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[摘 要]盘根密封在离心水泵上应用较为广泛，但是存在密封性能差、使用寿命短等缺陷。本文介绍了软填料密的原理、安装方法及其使用效果。
[关键词]填料密封 盘根 泄漏 节能
中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0217-01
一、 盘根密封的工作机理
盘根，也叫密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内，从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液体泄漏，主要用作提水机械的轴封。由于填料来源广泛，加工容易，价格低廉，密封可靠，操作简单，所以沿用至今。 现在盘根经过不断的材料革新，性能大大提高 ，被广泛用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞泵、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为了适应上述设备的工作条件， 应以机械设备的工作条件为主要考虑因素，填料的选择应考虑具备如下条件：
1、有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。
2、有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。
3、填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。
4、轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。
5、制造简单、填装方便。
盘根填料的密封原理主要取决于迷宫效应和轴承效应。
迷宫效应：轴表面在微观情况下并不平整，与盘根只能部分贴合。所以盘根和轴之间存在微小的间隙，就像迷宫一样，介质在迷宫被多次截流，从而达到密封作用。当带压介质通过轴表面时，介质被多次节流，凭借这“迷宫效应”而达到密封。
轴承效应：填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，在盘根填料和轴之间会存在着一层薄薄液膜，起到了一定的润滑作用，从而避免了盘根和轴的过度磨损。
由此可见良好的填料密封，即是迷宫效应和轴承效应的综合。
二、 盘根填料在水泵使用中存在的问题
通常的填料密封需要注入一定的冲洗水或润滑液，填料压盖不能压得太紧，应达到滴水不成线的效果，才能保证填料的正常使用。也就说，传统的填料是有一定的泄漏的。
水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。
总的看来，盘根填料具有如下缺点：
（1）盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。
（2）为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。
（3）盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5%-10%的惊人比例。
三、 CSM2000型组合软填料密封的原理
CSM2000型填料由纯合成的KEVLAR纤维、高纯的石墨、PTFE（聚四氟乙烯）、有机密封剂等材料混合组成，形成一种无规格限制的黑色胶状物。使用时，在填料函的前后端装入编织环或石墨填料，中间用高压注入枪注入CSM2000的胶状物，直至充满。在轴旋转运动过程中，CMS2000填料中的KEVLAR纤维会缠绕在轴（或轴套）上并随轴同步旋转，形成一个“旋转层”。此“旋转层”起到了保护轴或轴套的作用，避免了轴套磨损，减小了动力消耗；随着“旋转层”直径的逐渐增大，轴对纤维的缠绕能力将逐步减弱，没有与轴缠绕，并且与填料腔内壁保持相对静止，在填料腔内形成一个“剪切层”，此时相对旋转运动的摩擦剪切区域就存在于填料中间而不是存在于填料与轴之间。它极低的磨擦系数意味着各种能耗的减少，使用寿命的增长。大大减少了工厂设备的维护成本，保证了良好的密封效果。即使所需密封的轴或轴套有裂缝、磨损、偏心、沟槽等，都能有效的密封，无须另加水或其它的冷却，减少了水及其它资源的浪费，并能实现传统盘根不能实现的零泄漏。
该填料具有以下优点：
（1）填料内外层分别粘附在轴和填料函腔，泵送介质必须击穿填料才可能外漏，在填料的许用范围内达到完全无泄漏的效果；
（2）由于填料与轴无相对运动，所以不磨损轴；
（3）可进行在线修复；
（4）由于填料层间摩擦系数很小，比普通填料与轴的摩擦损耗小，因而耗电低；
（5）安装简单；
（6）不需要冲洗；
（7）库存低，适应不同填料腔。
四、 CSM2000型组合软填料密封的安装使用
供排水车间一循装置除机械密封外的七台循环水泵全部使用该填料密封。填料装填过程按如下操作步骤进行：
（1）清理填料腔，检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象，保证轴的粗糙度达到图纸要求Ra1.6；
（2）用百分表检查轴在密封部位的径向跳动，其公差应在0.03mm～0.08mm范围内。
（3）装填时对编结聚四氟乙烯端环最好先取一根与轴同尺寸的木棒，将编结聚四氟乙烯缠绕在木棒上，再用刀切断，切口最好成45°斜面，用填料压盖将编结填料推入腔的深部，并施加一定压力，使之预压缩，注意保持编结填料在腔底部平整。
（4）注入混合胶泥状填必须边注入边用压盖压紧，最后再用编结聚四氟乙烯压在填料腔的外边，均匀上紧压盖，同时用手转动主轴，使装填后的压紧力趋于抛物线分布，然后将压盖稍放松，填料装填完毕。进行运转试验，刚启动运转时，泄漏情况以间断滴漏为主，当泄漏增大时，适当调紧压盖螺栓。若发热过大，将螺栓放松一下。运行正常后，泄漏基本停止。试运行60h后，打开填料密封腔观察，编结聚四氟乙烯端环形状保持完整，混合软填料没有摔出现象，轴上毫无磨损迹象。
经过长周期连续运行，该填料密封每年一般补加1～2次软填料便能稳定运行，而前期使用的盘根密封寿命一般仅有2～3个月，该填料密封的使用延长了泵的连续工作时间，降低了维修频次，节约了人工和维修的费用。
五、 结论
综上所属，CMS2000软填料密封是一种良好的密封材料，是盘根密封的升级换代产品，他综合了机械密封和盘根密封的优点， 具有维护保养方便、使用寿命长、节能降耗、维修成本低等优点，具有广阔的应用价值。
参考文献
[1] 胡黄卿.软填料密封常用材料及其选择.机械研究与应用，2004（01）
[2] 褚志勇，陈士军. 软填料密封系统在循环水泵中的应用. 冶金动力，2006（04）
[关键词]填料密封 盘根 泄漏 节能
中图分类号：TH136 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）10-0217-01
一、 盘根密封的工作机理
盘根，也叫密封填料，通常由较柔软的线状物编织而成，通过截面积是正方形的条状物填充在密封腔体内，从而实现密封。填料密封最早是以棉麻等纤维塞在泄漏通道内来阻止液体泄漏，主要用作提水机械的轴封。由于填料来源广泛，加工容易，价格低廉，密封可靠，操作简单，所以沿用至今。 现在盘根经过不断的材料革新，性能大大提高 ，被广泛用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封、活塞泵、往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为了适应上述设备的工作条件， 应以机械设备的工作条件为主要考虑因素，填料的选择应考虑具备如下条件：
1、有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。
2、有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。
3、填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。
4、轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。
5、制造简单、填装方便。
盘根填料的密封原理主要取决于迷宫效应和轴承效应。
迷宫效应：轴表面在微观情况下并不平整，与盘根只能部分贴合。所以盘根和轴之间存在微小的间隙，就像迷宫一样，介质在迷宫被多次截流，从而达到密封作用。当带压介质通过轴表面时，介质被多次节流，凭借这“迷宫效应”而达到密封。
轴承效应：填料与轴表面的贴合、摩擦，也类似滑动轴承，在盘根填料和轴之间会存在着一层薄薄液膜，起到了一定的润滑作用，从而避免了盘根和轴的过度磨损。
由此可见良好的填料密封，即是迷宫效应和轴承效应的综合。
二、 盘根填料在水泵使用中存在的问题
通常的填料密封需要注入一定的冲洗水或润滑液，填料压盖不能压得太紧，应达到滴水不成线的效果，才能保证填料的正常使用。也就说，传统的填料是有一定的泄漏的。
水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。
总的看来，盘根填料具有如下缺点：
（1）盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。
（2）为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。
（3）盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5%-10%的惊人比例。
三、 CSM2000型组合软填料密封的原理
CSM2000型填料由纯合成的KEVLAR纤维、高纯的石墨、PTFE（聚四氟乙烯）、有机密封剂等材料混合组成，形成一种无规格限制的黑色胶状物。使用时，在填料函的前后端装入编织环或石墨填料，中间用高压注入枪注入CSM2000的胶状物，直至充满。在轴旋转运动过程中，CMS2000填料中的KEVLAR纤维会缠绕在轴（或轴套）上并随轴同步旋转，形成一个“旋转层”。此“旋转层”起到了保护轴或轴套的作用，避免了轴套磨损，减小了动力消耗；随着“旋转层”直径的逐渐增大，轴对纤维的缠绕能力将逐步减弱，没有与轴缠绕，并且与填料腔内壁保持相对静止，在填料腔内形成一个“剪切层”，此时相对旋转运动的摩擦剪切区域就存在于填料中间而不是存在于填料与轴之间。它极低的磨擦系数意味着各种能耗的减少，使用寿命的增长。大大减少了工厂设备的维护成本，保证了良好的密封效果。即使所需密封的轴或轴套有裂缝、磨损、偏心、沟槽等，都能有效的密封，无须另加水或其它的冷却，减少了水及其它资源的浪费，并能实现传统盘根不能实现的零泄漏。
该填料具有以下优点：
（1）填料内外层分别粘附在轴和填料函腔，泵送介质必须击穿填料才可能外漏，在填料的许用范围内达到完全无泄漏的效果；
（2）由于填料与轴无相对运动，所以不磨损轴；
（3）可进行在线修复；
（4）由于填料层间摩擦系数很小，比普通填料与轴的摩擦损耗小，因而耗电低；
（5）安装简单；
（6）不需要冲洗；
（7）库存低，适应不同填料腔。
四、 CSM2000型组合软填料密封的安装使用
供排水车间一循装置除机械密封外的七台循环水泵全部使用该填料密封。填料装填过程按如下操作步骤进行：
（1）清理填料腔，检查轴表面是否有划伤、毛刺等现象，保证轴的粗糙度达到图纸要求Ra1.6；
（2）用百分表检查轴在密封部位的径向跳动，其公差应在0.03mm～0.08mm范围内。
（3）装填时对编结聚四氟乙烯端环最好先取一根与轴同尺寸的木棒，将编结聚四氟乙烯缠绕在木棒上，再用刀切断，切口最好成45°斜面，用填料压盖将编结填料推入腔的深部，并施加一定压力，使之预压缩，注意保持编结填料在腔底部平整。
（4）注入混合胶泥状填必须边注入边用压盖压紧，最后再用编结聚四氟乙烯压在填料腔的外边，均匀上紧压盖，同时用手转动主轴，使装填后的压紧力趋于抛物线分布，然后将压盖稍放松，填料装填完毕。进行运转试验，刚启动运转时，泄漏情况以间断滴漏为主，当泄漏增大时，适当调紧压盖螺栓。若发热过大，将螺栓放松一下。运行正常后，泄漏基本停止。试运行60h后，打开填料密封腔观察，编结聚四氟乙烯端环形状保持完整，混合软填料没有摔出现象，轴上毫无磨损迹象。
经过长周期连续运行，该填料密封每年一般补加1～2次软填料便能稳定运行，而前期使用的盘根密封寿命一般仅有2～3个月，该填料密封的使用延长了泵的连续工作时间，降低了维修频次，节约了人工和维修的费用。
五、 结论
综上所属，CMS2000软填料密封是一种良好的密封材料，是盘根密封的升级换代产品，他综合了机械密封和盘根密封的优点， 具有维护保养方便、使用寿命长、节能降耗、维修成本低等优点，具有广阔的应用价值。
参考文献
[1] 胡黄卿.软填料密封常用材料及其选择.机械研究与应用，2004（01）
[2] 褚志勇，陈士军. 软填料密封系统在循环水泵中的应用. 冶金动力，2006（04）