阀门填料密封知识 填料是动密封的填充材料，用来填充填料室空间，以防止介质经由阀杆和填料室空间泄露。填料密封是阀门产品的关键部位之一，要想达到好的密封效果，方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要，另方面则是合理的填料安装方法和从填料函的结构上考虑来保证可靠的密封。 一、对填料自身的要求 1、减少填料对阀杆的摩擦力； 2、防止填料对阀杆和填料函的腐蚀； 3、适应介质工况的需要。 二、常用填料品种 因为资料介绍用于各种工况条件下的品种达40 余种，而通用阀门中最常用的不过几种或十几种 1、盘根型 A 、橡胶石棉盘根：XS250FXS350FXS450FXS550F ； B 、油禁石棉盘根：YS450FYS350FYS450F ； C、浸聚四氟乙烯石棉盘根； D、柔性石墨编织填料：根据增强材料的不同可分别耐温300 C 450 C 600 C 65 0 C； E、聚四氟乙烯编织填料； F、半金属编织填料，以夹有不锈钢丝、铜丝的石棉做为芯子。外表用夹铜丝、不 锈钢丝、蒙乃尔丝、固康镍尔丝的石棉线编织起来。根据用途其表面用石墨、云母、硫化钼润滑剂处理。也有的以石棉为芯，用润滑的涂石墨的铜铂扭制而成。 2 、成型填料成型填料即压制成型的填料其品种有 A、橡胶 B、尼龙 C 、聚四氟乙烯
D、填充聚四氟乙烯（增强聚四氟乙烯）增强材料为玻璃纤维，一般为8?15 %玻璃纤维。 E、柔性石墨环 三、注意事项 1 、盘根型填料切断时用45 。切口，安装时每圈切口相错180 ； 2、在高压下使用聚四氟乙烯成型填料时要注意其冷流特性； 3、柔性石墨环单独使用密封效果不好，应与柔性石墨编织填料或YS450 （看温度 情况）组合使用，填料函中间装柔性石墨环，两端装编织填料，也可隔层装配即一层柔性石墨一层编织填料，也可在填料函中间放隔环，隔环上下分别成两组组合装配的填料； 4、石墨对阀杆填料函隔有腐蚀使用中应选择加缓腐蚀剂的盘根； 5、柔性石墨在王水、浓硫酸、浓硝酸等介质中不适用； 6、填料函的尺寸精度表面粗糙度，阀杆尺寸精度和表面粗糙度是影响成型填料密封性的关键；
泵用机械密封与填料密封的比较 离心泵外密封装置主要有填料密封、机械密封、迷宫式密封、浮动环密封。前两中最为常用。 机械密封(mechanical seal)是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。弹力加载机构与辅助密封是金属性纹管的机械密封我们称为金属波纹管密封。在轻型密封中，还有使用橡胶波纹管作辅助密封的，橡胶波纹管弹力有限，一般需要辅以弹簧来满足加载弹力。 机械密封主要有以下四类部件。1.主要部件：动环和静环。2.辅助密封件：密封圈（有O形、X形、U型、楔形、矩形柔性石墨、PTFE包覆橡胶O圈等）。3.弹力补偿机构：弹簧、推环。4.传动件：弹箕座及键或各种螺钉。 填料密封又称为压盖填料（Gland Packings）密封，俗称盘根（Packings）。填料密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉花的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。 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。 机械密封有三个密封点，这三个密封点的密封原理如下： 1.动环与静环之间的密封：是靠弹性组件（弹簧、波纹管等）和密封液体压力在相对运动的动环和静环的接触面（端面）上产生一适当的压紧力（比压）使两个光洁、平直的端面紧密贴合；端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的作用。这层膜具有液体动压力与静压力，它起着平衡压力和润滑端面的作用，两端面之所以必须高度光洁平直是为了给端面创造完美贴合和使比压均匀的条件，这是相对旋转密封。 2.静环与压盖之间的密封：用各种形状有弹性的辅助密封圈(例如橡胶)来防止液体从静环与压盖之间泄漏，属静密封。 3.动环与轴之间的密封：也是用各种形状有弹性的辅助密封圈来防止液体从动环与轴之间泄漏。这是一个相对静止的密封。但当端面磨损时，允许其作补偿磨损的轴向移动。 机械密封与填料函密封比较 优点： 1. 密封可靠，在较长的使用期中不会泄漏或很少泄漏，其泄露约为软填料密封的1%。清洁，无死角，可以防止杂菌污染。 2. 使用寿命长，正确选择摩擦负荷比压的机械密封可使用2~5年，最长有用到9年；在油，水介质中一般可达1~2年或更长。在化工介质中一般工作半年以上。 3 维修周期长，在正常工作的情况下，不需要维修。
第10章填料密封简介、填料密封改机械密封 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
动密封与静密封的区别？ 什么是动密封 动密封，主要是指阀杆密封。不让阀内介质随阀杆运动而泄漏，是阀门动密封的中心课题。 1) 填料函形式 目前，阀门动密封，以填料函为主。填料函的基本形式是： (1) 压盖式 这是用得最多的形式。 同一形式又能许多细节区别。例如，从压紧螺栓来说，可分T形螺栓(用于压力≤16公斤/平方厘米的低压阀门)、双头螺栓和活节螺栓等。从压盖来说，可分整体式和组合式。 2) 压紧螺母式 这种形式，外形尺寸小，但压紧力受限制，只使用于小阀门。 2) 填料 填料函内，以填料与阀杆直接接触并充满填料函，阻止介质外漏。对填料有以下要求： (1) 密封性好； (2) 耐腐蚀； (3) 磨擦系数小； (4) 适应介质温度和压力。 常用填料有：
(1) 石棉盘根：石棉盘根，耐温和耐腐蚀性能都很好，但单独使用时，密封效果不佳，所以总是浸渍或附加其他材料。油浸石棉盘根：它的基本结构形式有两种，一种是扭制，另一种是编结。又可分圆形和方形。 (2) 聚四氟乙烯编织盘根：将聚四氟乙烯细带编织为盘根，有极好的耐腐蚀性能，又可用于深冷介质。 (3) 橡胶O形圈：在低压状态下，密封效果良好。使用温度受限制，如天然橡胶只能用于60℃。 (4) 塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形状。所用塑料以聚四氟乙烯为多，也有采用尼龙66和尼龙1010的。 此外，使用单位根据自己的需要，常常探索各种有效的填料形式。例如，在250℃蒸气阀门中，用石棉盘根和铅圈交替迭合，漏汽情况就会减轻；有的阀门，介质经常变换，如以石棉盘根和聚四氟乙烯生料带共同使用，密封效果便好些。为减轻对阀杆的磨擦，有的场合，可以加二硫化钼(M0S2) 或其他润滑剂。 目前，对新颖填料，正进行着探索。例如用聚丙烯腈纤维经聚四氟乙烯乳液浸渍，又经预氧化后，在模具中烧结压制，可以得到密封性能优异的成型填料；又如用不锈钢薄片与石棉制成波形填料，可耐高温、高压与腐蚀。 3) 波纹管密封 随着化学工业和原子能工业的迅速发展，易燃、易爆、剧毒和带放射性的物质增多，对阀门密封有了更严格的要求，有的场合已无法使用填料密封，因此产生了新的密封形式－波纹管密封。这种密封不需填料，所以也叫无填料密封。 波纹管的两端，与别的零件焊死的。当阀杆升降时，波纹管伸缩，只要波纹管本身不漏，介质便无法泄出。为保险起见，往往采用波纹管与填料的双重密封。 什么是静密封 静密封通常是指两个静止面之间的密封。密封办法主要是使用垫圈。
填料密封材料分类及性能 填料密封广泛应用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，活塞泵、往复压缩机、制冷机的往复运动密封，以及各种阀门阀杆的旋转密封。按所用填料的弹性，填料密封可以分为软填料密封和硬填料密封两大类。软填料密封所用的填料主要有绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料以及各种截面形状的成型填料。 一、绞合填料与编结填料 1．麻填料 麻的纤维粗，摩擦阻力大，但在水中纤维的强度增加，柔性更好，对轴的磨损较石棉轻，因而可用于一般淡水、工业水及海水的密封。麻填料不耐化学品，耐热性也较差。 2．棉填料 棉纤维比麻纤维软，但是与麻相反，它在水中会变得较硬，而且会膨胀。因此摩擦阻力较大。棉填料不耐化学品，但对氨水和氢氧化钠碱溶液的适应性都不亚于石棉。棉填料可用于食品、果汁、浆液等洁净物质的密封。 3．油浸石棉填料 由于石棉具有柔性好，耐热性优异，强度大，耐酸碱和多种化学品以及抗磨损等一系列优点，很适合作密封填料。它的唯一缺点是干结后有渗透泄漏。但因其纤维很细，比面积（单位质量
的纤维表面积）大，浸渍油脂和其它润滑剂后能防止渗透泄漏，并能保持良好的润滑性，所以仍是一种价廉物美的密封填料。其耐热度一般在500℃左右。 4．聚四氟乙烯浸渍石棉填料 经四氟乙烯浸渍的石棉填料能耐酸耐碱及多种化学品，使用温度范围在-200~+260℃之间，摩擦系数小，且不会因pv值（压力与线速度的乘积）过高而使润滑剂流出，因而有稳定的密封性能和较长的使用寿命，广泛用于化工部门的搅拌机、反应槽等转轴的密封和活塞泵、压缩机往复活塞杆式的密封。但需要比其他填料更大的压紧力。 5．聚四氟乙烯纤维填料 聚四氟乙烯纤维填料编结填料是一种新填料，它除具备密封所必需的良好特性性，还能与特种润滑剂相配合，避免渗透泄漏。它几乎能耐一切化学品。其缺点是导热率低，热膨胀大，当圆周速度超过3.5m/s，密封部位温度超过200℃时，会出现粘轴现象，使用时应注意。 二、塑性填料 塑性填料是经模具制成型的填料，根据轴径大小制成环状，有绵状和积层两种型式。 1．绵状填料 绵状填料是把纤维与石墨（或云母）、金属粉（或鳞片）、油脂和弹性粘接剂相混合，填入填料腔后经压盖压紧来使用。它没
软填料密封 —《过程装备密封技术》 姓名：+++++++ 学号：20020108 班级：装控1班 日期：2016年1月3日 一、简介 软填料密封是轴封的最古老形式，它既适应于各种旋转运动、往复运动的轴、杆密封，也适应于低速螺旋运动。尽管多数回转机械的轴密封已被机械密封所代
替，但应用现代新型填料的软填料密封仍获得广泛应用，尤其是在高温、强腐蚀和含固相颗粒介质工况下应用更为广泛。软填料密封尽管结构简单、应用广泛，并且对其软填料的开发研究、密封性能研究、结构设计理论等进行了许多卓有成效的工作，但对软填料密封的密封机理并没有完全弄清楚，甚至一些有关密封机理的概念有待进一步澄清。 填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机械和设备运动的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜等的转轴和往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动的阀门的阀杆与固定机体之间的密封。他是最古老的一种密封结构，中国古代的提水机械，就是运用填塞棉花的方式堵住泄漏的。世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封方式。而19世纪石油和天然气开采技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构较为简单、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门的青睐。然而，随着工业现代化，尤其是宇航、核电、大型石油化工等工业的发展，对密封的要求越来越高，在许多苛刻的工况下，填料密封被其他密封形式所代替。尽管如此，由于填料密封本身固有的特点，至今在较多的场合仍是普遍使用的密封形式，特别是近年来许多新材料和结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得了新的发展。填料密封以其采用的密封填料的形式分成软填料密封和硬填料密封，后者主要用于高压、高温、高速下工作的机械或设备。因软填料密封构造简单并容易更换，应用十分普遍，也可作为预密密封与硬质材料密封、迷宫密封或机械密封联合使用。软填料密封用来密封轴或壳体孔、由一些可变形的密封圈或长绳状的材料沿轴或杆缠绕而成。填料压盖将软质密封填料轴向压紧，使其产生径向弹塑性变形堵塞间隙而实现密封。 软填料密封良好的润滑性能是保证密封长周期运行的必要条件，同时使密封具有较低的摩擦功耗和磨损速率。为了保证良好的润滑条件，软填料密封通常允许少量的泄漏存在。对于一般的填料(不包括具有自润滑性能的填料)只是对流体的流泄起节流作用而不是将其完全阻止或封闭填料中浸渍润滑剂或提高填料本身的自润滑能力就是为保证填料具有良好的润滑性能。下图是简单填料箱
调节阀填料密封的原理与实际应用李庆 发表时间：2019-06-21T16:10:29.920Z 来源：《建筑细部》2018年第25期作者：李庆 [导读] 为用户解决了现场危险隐患，同时也为公司挽回了一定的经济损失，给今后的阀门设计、制造以及产品具有稳定的使用性能奠定了基础。 摘要：调节阀在石油化工等行业生产中占有十分重要的地位。调节阀的填料是装在调节阀上阀盖的填料函中，其作用是利用填料的弹性，阻止工艺介质因阀杆的往复运动而在阀杆处引起的泄露。可是在生产，由于种种原因，致使阀杆填料密封泄露。在每年的调节阀故障处理中，阀杆填料密封的泄露占相当大矜比例。阀杆填料密封的泄漏，使介质外漏，如果有易燃易爆或者有毒的有害介质的泄漏，则容易发生火灾、爆炸、中毒和人身伤亡事故，外漏的介质污染环境，给人们的身体健康和生命安全造成危害。泄漏对安全生产有着严重的威胁，甚至造成装置非计划停车，影响企业的经济效益。因此，研究调节阀阀杆填料密封泄漏有着重要的意义。为了解决这一问题，根据对阀杆填料密封的理论分析，找出了影响阀杆调料密封泄漏的原因，提出了提高调节阀填料密封性方法。 关键词：调节阀填料；密封原理；实际应用 1 概述 调节阀作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠的执行管道系统对阀门提出的使用要求。密封填料是调节阀阀杆动密封的主要密封部件，用来填充填料箱空间，以防介质经由阀杆和填料箱空间泄露。填料密封是调节阀产品的关键部位之一。要想达到良好的密封效果，一方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要；另一方面是密封填料要有良好的弹性及光洁度，具备了以上两点要求，填料才能有良好的密封性能。 调节阀在常温介质中一般都选用四氟材料，来加工密封填料。公司有一批调节阀是常温介质，使用四氟材质的密封填料在使用中出现了填料函处介质外漏现象，给用户现场造成了很多麻烦。为了解决现场介质外漏问题及为了使密封填料获得更好的密封性能，结合现场出现阀杆处介质外漏问题，进行了密封填料结构的改进，有效地解决了现场介质外漏问题，为公司挽回了信誉，同时也得到了用户的好评。 2 分析 2.1 密封填料的作用阀门的密封分为两种，即外部密封和内部密封，对于控制阀的外部密封，即填料密封，结合相关资料及现场的使用反馈，对其结构进行分析，从而进行结构改进来满足调节阀现场使用性能。 调节阀部分由阀门的内件和阀体组成，阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀盖等，其中填料函部件用于对阀杆的密封，是用弹性方法防止工艺介质通过往复式运动而在阀杆表面产生泄漏，它是阀体不可分割的一部门。阀门的阀杆密封几乎都是利用填料函来实现的。 2.2 常用四氟填料结构介绍四氟密封填料在阀门的使用中是非常重要的动密封组件，常见的结构有以下几种结构形式： 四氟盘根组合填料结构：此种结构的密封填料，在使用中经常出现阀杆摩擦力大，阀杆出现爬行现象，从而影响阀门的调节性能，进而对阀门的使用性能产生不良影响。 V型组合填料结构：此种结构的填料由于是由四氟棒料车削而成，零件的光洁度相对于四氟盘根填料来说有所提高，其对阀杆产生的摩擦也小，因此对阀杆的爬行现象有所改善。但由于是车削加工，由于四氟材料受温度的影响比较大，所以车削过程中产生的热对零件的尺寸公差产生影响，从而使得零件的尺寸不稳定进而影响V型组合填料在使用中的密封性能，阀门在现场使用中经常会出现介质外漏现场，给用户造成很不好的影响。 2.3 密封填料理论计算分析密封填料按其结构和作用分为5个部分：填料压板、填料压盖、V型填料、垫片和弹簧。填料内唇边内径小于阀杆外径，外唇边外径大于填料腔内径，当填料和阀杆一起装入填料腔后便有一定变形，当在内压的作用下唇尖向阀杆和填料腔壁挤压，形成较高的接触压力，这样介质便难以通过，即使通过了第一道填料层，内压损失也会很大，通过第二、三个填料层时，内压已经损失殆尽，这就是填料的密封作用。 3 改进 针对以上对密封填料结构介绍分析及理论计算公式为依据，为了使填料获得更稳定的使用性能及密封性能，对现有填料函密封结构、填料结构及填料成型工艺进行了以下改进。 3.1 填料函结构改进结合现场的实际工况及理论计算分析，将填料函结构形式有原来的压入式填料函结构改为旋入式填料函结构。改进后的填料函结构使得填料所承受的压紧力均匀，不会因为填料局部受力过大而产生的变形，从而造成阀杆摩擦力大而产生的爬行现象或填料拉伤而产生的介质外漏现象。同时压盖上的防尘圈可以有效地防止外界的灰尘或杂质进入填料函，破坏填料与阀杆间的密封面，从而造成的介质外漏。压盖密封套合理的长度设计，保证填料函始终清洁，使得密封性能更加稳定。 3.2 填料结构的改进普通的V形四氟填料开口角度为90°，在使用中出现了现场介质外漏的现象，为了保证密封填料在不断变化的工况下具有更好的密封性能，在V形填料的下端V字口处增设U形槽，并将V形开口角由原来的90°改为79°。经过工厂实验及现场实际使用验证，改进结构后的填料弹性更好，更有利于密封。 3.3 零件成型工艺的改进为了使填料取得更加稳定、可靠的密封性能，结合四氟材料自身的性能，针对密封填料零件的成型工艺进行了改进，由原来的四氟棒料车削成型改进为聚四氟乙烯粉模压―烧结―成品零件，此种成型工艺使得零件的尺寸稳定、光洁度也得到了提高，更有利于填料的密封。 4 在实际中减少填料泄漏的方法 4.1填料结构的改进 大多数阀杆填料泄漏的解决办法是调整填料压盖。由于传统的填料是压实的并且随着时间而磨损，而且没有足够的弹性来补偿，因此，必须调整调料压盖。 采用弹簧加载来补偿填料的应力松弛可使阀杆密封更加持久。如果没有弹簧加载，随着填料在使用过程中被压实，作用在填料上的压缩载荷迅速降低，这是因为在填料掩盖螺栓中贮存的应变能很小。采用弹簧加载后，储存在弹簧中的总应变能可达到前者的20-25倍。因
盘根 盘根，也叫密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内,从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，主要用作提水机械的轴封。由于填料来源广泛，加工容易，价格低廉，密封可靠，操作简单，所以沿用至今。现在盘根被广泛用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞泵、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。
填料密封结构及原理: 常用填料密封结构如图1-1(a)所示，填料密封由填料2装于填料函1内，通过填料压盖3将填料压紧在轴的表面。由于轴表面总有些粗糙，其与填料只能是部分贴合，而部分未接触，此就形成无数个迷宫。当带压介质通过轴表面时，介质被多次节流，凭借这“迷宫效应”而达到密封。填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，固应有足够的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的“轴承效应”。由此可见良好的填料密封，即是迷宫效应和轴承效应的综合。 填料对轴的压紧力通过拧紧压盖螺栓产生。由于填料是弹塑性体，当受到轴向压紧后，产生摩擦力致使压紧力沿轴向逐渐减少，同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。径向压紧力的分布如图1-1(b)所示，其由外端(压盖)向内端，先是急剧递减后趋平缓，介质压力的分布如图1-1(c)所示，由内端逐渐向外端递减，当外端介质压力为零时，则泄漏很少，大于零时泄漏较大。
常用填料密封材料: 随着新材料的不断出现，填料结构型式也有很大的变化，这无疑将促使填料密封的应用更加广泛，用作填料的材料应具备如下特性： ●有一定的弹塑性。当填料受轴向压紧时能产生较大的径向压紧力，以获得密封；当机器和轴有振动或轴有跳动及偏心时，能有一定的补偿能力(追随性)； ●化学稳定性。既不被介质所腐蚀、溶涨，也不污染介质； ●不渗透性。介质对大部分纤维均有一些渗透，故要求填料组织致密，为此在制作填料时往往需要浸渍、填充各种润滑剂和填充剂； ●自润滑性好，摩擦系数小并耐磨； ●耐温性。当摩擦发热后能承受一定的温度； ●拆卸方便； ●制造简单，价格低廉。 常用盘根材料分为以下几类： ●石棉类 涂石墨石棉盘根、浸四氟石棉盘根、石棉橡胶盘根等，因环保性能较差，已逐渐被淘汰。 ●纤维类 浸四氟苎麻盘根、高水基盘根、油浸棉纱盘根、四氟浸润纤维盘根、石墨浸润纤维盘根、GFO纤维盘根等 ●四氟类 石墨润滑四氟盘根、白四氟盘根、含油白四氟盘根、膨胀四氟盘根、硅胶芯盘根等 ●芳纶类 芳纶纤维盘根、芳纶纤维四氟盘根、油浸芳纶纤维盘根等 ●碳纤维类 预氧丝碳纤维盘根、碳纤维盘根、镍丝增强碳纤维盘根、石墨润滑碳纤维盘根等●石墨类 柔性石墨盘根、四氟增强石墨盘根、金属增强石墨盘根、碳纤维增强石墨盘根等●陶瓷纤维类 陶瓷纤维盘根 常用填料的形式
软填料密封类型与结构特点、泄漏率及应力特征 软填料密封类型与结构特点 填料对轴的径向应力沿填料函长度的分布规律与泄漏流体压力分布恰好相反，因此为解决这一不协调关系，对软填料密封结构提出从以下几方面进行改进的要求。 ①填料沿填料函长度方向的径向应力分布均匀，且与泄漏介质的压力分布规律一致，以减小轴的磨损及其不均匀性，并满足密封的要求。 ②根据密封介质的压力、温度和轴的速度大小，考虑冷却和润滑措施，及时带走摩擦产生的热量，延长填料的使用寿命。 ③设置及时或自动补偿填料磨损的结构；装拆方便，以能及时更换填料，缩短检修停工时间。 ④在填料函底部设置底套，以防止填料挤出；为防止含固体颗粒介质的磨蚀和腐蚀性介质的腐蚀，采用中间封液环，注入封液（自身或外来封液），起冲洗和提高密封性的作用。 ⑤采用由不同材质的填料环组合的结构，如柔性石墨和碳纤维填料环的组合，提高了填料的密封性能。 软填料的泄漏率 密封介质沿填料与轴之间的环形间隙的泄漏，可视为流体作层流流动，理想条件下的泄漏量与填料两侧的压力差、轴的直径成正比，与介质黏度、填料安装长度成反比，与半径方向间隙的三次方成正比。所以软填料泄漏不仅仅是计算问题，调节填料使其与轴紧密接触，是保证软填料密封达到允许泄漏量的关键。 一般转轴用填料密封的允许泄漏率见表4-10。与机械密封相比，后者的泄漏率 通常在1mL/h以下。实际使用中，软填料密封要达到最低的泄漏率，与设计、制造和安装的好坏有直接关系，如轴与箱体的同轴度或圆度不符要求，以及横向振动等情况，泄漏率将迅速增加。此外，由于填料本身的蠕变导致接触应力松弛，泄漏率同样会随时间推移而增加，所以软填料密封需要根据实际操作情况，定期给予压紧填料，重新调整压缩载荷。 软填料的应力特征 在预装填料的填料函中，流体可能的泄漏通道，与垫片密封相似，主要是穿过软填料材料本身的渗漏和通过填料与轴外表面，以及填料与填料函内壁表面之间的间隙的泄漏。填料材料本身的渗漏，一方面由于压缩时软填料被压实，另一方面通过改变填料材料或结构得以减少或杜绝。由于工作时填料与填料函内腔无相对运动，因此阻止填料与运动的轴（杆）之间的泄漏或逸散成为填料密封成功的关键。软填料密封依靠拧紧压盖螺栓所形成的轴向压紧力，使填料产生弹塑性变形，从而形成紧贴轴的径向接触应力（以下简称径向应力），以致流体沿轴表面的流动受阻，起到了密封作用。显然这种径向应力在填料密封过程中起到了重要作用，因此下面将分析径向应力的成因、特征和大小。
填料密封的正确装填方法 填料密封(盘根)关键用作动密封，普遍用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，往复式压缩机、制冷机的往复工作轴封，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： 密封填料装填前提 1.润滑性能很好，抗摩擦，摩擦因数很小。 2.存在一定的塑性，在压紧力效果下可以出现一定的径向力并紧密与轴触及。 3.轴存在少许偏心的时候，填料应该有充足的浮动弹性。 4.生产简单，填装方便。 5.有充足的化学稳固性，不会污染介质，填料不会被介质泡胀，填料中的侵渍剂不被介质溶解，填料自身不腐蚀密封面。 密封填料装填工序 1、清洁填料腔，检查轴外表是否有划痕和毛刺等现象，保证填料腔的清洁。 2、用百分表检查轴在密闭部位的径向跳动量，其公差应在允许的范围内。 3、填料腔内和轴外表应涂光滑密封剂。 4、对成卷包装的填料，运用时应先取一根与轴直径相同尺寸的木棒，将填料缠绕在上，再用刀切断，切口最好是45度斜面，对切断后的每一节填料，不应将它拉直和松散，而应取与填料同宽度的纸带把每节填料呈圆圈形包扎好，置于干净处待用。 5、装填时应一圈一圈装填，不得同时装填几圈。办法是取一圈填料，将纸带撕去，涂以光滑剂，再用双手各持填料接口的一端，沿轴向拉开，使之呈螺旋形，再从接口处套入轴径，注意不得沿径向拉开，以免接口不齐。 6、取一只与填料腔同尺寸的木质两半轴套，合于轴上，将填料推入腔内的深部，并用压盖对木轴套施以一定的压力，使填料得到顶紧缩。顶紧缩量约为5%~10%，最大到20%。再将轴转动一周，取出木轴套。 7、以同样的办法装填第二圈，第三圈，但应留意：装填第二圈填料时，接口位置要错开180度，第三圈填料时应接口互相错开120度，四圈填料时错开90度，以防经过接口走漏。
第章密封 在炼油化工装置中，密封广泛应用于阀门、机泵和压缩机上。密封按其结构、作用原理和发展趋势可分为接触式密封、非接触式密封、组合式密封和无轴封密封等几种，常见的应用形式有填料密封、机械密封和迷宫式密封等。 第一节填料密封 填料密封是依靠填料和机械（如轴、轴套）的接触面来实现密封作用的。填料一般由石棉绳、石棉盘根、压型石墨等材料等组成。 1 填料密封的结构和密封原理 如图1所示，是阀门的填料密封装置，填料密封装置由填料函（箱）、填料、阀杆、填料压盖和螺栓组成。 阀门填料密封原理：密封被填充在阀杆和填料函之间的空间中，由螺栓通过填料压盖压紧，从而达到密封的效果。 阀杆与填料的接触面是相当光滑精密的，以最大程度的减小阀杆转动的阻力，并提高密封效果。 如图2所示，是机泵的 填料密封装置，填料密封装 置由填料函（箱）、填料、液 封环、填料压盖、底衬套和 螺栓组成。 机泵填料密封原理：密 封填料缠绕在光滑的轴和轴 套上，由填料压盖和螺栓压紧。底衬套与泵体保持一定 的间隙（1mm左右），其作 用是防止填料被挤入泵。液 封环的作用是通过管道与泵 的压缩室连通或与外界带压 的清水、封油等介质形成液封，引入压力介质形成液封， 并冷却润滑填料，使密封在 径向得到扩，边径与轴贴紧， 外边径向与填料函边贴紧， 从而达到密封的效果。
填料在压紧过程中应注意，压得过紧虽然减少了泄漏，但增加了填料与轴套之间的摩擦，降低了机械效率，并加剧了填料与轴套的磨损，严重是造成局部发热、冒烟，甚至将填料、轴和轴套烧坏；若压得太松，则泄漏增加也是不能容许的，填料密封的合理泄漏一般控制在每分钟6滴左右。 2 填料密封的特点和适用围 （1）特点：填料密封的结构简单，适用方便，但适用寿命短，泄漏量大，密封效果差，维护频繁。 （2）适用围：填料密封适用于两密封面相互运动较为和缓的场合中，在炼油化工装置的阀门中适用最为广泛，而在旋转机械中，填料密封对轴功率的传递损耗较大，一般用于介质温度较低、腐蚀性小、转速低、泄漏量要求不是很严格的设备中，如水泵和低速搅拌釜中，在炼油化工装置的小流量泵中应用也较多。 第二节机械密封 机械密封具有密封性好、泄漏量少，使用可靠等优点，因此在石油化工生产中广为使用，尤其在易燃、高温、昂贵、腐蚀等介质的环境中更具有明显的效果，其在机泵、搅拌釜等设备中应用最为广泛。 1 机械密封的原理和基本结构 机械密封是由至少一对垂直于轴线的精密加工的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用及辅助密封的配合下，保持相互贴合并相对运动而构成防止流体泄漏的装置。其作用机理是将较易泄漏的轴向密封转化为难以泄漏的端面密封。机械密封的基本结构如图所示，它是依靠动环和静环的端面相互贴合，并相对转动而构成的密封装置。 如图3所示，动环通过Array动环密封圈、弹簧、传动座 及螺钉固定在轴（轴套）上， 构成一套动环机构，并随之 转动。静环通过静环密封圈、 防转销固定在压盖上，构成 静环机构，它是静止不动的。 当动环机构与静环机构安装 到泵上以后，动环与静环的 接触面在弹簧及密封液体压 力的共同作用下紧密贴合。 泵运转时，动环机构就 带动动环随泵轴旋转，而静 环是静止不动的，于是动环 与静环接触面就发生相对运 动，由于它们之间贴合得很 紧，并形成一层极薄得液体 膜，从而达到良好的密封效 果，这是机械密封的主密封。另外，静环与压盖的静密封是靠静环密封圈来实现的：动环与转轴（轴套）之间的密封是由动环密封来保证的，当端面磨损时，能作轴向移动来补偿 磨损；这些都是机械密封的辅助密封形式，一般无相对运动，容易保证。
浅谈往复式压缩机常用填料密封环工作原理 贺尔碧格（上海）有限公司密封件技术部陈华风 关键字：往复式压缩机填料密封环动密封静密封 一、前言 往复式压缩机填料密封环的作用是防止气缸中的高压气体沿着活塞杆方向泄漏，它是压缩机中最重要的零部件之一，也是压缩机最主要的外泄漏途径之一。 通常情况下，我们常说的填料密封环是一种动密封环，即只有在压缩机工作时才起密封作用（一般的压力工况），而压缩机停机时或者其他特殊情况下，它并不能起密封作用。而在后者情况下起密封作用的密封环，我们通常称为静密封环。 二、填料密封环的工作原理 这里的动密封指作用到填料密封环上的压力随着活塞的往复运动而成明显的周期变化，也即压力为脉动压力，如通常的双作用气缸，这种脉动变化的压力是填料密封环密封气体所必需的。为了便于说明，下面以最常用的填料密封环（如下图（一））来解释实际的工作原理，该环由一片径向切口环和一片切向切口环组成，为典型的单作用环。 切向环径向环填料密封环： 图（一）常用的填料密封环图（二）气缸工作状态 如上图（二）所示，状态一为所需密封的工作气缸端被压缩时，填料密封环由于受气体力的作用靠向低压侧，气体从填料密封环与填料盒
杯槽之间的轴向间隙和径向环的切口间隙中进入填料的外侧，在气体力的作用下形成三个密封面：径向环与切向环切口错开形成密封面、切向环与活塞杆表面形成密封面、切向环与杯槽侧面形成密封面。这样就阻止了气体的泄漏，从而起到密封作用；当气缸吸气时（如图（二）状态二），气体通过径向环的切口间隙部分回流进气缸。 在压缩机的往复运行周期内：在压缩阶段，气缸内的高压气体作用在填料密封环上，在填料密封环前后形成压差，各密封面在气体压差的作用下能够很好的工作，气体逐步泄漏到随后的填料杯槽里并形成类似的密封形式，最终保证整个填料盒的密封效果；在吸气阶段，由于气体通过填料密封环组中径向环的切口回流到气缸，填料杯槽内的气体压力逐渐下降，因此这样就可以保证在下一个压缩过程中，填料密封环的前后又能建立起新的压差，使填料密封环形成三个密封面，起到密封作用。因此，常用的填料密封环我们又可以称为动密封填料密封环，即在一定的压差下，填料密封环在气体力的作用下形成密封面，起到密封作用，这里的压差指的是：作用在每一组填料密封环组上的动压力产生的压差，而非静压力产生的压差。而对于静压力产生的压差即静压差则可以解释如下（压缩机非工作腔如平衡腔等类似的 压力形成的压差、停机时的压差等）：以上图（二）为例，当密封压力为静压差工况下，刚开始工作时静压力形成静压差使填料密封环向右侧靠形成密封，与上述情况相似，气体无法避免的要部分泄漏，随后的几组填料密封环也与第一组填料密封环相似部分泄漏；但由于是静压，即没有吸气过程，因此，高压气体无法回流，使填料一直处于
机械密封与填料密封的比较 填料密封与机械密封各有各的优势，填料密封，结构简单，价格便宜、维修方便。机械密封，密封较好，泄漏量很少，寿命长。下面我们来从他们的结构性能各方面做一个分析，讲解下他们的优势和区别。 1.填料密封： 结构简单、价格便宜、维修方便，但泄漏量大、功率损失大。因此，填料密封用于输送一般介质，如水;不适用于石油及化工介质，特别是不能用在贵重、易爆和有毒介质中。 2 机械密封： 密封较好，泄漏量很少，寿命长，但价格贵，加工安装维修保养比一般密封要求高。机械密封适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同粘度、强腐蚀性和含颗粒的介质。 填料密封是一种传统的接触式密封，应用较广。结构简单，更换方便，成本低廉，适用范围广(可用于旋转、往复、螺旋运动的密封)，对旋转运动的轴允许有轴向窜动。其不足是密封性能稍差，轴不允许有较大的径向跳动，功耗大，磨损轴，使用寿命短。 填料密封通过轴表面与填料部分贴合，形成迷宫效应达到密封。由于是滑动密封故应有足够的液体进行润滑，以保证密封有一定的寿命，即所谓的轴承效应。 填料对材料又要求：1、一定的弹塑性2、化学稳定性3、不渗透性4、自润滑性好，摩擦系数小并耐磨5、耐温性6、装拆方便。 机械密封密封性好，性能稳定，泄露量少，摩擦功耗低，使用周期长，对轴磨损很小，能满足多种工况要求，在石化等部门广泛应用，但其机构复杂、制造精度高、价格较贵、维修不方便。 机械密封亦称端面密封，其至少有一对垂直于旋转轴线的端面，该段面在流体压力及补偿机械外弹力(或磁力)的作用下，加之辅助密封的配合，与另一端面保持贴合并相对华东，从而构成防止泄露。由于两个密封端面紧密贴合，是密封端面之间的交界形成一微小间隙，当有压介质通过此间隙，形成极薄的液膜，造成阻力，阻止介质泄漏，又使端面得以润滑，由此获得长期的密封效果。 填料密封是一种传统的压盖密封。它靠压盖产生压紧力，从而压紧填料，迫使填料压紧在密封表面(轴的外表面和密封腔)上，产生密封效果的径向力，因而起密封作用。径向力沿整个填料长度按指数曲线分布。为了保持填料的“于”状态，内侧圈上的径向压力至少要等于系统的内压力，这就意味着外侧圈的径向压力高得多。
密封填料的基础知识 泥状填料具有来源广、加工容易、价格低廉、密封可靠、操作简单等特点，因此适用范围较广。近几年来随着技术的发展，泥状密封在材料、结构形式以及性能方面都得到了较大的改进，在机械行业泥状填料密封得到了更为广泛的应用。 一、泥状填料封的工作机理 在机械行业填料密封主要用作动密封。常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封，在填料密封的设计选择上，应以机械设备的工作条件为主要考虑因素，填料的选择应考虑具备如下条件： 1、有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。 2、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。 3、填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。 4、轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。 5、制造简单、填装方便 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，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。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，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。 二、盘根填料在水泵使用中存在的问题 水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。 总的来开，盘根填料具有如下缺点 (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及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。 (3)盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5%-10%的惊人比例。总的来看，盘根填料具有如下缺点：从填料密封的原理来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透纤维材料造成泄漏;其二是从填料与填料箱体之间泄漏;其三是从填料与轴表面之间泄漏。 因此防止水泵泄漏最为关键的措施是： (1)合理选择密封填料; (2)设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力。 三、组合软填料密封的设计 设计的填料腔结构如图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、
填料密封浅谈 1 前言 (2) 2 填料密封 (2) 2.1 填料密封简介 (2) 2.2 填料密封的密封机理 (3) 2.3 密封材料的选择 (5) 2.3.1 软填料密封材料的要求 (5) 2.3.2 填料密封常用材料及结构形式 (5) 2.3.2.1 常用材料 (5) 2.3.2.2 典型的软填料结构形式 (5) 2.3.2.3 软填料密封材料的选择 (7) 2.4 软填料密封存在的问题与改进 (7) 2.4.1 主要存在的问题 (7) 2.4.2 改进措施 (9) 3 结束语 (11)
1 前言 泄露是机械设备常产生的常见故障之一，造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械作用的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不可避免地会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径，密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露通道中的阻力，或者在通道中加设小型做功元件，对泄露物造成压力，与引起泄露的压差部分抵消或完全平衡，以阻止泄露。 密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封，胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。 本论文主要浅谈一下就目前较常用密封形式——填料密封。 2 填料密封 2.1 填料密封简介 填料密封按工作原理的不同可以分为填塞型软填料密封和成型填料密封（挤压型弹性体密封圈密封）。 软填料密封又称为压紧填料密封，俗称盘根。盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。
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阀门填料密封知识 填料是动密封的填充材料，用来填充填料室空间，以防止介质经由阀杆和填料室空间泄露。填料密封是产品的关键部位之一，要想达到好的密封效果，一方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要，另方面则是合理的填料安装方法和从填料函的结构上考虑来保证可靠的密封。 一、对填料自身的要求 1、减少填料对杆的摩擦力； 2、防止填料对阀杆和填料函的腐蚀； 3、适应介质工况的需要。 二、常用填料品种 因为资料介绍用于各种工况条件下的品种达40余种，而通用阀门中最常用的不过几种或十几种 1、盘根型 A、橡胶石棉盘根：XS250FXS350FXS450FXS550F； B、油禁石棉盘根：YS450FYS350FYS450F； C、浸聚四氟乙烯石棉盘根；
D、柔性石墨编织填料：根据增强材料的不同可分别耐温300℃450℃60 0℃650℃； E、聚四氟乙烯编织填料； F、半金属编织填料，以夹有不锈钢丝、铜丝的石棉做为芯子。外表用夹铜丝、不锈钢丝、蒙乃尔丝、固康镍尔丝的石棉线编织起来。根据用途其表面用石墨、云母、二硫化钼润滑剂处理。也有的以石棉为芯，用润滑的涂石墨的铜铂扭制而成。 2、成型填料 成型填料即压制成型的填料其品种有 A、橡胶 B、尼龙 C、聚四氟乙烯 D、填充聚四氟乙烯（增强聚四氟乙烯）增强材料为玻璃纤维，一般为8～15％玻璃纤维。 E、柔性石墨环 三、注意事项 1、盘根型填料切断时用45。切口，安装时每圈切口相错180； 2、在高压下使用聚四氟乙烯成型填料时要注意其冷流特性；