在現實工況中最常用的是機械密封和填料密封;這篇文章主要講述填料密封的特點和原理，以及填料密封在使用中存在問題，和針對故障主要表現與原因，采取什么的措施？

1. 填料密封的特點

填料密封一般由填料函、填料、填料壓蓋三部分組成。填料的壓緊程度由填料壓蓋來控制, 填料在軸向力的擠壓下, 產生徑向壓緊力, 使填料緊貼于軸套表面。由于軸套表面存在一定的粗糙度, 因此填料與軸套之間形成了無數個小的空腔, 即“迷宮”, 當帶壓介質通過軸套表面時, 被多次節流, 從而達到了密封作用。為了保證填料密封具有一定的使用壽命, 須有足夠的液體進行潤滑, 這層液膜既有良好的潤滑作用, 又有良好的密封作用。填料徑向壓緊力的分布與介質壓力的分布恰恰相反, 填料函內端的介質壓力最大, 應給于較大的密封力, 而此時, 填料的壓緊力恰最小, 故壓緊力沒有很好地發揮作用。

在實際生產中, 為了獲得較為理想的密封效果, 往往采取增加填料壓緊力的辦法, 通常在填料壓蓋附近的 2-3 圈壓緊力最大。當然此處摩擦力也最大。這就導致了填料與軸套間的異常磨損。填料密封的受力狀況很不合理, 因而使用中出現的種種缺點也在所難免。
 

2.填料密封的原理:

在機械行業中填料密封主要用作動密封，常用作離心泵、壓縮機、真空泵、攪拌機的轉軸密封。填料裝入填料腔以后，經壓蓋螺絲對它作軸向壓縮。

當軸與填料有相對運動時，由于填料的塑性，使它產生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時,填料中浸漬的潤滑劑被擠出，在接觸面之間形成油膜。由于接觸狀態并不是特別均勻的，接觸部位便出現。邊界潤滑狀態，稱為”軸承效應”；

而未接觸的凹部形成小油槽，有較厚的油膜，接觸部位與非接觸部位組成一道不規則的迷宮，起阻止液流泄漏的作用，此稱”迷宮效應”。這就是填料密封的機理。

良好的密封在于維持“軸承效應”和”迷宮效應”。

也就是說,要保持良好的潤滑和適當的壓緊，若潤滑不良，或壓得過緊都會使油膜中斷，造成填料與軸之間出現干摩擦，最后導致燒軸和出現嚴重磨損。

因此，我們需要經常對填料的壓緊程度進行調節，使填料中的潤滑劑在運行一段時間而有所流失之后，再擠出一些潤滑劑，同時補償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。當然這樣經常擠壓填料，最后將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。

3.填料密封在工業泵使用中存在的問題

工業泵的軸封一般采用具有耐磨性、耐熱性、柔軟性好、強度高等優點, 我們在用盤根填料, 發現其具以下個缺點:

①填料表面粗糙、摩擦系數大、有滲漏現象, 另外使用久了浸入的潤滑劑容易流失。

②新修好的設備, 開始運行時軸封狀況良好, 但用不了多久, 泄漏量便不斷增加, 調整壓蓋和更換填料的工作也逐漸頻繁, 運轉不到一個周期, 軸套就已磨損成花瓶狀, 嚴重時還會出現軸套磨斷, 并且水封環后面更換不到的盤根填料均已腐爛, 無法起到密封作用。

③ 填料與軸直接接觸, 且相對轉動, 造成軸與軸套的磨損, 所以必須定期或不定期更換軸套。

④為了使盤根與軸或軸套間產生的摩擦熱及時散掉, 盤根密封必須保持一定量的泄漏, 而且不易控制。

⑤盤根與軸或軸套間的摩擦, 造成電機有效功率降低, 消耗電能

4.填料密封故障表現及原因

從填料密封的原理來看, 流體在密封腔內可泄漏的通道有三處:

其一是從填料與軸表面之間泄漏。

其二是從填料與填料箱體之間泄漏;

其三是流體穿透密封材料造成泄漏;

主要故障表象和原因有以下幾種:

①填料外表面被研傷, 填料壓蓋外側泄漏, 是由于填料外徑太小。

②填料擠進軸和擋圈或軸和壓蓋之間的間隙時, 多因為設計的間隙過大或偏心。

③ 介質沿填料壓蓋泄漏, 是因為填料裝配不當或擋圈又破損。

④泄漏過大, 已無法調節, 是因為填料膨脹或破壞或填料切得太短或裝配錯誤或潤滑劑被沖掉或偏。

5.填料密封處理故障采取的措施

5. 1填料材料的選擇。

選擇填料時我們主要看是否具備這幾個條件:

①在壓蓋壓力下有足夠的塑性, 在壓緊力作用下能否產生一定的徑向力并與緊密軸接觸, 填充所有的松孔、縫隙, 從而堵塞泄漏。

②有足夠的化學穩定性, 不污染介質, 填料不被介質泡脹, 填料中的浸漬劑不被介質溶解, 不受密封的液體、氣體和潤滑液體的侵蝕。

③有自動松弛的余地, 耐磨, 摩擦系數小, 而不致產生破壞性的摩擦和熱。

④軸存在少量偏移時, 填料是否有足夠的浮動彈性; 制造是否簡單、填裝方便。

5. 2  加裝填料。

在加裝填料是, 必須對填料室清理干凈, 不容許有任何雜質和污垢。檢查填料函和填料尺寸, 根據泵軸的尺寸圈切, 不易太短。填裝時不得用銳器(如改錐、鐵絲等) 扎壓填料, 以免使填料形成孔洞影響密封效果, 裝填壓實過程中壓蓋不可偏斜, 造成靠近壓蓋一段的填料壓得太緊, 緊固時要均勻用力。加裝填料后, 盤根不易加的太緊, 應有一定的松度。

另外講一下組合填料密封的應用

1組合式填料密封的應用

傳統的單一類型的填料難以滿足現代科技復雜工況對密封的要求。為使填料密封最大限度地發揮其有利特點，克服或彌補某些方面的不足，采用兩種以上填料進行混合裝配是行之有效的辦法。

我們做了大量的試驗。結果表明，用碳纖維與柔性石墨混裝的組合結構，密封效果甚好。當介質壓力小于0巧MPa時，此結構可用七層填料環，其中 1、4、7三層用碳纖'維填料，其余四層用柔性石墨填料。

這種組合使兩種填料優勢互補，整體結構具有軸向受力較均勻，回彈性好，摩擦系數低，外層強度高，抗沖刷等許多優點，廣泛適用于各種填料密封場合。這種結構安裝時，如用在泵軸封處，軸套的外圓與填料環的間隙在0左右為宜，壓緊力不必很大，運轉開始時允許有微量的泄漏。

隨著柔性石墨的膨脹，泄漏逐漸減小。如泄漏量大，可將螺栓稍緊，由于柔性石墨回彈性很高，輕度施壓極為敏感，切不可太緊，避免燒軸。對于一些非軸封結構密封，可適當加大預緊力。

這種組合結構的填料密封，我們先后在銅氨液進料泵、承插式膨脹節結構改造、堿液循環泵軸封改造及管道連接部位的密封中應用，密封效果均較好，而且泵軸封的軸溫完全正常。說明組合填料可以保證密封的可靠性和穩定性。