对往复机械填料密封改进的探讨

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1、对往复机械填料密封改进的探讨往复机械填料密封的改进黄斌荆门石化新维机械分公司湖北荆门摘要：针对往复机械中常用的填料密封在实际应用中存在的储多问题及不足，在充分分析往复机械运行特点的基础上，结合实际工作经验，提出了相应的解决办法。关键词：往复机械、填料密封、维护改进前言目前石化行业往复式机械的活塞杆密封多是沿用普通的填料密封，填料密封存在着使用寿命短、泄漏现象较严重、影响工厂正常生产和工人身体健康等问题。并且该类密封难以形成标准化、系列化、以及通用化，这就给往复机械的运行和维护带了很大的麻烦。为了解决这一问题，必须摸索出一套针对往复机械填料密封的维修和改进方法，以便能够更好地改善往复机

2、械的运行状况。虽然因为石化行业生产的多样性，这类密封被使用在不同的工况下，但其仍然存在很多共性，即改进的出发点有许多相似之处。相同之处就在于，不论对高压油泵、水泵、化工介质泵，还是高压的柱塞密封，如果试图改善其填料密封状况，都必须解决以下两点：1）降低密封腔内的压力；2）解决活塞杆运动时的偏心问题。另外在此基础上，再采用合理的润滑方式、设置排液环和防尘圈，以及加装辅助密封环等辅助措施。经实践证明：只要把这几个问题综合考虑好，这类密封的问题就能迎刃而解。下面就上述几个问题进行更进一步的探讨。1降低压力负荷问题往复机械活塞杆密封，最要害的问题是密封腔压力高、对填料的液力冲击较大，给密封环

3、的使用带来了许多困难。因此，降低密封腔的压力负荷和阻止液力对填料的冲击就是这类密封设计的首要问题。解决的办法是在密封的最前端设置一个强度较高的节流环让它一方面起到节流降压，控制泄漏量增加的作用，一方面又起到阻止周期性液力冲击，保护密封环的作用。节流环的设计可参考柱塞泵偏心圆环缝隙中的液体泄漏量近似计算公式：ΔQ=πd/12μlΔPδ3（1+1.5ε2）（m3/S）式中：d--节流环的内径（M）ΔP-压力降（ΔP=P1-P2）（Pa：N/M2）δ-节流环与柱塞之间的间隙（M）μ-介质的动力粘度（Pa.S）即N/M2.S)ε-间隙的相对偏心度e-柱塞和节流环之间的偏心距(M)通过上式的计

4、算，可以确定关键尺寸——节流环与柱塞之间的间隙δ的大小。因为上式中只有ΔQ和ΔP（其实是P2）是未知量，而ΔQ可以根据间隙δ和实际工况预先确定一个值，这样ΔP即可通过上式的计算得到。通过得到的ΔP，我们就可以考察设计中选取的δ值是否合适，如不合适还可重新选取进行计算。直到满意为止。例如中石化荆门分公司丙烷车间泵-5先取δ为1.5mm，后经反复验证最终δ取0.8mm，取得满意效果。当然得到的ΔP是一个近似值，但该公式说明了两个问题。1）压降ΔP与间隙δ的立方成反比，当δ稍微减小，ΔP就会显著增大。表明当δ较小时，节流环产生的压降就大，就能大大减轻节流环后面密封环的压力负荷，改善密封环的

5、工作条件。2）泄漏量ΔQ与间隙δ的立方成正比，要想使泄漏较小，在考虑活塞杆运行精度的前提下，就必须尽量地减小δ值。根据上面的分析，可以看到设置节流环很有必要，并且在设计和加工制作时，应尽量控制间隙δ，不能让δ过大。在压力较高、对密封环要求较严格的场合，最好让节流环与柱塞配研制作，以便保证较小的配合间隙。另外，设计节流环时，最好在环内孔中加工一系列迷宫槽，使活塞杆与节流环之间形成一系列节流间隙和膨胀空间，使介质的压力能转化为热能，从而起到降低一定压力的作用。迷宫槽的形式很多，常用的有三角形和矩形，如图1所示。图1节流环迷宫槽的形式示意图（a:三角形，b:矩形）在实际工作中，对石墨类材质

6、的节流环一般采用矩形。2保证活塞杆的正常运动受往复泵的固有结构的影响，活塞杆的运动往往不在一根理想的轴线上，运动时常常存在不同程度的偏心。这样，活塞杆的偏心运动将导致密封伯的偏磨，加剧密封的磨损，从而缩短密封的使用寿命。为了减轻活塞杆运动时的偏心，在维修改进上主要从两个方面加以考虑：1）一般在整套密封的前端设置一个对活塞杆起支承，导向作用的零件，使活塞杆基本能够被约束在一条轴线上运动，起这种作用的零件仍由前述的节流环承担。由于节流环具有降压、支承、防止液力冲击的三种作用，因此该环的材料选用应从强度、耐磨等方面考虑。2）密封零件应有良好的浮动性。以便及时弥补因活塞杆偏心运动而产生的密封

7、间隙。这主要通过密封零件的结构、尺寸和材料选用上来达到其目的。3）活塞与缸体之间的配合情况，直接影响活塞杆的运动轨迹。严格按规范要求，定期检查活塞托瓦与缸体之间配合间隙，及时更换超标配件，保证活塞杆的运动轨迹。3填料密封环结构形式和材料的选择这两个问题非常重要，解决得好与否，直接影响到密封的实际效果。填料密封常用的材料有金属和非金属两大类：由于在实际工作中金属类材料使用较少，故这里只讨论非金属材料的应用。密封环常用字的非金属材料有橡胶、工程塑料、皮革、石棉