软填料密封

(1) 填料箱主要结构尺寸

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　mm

填料截面边宽

(正方形)S

计算：，或查右表，然后按填料规格尺寸圆整

轴径

＜20

20~35

35~50

50~75

75~110

110~150

150~200

＞200

边宽

5

6

10

13

16

19

22

25

填料高度H

旋转

H＝nS+b

压力/MPa

0.1

0.5

1

若压力较高时，

采用双填料箱

填料环数n

3~4

4~5

5~7

往复

H＝nS+b

压力/MPa

＜1

1~3.5

3.5~7

7~10

＞10

填料环数n

3~4

4~5

5~6

6~7

7~8或更多

静　止

H＝2S

填料压盖高度h

h＝(2~4)S，压盖及箱体与填料接触的端面，与轴线垂直，亦可与轴线成60°

填料压盖法兰厚度δ

δ≥0.75d₀

压盖螺栓长度l

l 应保证即使填料箱装满填料也不需事先下压即可拉紧填料箱

压盖螺栓螺纹小径d₀

d₀由压紧填料及达到密封所需的力来决定

(2) 压盖螺栓直径计算

压紧填料所需力Q₁按式(1)确定：

Q₁＝78.5(D²-d²)y  (N)　　　　　　　　　　　　(1)

式中   y —— 压紧力，MPa，优质石棉填料，y≈4MPa；黄麻、大麻填料，y≈2.5MPa；柔性石墨填料，y≈3.5MPa；

D —— 填料箱内壁直径，cm；

d —— 轴径，cm。

使填料箱达到密封所需的力Q₂按式(2)确定：

Q₂＝235.6(D²-d²)p  (N)　　　　　　　　　　　 (2)

式中   p ——介质压力，MPa。

由上述两式选取较大的Q值，计算螺栓直径，即

　　　　　　　　　　　　　　 (3)

式中   Z —— 螺栓数目，一般取2、3个或4个；

σ_p —— 螺栓许用应力，对于低碳钢取20~35MPa；

d₀ —— 螺栓螺纹小径，cm。

填料压盖和填料箱内壁的配合一般选用。搅拌轴密封在填料箱底部设有衬套，轴与衬套之间的配合一般选用，不允许把衬套当作轴承使用。因轴旋转时偏摆较大，衬套磨损严重，目前已很少采用。

(3) 摩擦功率

填料与转轴间的摩擦力F_m按式(4)计算：

F_m＝100πdHqμ  (N)　　　　　　　　　　　　　　　　(4)

式中   q —— 填料的侧压力，MPa，；

K —— 侧压力系数，油浸天然纤维类K＝0.6~0.8，石棉类K＝0.8~0.9，柔性石墨编结填料K＝0.9~1.0；

μ —— 填料和转轴间的摩擦因数，μ＝0.08~0.25；

d —— 轴径，cm；

H —— 填料高度，cm。

在填料箱的整个填料高度内，侧压力的分布是不均匀的，从填料压盖起到衬套止的压力逐渐减小。因此，填料箱中的摩擦功率P可按式(5)近似计算：

   (kW)　　　　　　　　　　　　　　　　(5)

式中   v —— 圆周速度，v＝πdn，m/s；

n —— 轴的转速，r/s；

d —— 轴径，m。

(4) 泄漏量计算

当填料与轴间隙很小，可认为漏液作层流流动，泄漏可按式(6)近似计算：

  (mm³/s)　　　　　　　　　　　　　　(6)

式中   d —— 轴径，mm；

s —— 填料与轴半径间隙，mm；

η —— 液体流动黏度，Pa·s；

L —— 填料与轴接触长度，mm；

Δp —— 填料两侧的压差，Pa。

经验证明，实际泄漏量小于式(6)计算的泄漏量。一般旋转轴用填料密封允许泄漏量见表2。

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　旋转轴用填料密封允许泄漏量　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　mL·min^-1

时间

轴径/mm

25

40

50

60

启动30min内

24

30

58

60

正常运行

8

10

16

20

注：1．允许泄漏量是在转速3600r/min，介质压力0.1~0.5MPa的条件下测得。

2．1mL泄漏量约等于16~20滴液量。

(5) 对轴的要求

要求轴或轴套耐蚀；轴与填料环接触面的表面粗糙度R_a＝1.6μm，最好能达到R_a＝0.8~0.4μm，并要求轴表面有足够的硬度，如进行氮化处理，以提高耐磨性能，轴的偏摆量不大于0.07mm，或不大于。