第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1接触密封 3.1.1软填料密封 31.1.1引言 简介：填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机器和设备运动部分 的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜等的转轴和往复泵、住复压缩机的柱 塞或活塞杆，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。 历史：它是最古老的一种密封结构，中国古代的提水机械，就是用填塞棉花的方法 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。而19世纪石油和天 然气开来技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料 密封因其结构比较简单、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门青睬。 发展：然而，随着现代工业，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新结构的出现，赋子了填料密封新的生机，获得了新的 发展
接触密封 第 3章 3.1 过程机械的动密封 简介：填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机器和设备运动部分 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，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。 历史：它是最古老的一种密封结构，中国古代的提水机械，就是用填塞棉花的方法 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。而19世纪石油和天 然气开来技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料 密封因其结构比较简单、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门青睬。 发展：然而，随着现代工业，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新结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得了新的 发展。 3.1.1 软填料密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1 接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (1 基本结构 填料密封是首先将某种软质材料1填 塞轴2与填料函3的内壁之间，然后预紧 压盖4上的螺栓，使填料沿填料函轴向压 紧，由此产生的轴向压缩变形引起填料 沿径向内外扩胀，形成其对轴和填料函 内壁表面的贴紧，从而阻止内部流体向 外泄漏。为了使填料起更可靠的密封作 用，或对填料进行润滑或冷却，以延长 填料的寿命，有在填料函中间放置液封 环5，通过它向环内注人有压力的中性介 质、润滑剂或冷却液。有时在填料顶部 和（或）底部加装衬套，使它与轴保持较小 的间隙，以防止填料挤出。此外，也有 在各段填料之间放置隔离环，起传递压 图41填料密封和基本结构 紧载荷的作用等结构。 1一填料；2一转轴；3一填料函： 4一压盖；5一液封环
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 填料密封是首先将某种软质材料1填 塞轴2与填料函3的内壁之间，然后预紧 压盖4上的螺栓，使填料沿填料函轴向压 紧，由此产生的轴向压缩变形引起填料 沿径向内外扩胀，形成其对轴和填料函 内壁表面的贴紧，从而阻止内部流体向 外泄漏。为了使填料起更可靠的密封作 用，或对填料进行润滑或冷却，以延长 填料的寿命，有在填料函中间放置液封 环5，通过它向环内注人有压力的中性介 质、润滑剂或冷却液。有时在填料顶部 和 (或)底部加装衬套，使它与轴保持较小 的间隙，以防止填料挤出。此外，也有 在各段填料之间放置隔离环，起传递压 紧载荷的作用等结构。 （1） 基本结构 接触密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (1) 基本结构 软填料密封与机械密封相比： 优点：软填料密封结构简单、价格便宜、加 工方便、装拆容易和使用范围很广 缺点：软填料密封因依靠压紧力使填料与轴 被漏点 (杆)紧密接触而填塞泄漏通道接的，故填料 瑞盖 与轴（杆）表面的摩擦和磨损较大，造成材料 役漏点3 和功率消耗也大。而为了润滑摩擦部位并 携出摩擦热，降低材料磨损，延长使用寿 命，填料密封要允许有一定的泄漏，因此 对于机器转速高、密封要求严、寿命要求 福点 预福点】 长的场合，软填料密封就显得力不从心了
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 软填料密封与机械密封相比: 优点:软填料密封结构简单、价格便宜、加 工方便、装拆容易和使用范围很广 缺点:软填料密封因依靠压紧力使填料与轴 (杆)紧密接触而填塞泄漏通道接的，故填料 与轴(杆)表面的摩擦和磨损较大，造成材料 和功率消耗也大。而为了润滑摩擦部位并 携出摩擦热，降低材料磨损，延长使用寿 命，填料密封要允许有一定的泄漏，因此 对于机器转速高、密封要求严、寿命要求 长的场合，软填料密封就显得力不从心了 （1） 基本结构 接触密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1 接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构 a.分类： 按功能分： 阀门用填料、离心泵用填料和往复压缩机用填料 按材料分： 橡胶、天然纤维填料（植物类纤维、矿物类纤维、动物类纤维）、合成纤维 填料和金属填料 按加工方法：绞合填料，编结填料，叠层填料，模压填料。 (a (b) (C) (d) 图4-2典型的填料结构型式 (a)绞合填料；(b)编结填料：(c)叠层填料：(d)模压填料
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 a.分类： 按功能分： 阀门用填料、离心泵用填料和往复压缩机用填料 按材料分： 橡胶、天然纤维填料(植物类纤维、矿物类纤维、动物类纤维)、合成纤维 填料和金属填料 按加工方法：绞合填料，编结填料，叠层填料，模压填料。 （2） 软填料的分类、材料和结构 接触密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.11引言 (2) 软填料的分类、材料和结构 b.材料： 实际软填料由基体材料和辅助材料组成，基体材料用于满足耐热性、化学稳定 性方面的要求，而辅助材料则满足润滑性、致密性或防腐蚀的要求，表4-1列出常 用的软填料材料。 表4-1常用的软填料材料 基体材 料 辅助材料 纤 维 润滑剂 金属 防腐蚀剂 矿物类植物类 动物类 合成类 干 汽 湿 天然输胶 n石棉 棉花 皮革 人造丝 铝箔 石图 牛脂 铝粉 或银铁： 柔性石墨 亚麻 羊毛 尼龙 铜箔 云母 矿物油 锌粉 NBR.CR 黄麻 头发 PTFE 铅箔 滑石 石蜡 镁粉 致，EFM 些麻 碳纤维 黄铜 二硫化钼 石油产品 剑麻 玻璃纤维 蒙乃尔 芳纶纤维 因科镍 不锈钢
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 b. 材料： 实际软填料由基体材料和辅助材料组成，基体材料用于满足耐热性、化学稳定 性方面的要求，而辅助材料则满足润滑性、致密性或防腐蚀的要求，表4-1列出常 用的软填料材料。 （2） 软填料的分类、材料和结构 接触密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1 接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构： c.编结填料结构 编结填料按编织方式分为夹心套层式编结填料()、发辫式编结填料(b)和穿心 式编结填料(c等三种
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 c. 编结填料结构 编结填料按编织方式分为夹心套层式编结填料(a)、发辫式编结填料(b)和穿心 式编结填料(c)等三种. （2） 软填料的分类、材料和结构: 接触密封 3.1.1.1 引言
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构： d常用编织填料： 亚麻填料亚麻填料由长纤维亚麻捻成粗线并加以编织，然后浸渍不同的润滑剂而成。 可满意地使用在中低压力(<1.6MPa,温度<=120C的淡水或海水场合。适用于采矿、 钢铁、污水处理、造船和造纸等工业的设备中。 石棉填料石棉因其耐热性、耐磨性、耐化学品和强度均较好，而价格又低，所以长 久以来一直被作为泵和阀门的填料材料。为了提高石棉纤维本身的致密性和减少其 对轴的磨损，通常也浸渍不同的润滑剂，如用矿旷物油并混合石墨或二硫化铝等固体 润滑剂。此外也采用浸渍PT℉E乳液的方法，一方面增强它的化学稳定性，另一方 面PT℉E的自润滑性减轻轴的磨损。但石棉填料使用后会发生体积减少和变硬的现 象，从而影响密封性能，尤其是它的致癌性危害人体健康，近年来工业上已经被多 种无石棉密封填料所取代。 聚四氟乙烯PTFE)填料PT℉E填料由纯聚四氟乙烯塑料加工成纤维再经编织而成。 它除了几乎耐一切化学品外、还具有良好的尺寸稳定性，较宽的温度范围(200一 +260©和自润滑性，因此广泛应用于化学、石油、食品、医药等工业。主要缺点是 传热性能差、热膨胀大以及容易产生蠕变或冷流现象，从而降低其密封作用，故其 最高线速度大约8-10m/s
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 d. 常用编织填料： 亚麻填料亚麻填料由长纤维亚麻捻成粗线并加以编织，然后浸渍不同的润滑剂而成。 可满意地使用在中低压力(<1.6MPa)，温度<=120C的淡水或海水场合。适用于采矿、 钢铁、污水处理、造船和造纸等工业的设备中。 石棉填料石棉因其耐热性、耐磨性、耐化学品和强度均较好，而价格又低，所以长 久以来一直被作为泵和阀门的填料材料。为了提高石棉纤维本身的致密性和减少其 对轴的磨损，通常也浸渍不同的润滑剂，如用矿物油并混合石墨或二硫化铝等固体 润滑剂。此外也采用浸渍PTFE乳液的方法，一方面增强它的化学稳定性，另一方 面PTFE的自润滑性减轻轴的磨损。但石棉填料使用后会发生体积减少和变硬的现 象，从而影响密封性能，尤其是它的致癌性危害人体健康，近年来工业上已经被多 种无石棉密封填料所取代。 聚四氟乙烯(PTFE)填料PTFE填料由纯聚四氟乙烯塑料加工成纤维再经编织而成。 它除了几乎耐一切化学品外、还具有良好的尺寸稳定性，较宽的温度范围(-200一 +260C)和自润滑性，因此广泛应用于化学、石油、食品、医药等工业。主要缺点是 传热性能差、热膨胀大以及容易产生蠕变或冷流现象，从而降低其密封作用，故其 最高线速度大约8~10m/s. 接触密封 3.1.1.1 引言 （2） 软填料的分类、材料和结构:
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1 接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构： d.常用编织填料： 膨胀PT℉E/石墨填料胀膨胀PT℉E/石墨填料系由膨胀聚四氟乙烯纤维和极细微的 石墨混合后经编织加工而成，并经高温硅油润滑剂浸渍。它克服了上述纯PT℉E填 料的弊端，具有良好的导热性。抗化学品、耐高速、低摩擦系数和低膨胀系数，因 此它可以在非常广泛的介质中使用，并在泵、混合器和搅拌器的填料密封中有着极 好的应用。 芳纶纤维填料芳纶纤维又称芳香族聚酯胺纤维。这种纤维强度高、密度低、弹性好 耐燃烧和耐磨损，因此由其编织的填料具有很好的化学稳定性、耐磨性和耐热性。 也有将其纤维丝编织在其他泵用填料的四角，既发挥了芳纶材料的高强度和耐磨耗 的优点，又弥补了其导热性、润滑性差和价格较高的不足，尤其适用在有磨粒介质 的场合
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 d. 常用编织填料： 膨胀PTFE/石墨填料胀 膨胀PTFE/石墨填料系由膨胀聚四氟乙烯纤维和极细微的 石墨混合后经编织加工而成，并经高温硅油润滑剂浸渍。它克服了上述纯PTFE填 料的弊端，具有良好的导热性。抗化学品、耐高速、低摩擦系数和低膨胀系数，因 此它可以在非常广泛的介质中使用，并在泵、混合器和搅拌器的填料密封中有着极 好的应用。 芳纶纤维填料芳纶纤维又称芳香族聚酯胺纤维。这种纤维强度高、密度低、弹性好、 耐燃烧和耐磨损，因此由其编织的填料具有很好的化学稳定性、耐磨性和耐热性。 也有将其纤维丝编织在其他泵用填料的四角，既发挥了芳纶材料的高强度和耐磨耗 的优点，又弥补了其导热性、润滑性差和价格较高的不足，尤其适用在有磨粒介质 的场合。 接触密封 3.1.1.1 引言 （2） 软填料的分类、材料和结构:
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构： d.常用编织填料： 玻璃纤维填料玻璃纤维编织的填料具有很好的耐热性、尺寸稳定性和较高的拉伸 强度。玻璃纤维不会燃烧，并且其散热性能优于有机纤维。在密封填料中应用最为 广泛的是“E”(电气级)和“S”(强度级)的玻璃纤维。另外，玻璃纤维不受一般溶剂、 油类、石油分馏液、漂白剂和大多数有机物的侵蚀。其主要的缺点是材料有脆性倾 向，编织加工较困难。 碳素纤维或石墨纤维填料它们分别由碳素纤维或石墨纤维编织而成。碳素纤维含 95%以上的碳。碳素纤维与同类产品相比，具有很好的耐热性能。因其摩擦系数低， 对轴的磨损小，从而延长了使用寿命，降低了维修和更换费用。石墨纤维含碳量在 99%以上，因而有极好的抗化学性和散热性，可在400C以上的温度、很高的压力 和速度条件下工作
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 d. 常用编织填料： 玻璃纤维填料 玻璃纤维编织的填料具有很好的耐热性、尺寸稳定性和较高的拉伸 强度。玻璃纤维不会燃烧，并且其散热性能优于有机纤维。在密封填料中应用最为 广泛的是“E”(电气级)和“S” (强度级)的玻璃纤维。另外，玻璃纤维不受一般溶剂、 油类、石油分馏液、漂白剂和大多数有机物的侵蚀。其主要的缺点是材料有脆性倾 向，编织加工较困难。 碳素纤维或石墨纤维填料 它们分别由碳素纤维或石墨纤维编织而成。碳素纤维含 95%以上的碳。碳素纤维与同类产品相比，具有很好的耐热性能。因其摩擦系数低， 对轴的磨损小，从而延长了使用寿命，降低了维修和更换费用。石墨纤维含碳量在 99%以上，因而有极好的抗化学性和散热性，可在400C以上的温度、很高的压力 和速度条件下工作。 接触密封 3.1.1.1 引言 （2） 软填料的分类、材料和结构:
第 章 过程机械的动密封 流体密封 3.1 接触密封 3.1.1软填料密封 3.1.1.1引言 (2) 软填料的分类、材料和结构： e柔性石墨填料 如前面垫片密封的章节中已经介绍过柔性石墨具有优异的耐高低温性、耐辐射 性、耐腐蚀性、自润滑性、导热性、密封性和摩擦系数低等特性外，还具有柔软性、 回弹性好的优点。作为密封填料有两种形式：编织填料和模压填料。编织填料是以 其他纤维作为骨架，再结合柔性石墨编成绳状的填料，因而比模压填料强度高、弹 性和柔软性好、装填及拆除方便。此外，柔性石墨编织填料还来用Arrimd纤维或 采用镍金属丝增强的方式，以提高其耐温性和强度，用于高速、高压的场合。在一 般应用场合，尤其是阀门，多数采用将柔性石墨薄板或带材直接进行模压制成矩形 截面或其他形状的环状填料 后，填装在阀杆的填料函内进行密封 安装前的填 对于速度较高的转轴密封，必须与其 他填料组合使用，如图4-4(a)和b)分 别示出一特殊的非矩形截面组合柔性 石墨填料，专用于阀门和旋转泵，其 填料压紧后 密封性比一般的矩形截面的柔性石墨 安装前的填料 填料压紧后 (b) 填料要好 图44柔性石组合填料 (a)阀门用填料：(b》泵轴用填料
3.1.1 软填料密封 第 2章 3.1 过程机械的动密封 e·柔性石墨填料 如前面垫片密封的章节中已经介绍过柔性石墨具有优异的耐高低温性、耐辐射 性、耐腐蚀性、自润滑性、导热性、密封性和摩擦系数低等特性外，还具有柔软性、 回弹性好的优点。作为密封填料有两种形式:编织填料和模压填料。编织填料是以 其他纤维作为骨架，再结合柔性石墨编成绳状的填料，因而比模压填料强度高、弹 性和柔软性好、装填及拆除方便。此外，柔性石墨编织填料还来用Arrimd纤维或 采用镍金属丝增强的方式，以提高其耐温性和强度，用于高速、高压的场合。在一 般应用场合，尤其是阀门，多数采用将柔性石墨薄板或带材直接进行模压制成矩形 截面或其他形状的环状填料 后，填装在阀杆的填料函内进行密封。 对于速度较高的转轴密封，必须与其 他填料组合使用，如图4-4(a)和(b)分 别示出一特殊的非矩形截面组合柔性 石墨填料，专用于阀门和旋转泵，其 密封性比一般的矩形截面的柔性石墨 填料要好。 接触密封 3.1.1.1 引言 （2） 软填料的分类、材料和结构: