填料密封又称压紧填料密封,俗称盘根,英文来源于Packings 一词。填料密封是古老的一种密封形式,我国古代的提水机械就使用填塞棉纱的方法来堵住泄漏,早期的蒸汽机也采用了这种密封形式。到了19 世纪,为了适应石油能源大规模开采技术的发展,填料密封的材料也有了新的发展。进入20 世纪后,由于填料密封结构简单、成本低、适应性广,因此大量应用于石化生产中各种静止状态的填料函体密封、旋转往复密封,以及阀门填料函的密封等。
随着科技的进步,工程上对填料密封提出了更高的要求,而几十年来,新材料的不断问世则为新型密封填料的开发提供了可能。面对种类繁多的密封填料,如何选择适应不同工况的材料又是一个具有重要价值的新问题。下面将对常用密封填料进行介绍,提供典型石化企业使用现状。
1. 石棉填料
由于石棉填料使用的历史悠久,因此应用经验十分成熟,同时价格也较为低廉。但由于石棉材质天生的许多弱点: 高温易失水、纤维渗透、摩擦系数大等,使得石棉填料会经常性的产生渗透泄漏,在使用中需要频繁维护,而且石棉调料使用寿命相对较短,对泵轴、阀杆的磨损也比较大且开启麻烦。石棉填料至高耐温450 ℃,至高耐压6 MPa。实际生产中一般用在温度低于200 ℃的部位。绝大部分放在膨胀石墨填料的两端作组合密封用。
2.柔性石墨填料环
柔性石墨填料环又称膨胀石墨填料环,相对石棉填料它的使用历史较短。20 世纪70 年代末期我国才开始进行工业生产,由于柔性石墨填料环具有优异的特性,因此其迅速取代了石棉填料,特别是在原来石棉填料难以很好密封的部位。柔性石墨填料环适用范围广、密封性能好、使用寿命长、维护方便。其缺点是强度较低而且规格众多。目前石化生产使用的多是“单一柔性石墨类”这一种,即纯柔性石墨填料环。纯柔性石墨填料使用时两端应加编织填料或金属护圈,以防止被挤出。
3.碳化纤维填料
碳化纤维是将丙烯腈等人造纤维置于一定温度下,通过氧化而制造的,碳化纤维经过高温碳化成为碳纤维。碳纤维是20 世纪60 代研制成功的,而在我国大量作为密封填料使用则是20 世纪90 年代末期的事。目前作为填料使用至多的是碳化纤维浸渍聚四氟乙烯编织填料,这类填料对酸、碱及有机溶剂等绝大多数介质的均有良好的耐受性,同时热膨胀系数小,导热性良好,自润性好,因此其适用性相当广,特别适用于高速泵。
4. 聚四氟乙烯填料
聚四氟乙烯的优点是耐几乎所有已知的介质,并且不易老化、自润性好; 而缺点则是导热系数小,热膨胀系数大,因此在高速泵中使用会使摩擦产生的热量集聚。当温度达到200 ℃,轴的线速度大于3. 5 m/s 时,聚四氟乙烯就会软化而与轴相粘连,导致密封失效。为了消除这一缺点,美国的一家公司研制了一种含石墨聚四氟乙烯的编织填料,这种填料改善了聚四氟乙烯导热性差的缺陷,使其可以用于高速泵中。
5.芳纶编织填料
芳纶是一种人造纤维,按其组成可分为几种不同的类型,作为填料使用的是一种亮黄色的对位芳纶。这种纤维的优点是强度高,同质量下纤维的强度是普通钢的五倍,并且相当耐磨; 它有良好的热稳定性,427 ℃以上才开始分解; 它的热膨胀系数较小。芳纶编织填料就是用这种纤维编织后浸聚四氟乙烯乳液而成。它特别适用于泥浆泵或者其它含颗粒介质的转动设备的密封。
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