用傳統(tǒng)盤根對泵類軸端進(jìn)行密封是一種接觸式密封,是通過盤根與軸套摩擦達(dá)到密封效果的。但在工作過程中,軸封箱因受摩擦熱而膨脹,軸( 或軸套)因磨擦而變細(xì),而為了減少密封間隙,必須施加壓緊力壓緊盤根,終了盤根被壓實(shí)變扁發(fā)硬,造成盤根與軸之間出現(xiàn)干摩擦,導(dǎo)致燒軸和出現(xiàn)嚴(yán)重磨損,摩擦功耗大,泄漏嚴(yán)重,造成昂貴的停車損失,而且增加維修成本。

  1.2 添加、更換維修問題

  此盤根填料的添加須在設(shè)備停運(yùn)后方可進(jìn)行,而且添加工藝要求較多,一般很難把握盤根的壓緊力,這樣就增加了設(shè)備啟停次數(shù)。

  總之,傳統(tǒng)盤根填料有如下缺點(diǎn): (1)盤根填料與軸直接接觸,且相對轉(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。(2)為了使盤根與軸或軸套間產(chǎn)生的摩擦熱能及時(shí)散掉,盤根密封必須保持一定的泄漏,但泄漏量不易控制。(3)盤根與軸或軸套間的摩擦功能造成電機(jī)效率降低。(4)添加須在設(shè)備停運(yùn)后方可進(jìn)行。因此,防止泵類密封泄漏為關(guān)鍵的措施是:減少摩擦和密封間隙。

  2 新型泥狀填料密封所提出的新思路

  2.1 新型泥狀填料的結(jié)構(gòu)簡介

  新型泥狀填料的結(jié)構(gòu)如圖2所示。填料腔體內(nèi)填充一種優(yōu)良的密封軟材料,它是由碳纖維、高純度石墨、聚四氟乙烯、有機(jī)密封劑等組成。它耐溫18~200℃,上限壓力0.7MPa,上限線速度8m/s,耐腐蝕性強(qiáng),適用介質(zhì)PH值范圍4~13,主要適用于水介質(zhì)。這種軟填料狀態(tài)為膠泥狀,摩擦系數(shù)低、混合體之間分子吸引力小。在軸的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,填料中的纖維會(huì)纏繞在軸上,并隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng),形成一個(gè)“旋轉(zhuǎn)層”,  此“旋轉(zhuǎn)層”起到了保護(hù)軸或軸套的作用,避免了軸套磨損,減少了動(dòng)力消耗;隨著“旋轉(zhuǎn)層”直徑的逐漸增大,軸對纖維的纏繞能力將逐漸減弱,不會(huì)與軸纏繞,并且與填料腔內(nèi)壁保持相對靜止,在填料腔內(nèi)形成一個(gè)“剪切層”,此時(shí)相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的摩擦剪切區(qū)域存在于填料中間而不是存在于填料與軸之間。為了防止泥狀填料外漏和內(nèi)漏,在填料腔前后兩端各加裝一圈普通盤根,利用此填料端環(huán)將泥狀填料壓緊。泥狀填料可由上部的密封水接口加入,充滿填料室空間。


圖2 新型泥狀填料結(jié)構(gòu)示意圖

  2.2 摩擦問題

  采用此填料密封時(shí),除填料腔兩端各加一圈盤根外,其它均為泥狀填料,此填料內(nèi)部層狀剪切,使摩擦發(fā)生于填料之間,防止對軸或軸套的磨損,更小的摩擦系數(shù),可以降低摩擦功耗;而且泥狀填料還能帶走輕微摩擦所產(chǎn)生的熱量。這種形式的密封基本解決了傳統(tǒng)密封形式的摩擦問題,而且密封間隙也基本為零,泄漏將以滲漏和擴(kuò)散為主,這也有別于傳統(tǒng)盤根密封方式。

  2.3 添加問題

  泥狀填料的添加是依靠一把專用高壓填料工具槍,直接從密封水進(jìn)口處填料,在線維護(hù)不用停機(jī),即添加不影響設(shè)備的運(yùn)行,比緊盤根的方法要方便且效果好。泥狀填料由于填料腔兩端采用盤根密封,因此,泥狀填料損失也較小,只需進(jìn)行少量補(bǔ)充。

  2.4 密封效果

  由于該填料呈泥狀,在有壓的情況下結(jié)合緊密,形成無縫的合成材料環(huán),形狀與直料箱和軸或軸套的不規(guī)則處完全吻合,不會(huì)有任何滲漏途徑,因而密封效果好,并且泥狀填料耐磨性高,摩擦系數(shù)小,有良好的不滲透性,對保護(hù)軸套很有利,經(jīng)比較,軸套的使用周期比傳統(tǒng)盤根密封長一倍多。

  3 結(jié)束語

  通過以上分析,我們不難看出這種泥狀填料密封的原理及優(yōu)點(diǎn),但是這種分析只限于中低速泵,因此它可以被廣泛應(yīng)用于熱力發(fā)電廠循環(huán)水泵,這將有助于提高循環(huán)水泵的效率,從而降低耗電量;同時(shí)可延長設(shè)備維修周期,降低運(yùn)行成本,減少由于填料問題引起的停車,從而給企業(yè)帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

  參考文獻(xiàn):

  [1]徐灝.密封[M]北京:冶金工業(yè)出版社,1998,81-109

  [2]顧永泉.流體動(dòng)密封( 下冊)[M]北京:中國石化出版社.1992,1-18

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