新型碳纤维编织填料动密封性能试验.docVIP

1 前言 在石油、化工、医药、食品、炼金、能源等工业部门的过程装备中，密封占据着重要的地位。在机械设备中密封的功能是防止泄漏，起密封作用的零件称为密封件，简称密封。密封件是机械产品中应用最广的零部件之一。在石油、石化、化工等的生产、加工、储运乃至销售环节中，常常伴随着易燃、易爆、高温、高压、有毒有害和腐蚀等危险因素，机器及设备在使用中工作介质和润滑油的“跑、冒、滴、漏”，给生产带来了极大的危害。 密封的设计、制造所存在的问题已逐步引起人们的高度重视。人们在生产实践中千方百计地设法防漏和防尘。工程中不但要求做到少漏或者不漏，而且要求做到方法简便、取材容易、维修方便、价格低廉、坚固耐用、功耗极少。要同时满足这许多要求常常是困难的，但却是必须的，所以人们采用了许多密封材料，制造了许多密封元件，设计了各种密封机构，通过不断地试验、改进，终于找到了许多有效的密封方法。同时，各国还成立了许多研究机构，对这些方法进行深入的理论和设计计算，还使之上升为完整的理论。因此，密封在工程上已发展为一项专门的技术——密封技术。密封技术不仅因其产品性能的好坏直接影响过程设备或机器正常运行，对提高生产过程或装置的整体密封水平有其特殊、重要意义。密封本身是一门涉及固体和流体力学、传热学、化学、材料学、摩擦学等多门科学的交叉学科，而从工程角度，它又涉及材料、设计、 检验、运行和管理等多个工程技术门类。 现在，对一般的泄漏，很容易实现密封；对那些高温、高压、高速、强腐蚀条件下的密封，也有了许多有效的密封方法；对那些低温、深冷（超低温）、辐射、有毒等苛刻条件下的密封，也有很多成熟的经验，而且还在不断完善之中。可以这样说，没有良好的密封技术，机器就不能可靠地运转，设备就不能有效的工作，卫星升空、人类航空、宇宙考察、艇潜海底等只不过是幻想！尽管随着现在工业的发展，密封技术得到长足的进步，密封种类繁多，应用范围广泛，但就基本原理来说，可分为即接触式密封和非接触式密封。绝大部分静密封属于接触式密封，动密封既有接触式又有非接触式。对密封的最基本要求是将泄漏控制在允许的限度内，同时要求工作可靠、使用寿命长、制造维护容易、适应性广、经济性好。总之，优良的密封具有卓越的性能价格比。 填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机器和设备运动部分的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜等的转轴和往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。然而，随着我国工业的发展，尤其是宇航、核电、大型石油化工、冶金和电力等工业系统的装置日趋于大型化和高参数，使各流体装置的填料密封部位的工况条件愈加苛刻，尤其是高温固液相混的流体密封更是难以解决，原有的填料显然已不能满足现代工业的密封要求。与此同时，社会上对环境保护的要求越来越高，对填料的密封性能要求也更加严格。所以现形势下对密封的要求越来越高，在许多苛刻的工况下，填料密封被其他密封形式所代替。尽管如此，由于填料密封本身固有的特点，至今在许多场合仍是普遍使用的密封形式，特别是近年来许多新材料和新结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得了新的发展[1]。 碳纤维编织填料是一种耐磨、耐温及耐压性能优异的填料，它被广泛应用于高压往复泵、离心泵的泵轴密封。新型碳纤维编织填料采用了与原来碳纤维编织填料不同的编织工艺、设备，它比原来碳纤维编织填料具有更好的密封性能和耐磨性能。但目前对新型碳纤维编织填料动密封性能试验研究还不多，对新型碳纤维编织填料动密封性能还不够了解，用户在选用、安装新型碳纤维编织填料时，还是靠经验。为了更好安全、合理地使用碳纤维编织填料，我们通过对新型碳纤维编织填料进行动密封性能试验研究，为填料的生产企业的工艺改进和用户合理使用、安装填料提供理论依据，确保企业的安全生产，节约能源。 2 文献综述 2.1 密封分类 密封的本质在于控制密封空间与周围环境之间的质量交换，因此决定流体密封度的基本要素是流体流动的推动力和连接件接合面的间隙，显然密封的关键在于降低推动力和阻断流动间隙（增大流动阻力）。基于这个理论将密封分类为静密封和动密封没有相对运动或相对静止的接合面间的密封称为静密封如各种容器、设备和管道法兰接合面的密封，阀门的阀座、阀体等而彼此相对运动的接合面间的密封称为动密封，如阀门的阀杆与填料函、泵、压缩机等螺旋杆、旋转轴或往复杆与之间的密封等。 根据密封面有否间隙分为接触型和非接触型密封两大类。一般来说，接触密封的泄漏小，但摩擦磨损较大，使用于密封面线速度较低的场合；于此相反，非接触型密封件不直接接触，无摩擦和磨损，使用寿命长但泄漏量较大、结构复杂。密封的具体分类如图2-1： 图2-1 密封的分类 2.2 毛毡密封是在壳体槽内填以毛毡圈，以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，