1.受力状态
软填料是柔性体,对于压紧力的传递不同于刚体,填料对轴的压紧力沿轴向分布情况如图4—6所示。自靠近压盖端到远离压盖端逐渐减少,与压盖直接相邻的l~2圈,其压紧力约为平均压紧力的2~3倍,此处磨损特别严重,以致出现凹槽。此时压紧比压将急剧上升,磨损将进一步加剧,致使密封失效。填料圈数越多,轴向长度越大,比压则越不均匀。因此,企图增加圈数以提高密封能力是毫无益处的。改进办法有二:其一是安装填料时,从装入第一圈填料开始,就尽可能压紧,依次一圈一圈逐个压紧,然后压紧压盖,使压紧力沿轴向分布尽可能均匀,以保证轴向磨损均匀。但因操作较麻烦,现场使用中,往往难以做到。另一方法是采取分段压紧结构,两个填料箱叠加,外箱体底部兼作内箱体压盖。这样,每一填料箱中填料网数较少,压紧力较均匀,而总圈数增加,可提高密封能力。
2.自动补偿能力
软填料磨损后,填料与轴杆、箱壁之间的间隙加大,而一般软填料密封结构无
自动补偿压紧力的能力,随着间隙增大,泄漏量也逐渐加大,因此,需频繁拧紧压盖螺拴。采用弹簧片压紧或螺旋弹簧等压紧方式,可具有一定的补偿能力。但由于填料磨损较大,尤其当轴表面磨损后,需要补充的压紧力较大,而弹性元件的补偿能力是有限的,故实际生产中,这种压紧方式用得不多。
3.散热
软填料中,滑动接触面较大,摩擦产生的热量较大,而散热时,热量需通过较厚的填料,且多数软填料的导热性都较差,摩擦加剧,密封寿命会显著降低。为了改善散热条件,可采用表4—13中图所示的带封液环填料箱或夹套冷却填料箱。封液填料箱是在填料中,装入1~2个封液环,封液环的小孔与填料箱体的丝孔连通,由此引入冷却水或封液,其压力略高于介质压力(填料箱工作压力大0.1~0.2MPa),这样不仅可直接冷却密封面,而且可起润滑摩擦面的作用,对被密封介质还有封堵的作用。
夹套冷却填料箱为间接冷却方式,虽然冷却效果不如前者,但冷却液绝对不允许混人被密封液体时,此法较为适用。若改用旋转式结构,填料处于旋转状态,摩擦面位于填料外缘与箱壁之间,利用填料箱的夹套冷却,散热效果良好,且不磨损轴,可用于高速旋转设备。
4.轴的振动或偏摆的影响
在某些工作场合下,轴有较大的振动和偏摆,造成软填料与轴的间隙周期性变化,磨损加大,泄漏量增加。采用调心式填料箱可克服这些缺陷,即利用柔性材料的吸振作用,使轴套或外套可调心对中,消除、减少由于振动或偏摆所导致的偏心对密封的影响。
针对软填料密封存在的问题,除了从结构上进行上述改进外,还可以从填料材料和型式上加以考虑,如高温高压下采用金属丝加强的石棉填料和波形填料;强腐蚀条件下用氟纤维填料等,可进一步提高软填料密封的适用范围。
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