蝶閥密封的探討

2013-09-06 唐麗君 http://www.sojiaren.com/

一、密封理論

　　密封的功能是防止泄漏。造成泄漏的原因有兩方面：一是密封面上有間隙;二是密封兩側(cè)有壓力差。消除或減小任一因素都可以阻止或減少泄漏。但就一般設(shè)備而言，消除間隙是防止泄漏的主要途徑。

　　1.填料密封機(jī)理

　　填料裝入填料腔內(nèi)，經(jīng)壓蓋對(duì)其做軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于填料的塑性，使其產(chǎn)生徑向力，并與軸緊密接觸。與此同時(shí)填料中浸漬的潤(rùn)滑劑被擠出，在接觸面間形成油膜。由于接觸狀態(tài)并不是十分均勻，接觸部位便出現(xiàn)“邊界潤(rùn)滑”狀態(tài)，稱之為“軸承效應(yīng)”，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(guī)則的迷宮，起阻止泄漏的作用，此稱為“迷宮效應(yīng)”。這就是填料的機(jī)理。顯然良好的密封在于維持“軸承效應(yīng)”和“迷宮效應(yīng)”，也就是說(shuō)要維持良好的潤(rùn)滑和適當(dāng)?shù)膲壕o。若潤(rùn)滑不良，或壓得過(guò)緊都會(huì)使油膜中斷，造成填料和軸之間干摩擦，最后導(dǎo)致燒軸或出現(xiàn)嚴(yán)重磨損。

　　為此，需要經(jīng)常對(duì)填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)整，以便填料中的潤(rùn)滑劑在運(yùn)行一段時(shí)間后流失，同時(shí)補(bǔ)償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛，顯然，這樣經(jīng)常擠壓填料，最終將使浸漬劑枯竭，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是必要的。一般轉(zhuǎn)軸用填料密封允許泄漏量可參照表1。

　　2.填料尺寸計(jì)算

　　填料尺寸可按下列公式計(jì)算：

S=(D-d)/2=(1.4～2)d1/2

　　式中D——填料箱內(nèi)壁直徑，單位為mm;

　　d——軸徑，單位為mm。

　　經(jīng)上面公式計(jì)算后，進(jìn)行圓整，然后選擇合適的填料�？蓞⒄毡�2。

　　3.柔性石墨填料

　　柔性石墨填料是將天然石墨中的雜質(zhì)去除，通過(guò)氧化處理，使石墨層間膨脹，從而得到柔性石墨的母材——膨脹石墨粒子。其膨脹后體積可達(dá)到原石墨體積的80～200倍，然后加工成方形填料。為了便于安裝，填料可開(kāi)方形切口(與軸成45°)，相鄰間的切口要錯(cuò)開(kāi)。軸的表面粗糙度Ra=6.3～3.2μm，對(duì)于泵軸的密封，最好低于1.6μm，以免引起填料在工作過(guò)程中的過(guò)熱磨損，填料的總長(zhǎng)度為軸徑的1.0～1.5倍。安裝填料圈應(yīng)為松動(dòng)滑動(dòng)配合，以手感舒適為宜，不宜過(guò)緊。最好在配合面上涂上一層潤(rùn)滑油。起動(dòng)前壓蓋不宜壓的太緊，起動(dòng)后再慢慢調(diào)整壓蓋螺栓至“不漏”或“微漏”即可。

　　4.填料的合理裝填與使用

　　1)清潔填料內(nèi)腔，檢查表面是否有劃傷毛刺現(xiàn)象。

　　2)用百分表檢查軸在密封部位的徑向圓跳動(dòng)量，其公差應(yīng)在允許范圍內(nèi)。

　　3)填料腔內(nèi)應(yīng)涂填料劑或與介質(zhì)相適應(yīng)的潤(rùn)滑劑。

　　4)對(duì)成卷包裝的填料，使用時(shí)應(yīng)先取一根與軸徑同尺寸的木棒，將其纏繞在上面，再用刀切斷，切口可以是平的，但最好成45°斜面。

　　5)填料應(yīng)逐根填裝，不可一次裝填幾根。當(dāng)填料根數(shù)為4～8根時(shí)，裝填時(shí)應(yīng)使接口相互錯(cuò)開(kāi)90°;兩根填料錯(cuò)開(kāi)180°;3～6根錯(cuò)開(kāi)120°，以防通過(guò)切口泄漏。

　　6)最后一根裝完后，應(yīng)用壓蓋壓緊，但壓力不宜過(guò)大。同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)主軸，使裝配后的壓緊力趨于拋物線分布。然后略微松動(dòng)一下壓蓋，裝填即算完畢。

　　7)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，以檢查是否達(dá)到密封要求和驗(yàn)證發(fā)熱程度。若不能密封，可將填料壓緊一些;若發(fā)熱過(guò)大，將它放松一些。

　　8)應(yīng)經(jīng)常檢查泄漏情況，如發(fā)現(xiàn)泄漏超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)及時(shí)壓緊調(diào)整。

　　9)軸的磨損、彎曲、偏心是造成泄漏的主要原因。應(yīng)定期檢查軸承的使用情況，并盡可能將填料裝在軸承不遠(yuǎn)處，軸的允許徑向圓跳動(dòng)量最好在

以下。

　　10)軟硬不同的填料使用時(shí)會(huì)有良好的效果，但裝填時(shí)硬填料應(yīng)在深部，軟填料應(yīng)在壓蓋附近。

　　11)填料應(yīng)定期更新。拆裝時(shí)應(yīng)注意不得劃傷填料箱內(nèi)壁和軸的表面。

　　12)當(dāng)填料與填料腔尺寸不符時(shí)，嚴(yán)禁用錘子把填料敲扁。

二、實(shí)際應(yīng)用

　　1.事實(shí)分析

　　生產(chǎn)實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)蝶閥軸頭泄漏的情況。無(wú)論填料的形式和結(jié)構(gòu)有多大區(qū)別，都可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)原因：

　　1)軸及填料箱內(nèi)腔的表面粗糙度沒(méi)有達(dá)到圖樣要求。

　　2)填料本身允許有一定的泄漏量(參照上述密封理論)。

　　3)填料箱內(nèi)腔和軸表面所涂潤(rùn)滑劑不均勻。

　　4)裝填時(shí)敲擊使填料變形。

　　5)裝填順序有問(wèn)題，不符合軟填料在壓蓋附近，硬填料在深部的要求。但如果采用艾志廠家所提供的裝填方法，最外圈填料的作用應(yīng)為抗磨損作用，那么軟填料應(yīng)適當(dāng)?shù)脑僭黾?～2圈。

　　2.解決方案

　　根據(jù)以上分析的原因，下面提出幾種解決方案，并通過(guò)試驗(yàn)手段驗(yàn)證最佳方案。

　　(1)方案一仍舊采用原來(lái)的結(jié)構(gòu)形式，但需要提高關(guān)聯(lián)件的表面粗糙度，要求將軸及填料箱的表面粗糙度都提高到3.2μm以上，另在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加填料的圈數(shù)。填料裝填時(shí)，嚴(yán)格按照正確的裝填方法進(jìn)行裝填，如圖1所示。