填料密封又稱壓緊填料密封,俗稱盤根,英文來源于Packings 一詞。填料密封是古老的一種密封形式,我國古代的提水機(jī)械就使用填塞棉紗的方法來堵住泄漏,早期的蒸汽機(jī)也采用了這種密封形式。到了19 世紀(jì),為了適應(yīng)石油能源大規(guī)模開采技術(shù)的發(fā)展,填料密封的材料也有了新的發(fā)展。進(jìn)入20 世紀(jì)后,由于填料密封結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適應(yīng)性廣,因此大量應(yīng)用于石化生產(chǎn)中各種靜止?fàn)顟B(tài)的填料函體密封、旋轉(zhuǎn)往復(fù)密封,以及閥門填料函的密封等。
隨著科技的進(jìn)步,工程上對填料密封提出了更高的要求,而幾十年來,新材料的不斷問世則為新型密封填料的開發(fā)提供了可能。面對種類繁多的密封填料,如何選擇適應(yīng)不同工況的材料又是一個(gè)具有重要價(jià)值的新問題。下面將對常用密封填料進(jìn)行介紹,提供典型石化企業(yè)使用現(xiàn)狀。
1. 石棉填料
由于石棉填料使用的歷史悠久,因此應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)十分成熟,同時(shí)價(jià)格也較為低廉。但由于石棉材質(zhì)天生的許多弱點(diǎn): 高溫易失水、纖維滲透、摩擦系數(shù)大等,使得石棉填料會經(jīng)常性的產(chǎn)生滲透泄漏,在使用中需要頻繁維護(hù),而且石棉調(diào)料使用壽命相對較短,對泵軸、閥桿的磨損也比較大且開啟麻煩。石棉填料至高耐溫450 ℃,至高耐壓6 MPa。實(shí)際生產(chǎn)中一般用在溫度低于200 ℃的部位。絕大部分放在膨脹石墨填料的兩端作組合密封用。
2.柔性石墨填料環(huán)
柔性石墨填料環(huán)又稱膨脹石墨填料環(huán),相對石棉填料它的使用歷史較短。20 世紀(jì)70 年代末期我國才開始進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn),由于柔性石墨填料環(huán)具有優(yōu)異的特性,因此其迅速取代了石棉填料,特別是在原來石棉填料難以很好密封的部位。柔性石墨填料環(huán)適用范圍廣、密封性能好、使用壽命長、維護(hù)方便。其缺點(diǎn)是強(qiáng)度較低而且規(guī)格眾多。目前石化生產(chǎn)使用的多是“單一柔性石墨類”這一種,即純?nèi)嵝允盍檄h(huán)。純?nèi)嵝允盍鲜褂脮r(shí)兩端應(yīng)加編織填料或金屬護(hù)圈,以防止被擠出。
3.碳化纖維填料
碳化纖維是將丙烯腈等人造纖維置于一定溫度下,通過氧化而制造的,碳化纖維經(jīng)過高溫碳化成為碳纖維。碳纖維是20 世紀(jì)60 代研制成功的,而在我國大量作為密封填料使用則是20 世紀(jì)90 年代末期的事。目前作為填料使用至多的是碳化纖維浸漬聚四氟乙烯編織填料,這類填料對酸、堿及有機(jī)溶劑等絕大多數(shù)介質(zhì)的均有良好的耐受性,同時(shí)熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱性良好,自潤性好,因此其適用性相當(dāng)廣,特別適用于高速泵。
4. 聚四氟乙烯填料
聚四氟乙烯的優(yōu)點(diǎn)是耐幾乎所有已知的介質(zhì),并且不易老化、自潤性好; 而缺點(diǎn)則是導(dǎo)熱系數(shù)小,熱膨脹系數(shù)大,因此在高速泵中使用會使摩擦產(chǎn)生的熱量集聚。當(dāng)溫度達(dá)到200 ℃,軸的線速度大于3. 5 m/s 時(shí),聚四氟乙烯就會軟化而與軸相粘連,導(dǎo)致密封失效。為了消除這一缺點(diǎn),美國的一家公司研制了一種含石墨聚四氟乙烯的編織填料,這種填料改善了聚四氟乙烯導(dǎo)熱性差的缺陷,使其可以用于高速泵中。
5.芳綸編織填料
芳綸是一種人造纖維,按其組成可分為幾種不同的類型,作為填料使用的是一種亮黃色的對位芳綸。這種纖維的優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高,同質(zhì)量下纖維的強(qiáng)度是普通鋼的五倍,并且相當(dāng)耐磨; 它有良好的熱穩(wěn)定性,427 ℃以上才開始分解; 它的熱膨脹系數(shù)較小。芳綸編織填料就是用這種纖維編織后浸聚四氟乙烯乳液而成。它特別適用于泥漿泵或者其它含顆粒介質(zhì)的轉(zhuǎn)動設(shè)備的密封。
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