具有密度梯度的壓縮填料的密封方法及其壓縮填料的制作方法
【專利摘要】具有密度梯度的壓縮填料的密封方法，包括步驟1，將條形填料按一定的重量和尺寸置于成形模具內(nèi)；步驟2，用壓機(jī)壓制成環(huán)形填料環(huán)，壓制時(shí)可通過(guò)預(yù)定高度的襯墊擋塊來(lái)精確控制填料環(huán)的成形高度，從而獲取所需密度的填料環(huán)；步驟3，將填料環(huán)沿受力方向疊加，在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。本發(fā)明還包括依照該方法生產(chǎn)的壓縮填料，由若干個(gè)沿受力方向疊加的填料環(huán)構(gòu)成；在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
【專利說(shuō)明】具有密度梯度的壓縮填料的密封方法及其壓縮填料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種壓縮填料及其密封方法，屬于密封件【技術(shù)領(lǐng)域】，可廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)軸密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的軸封等流體密封場(chǎng)合。

【背景技術(shù)】
[0002]壓縮填料密封也稱為盤根(packing)密封、壓蓋填料(gland packing)密封。其密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、材料來(lái)源廣泛、安裝維護(hù)方便、價(jià)格低廉，因而被廣泛用于離心泵、真空泵、攪拌機(jī)、反應(yīng)釜和船舶螺旋槳等轉(zhuǎn)軸密封，柱塞泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、制冷劑的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軸密封，以及各種閥門閥桿的旋動(dòng)密封等。
[0003]安裝前后壓縮填料的密度是填料密封性能的重要影響因數(shù)，填料密封是將填料裝于填料函內(nèi)，通過(guò)壓蓋將填料壓實(shí)過(guò)程中沿徑向脹開(kāi)后貼緊軸表面來(lái)阻止介質(zhì)外漏達(dá)到密封效果的。作為一種可壓縮性密封材料，安裝后的填料密度相比安裝前有明顯的提高。但是由于摩擦力的存在致使壓緊力沿軸向逐漸減小，因此產(chǎn)生的徑向壓緊力由外端(壓蓋一偵D向內(nèi)端呈下降趨勢(shì)且內(nèi)側(cè)填料的壓實(shí)程度遠(yuǎn)不如外側(cè)。如果內(nèi)端徑向應(yīng)力小于介質(zhì)壓力，介質(zhì)便開(kāi)始滲入內(nèi)端。當(dāng)然，只要外端的徑向接觸應(yīng)力大于介質(zhì)壓力，填料不會(huì)發(fā)生泄漏。但是隨著軸的運(yùn)動(dòng)內(nèi)側(cè)較疏松的填料會(huì)發(fā)生二次壓實(shí)，相反，外端較密實(shí)的填料會(huì)變的疏松。隨著填料密度逐漸的“走勻”，徑向的接觸應(yīng)力沿軸向逐漸趨勢(shì)平緩，而最大接觸應(yīng)力的下滑將直接導(dǎo)致填料的密封失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決現(xiàn)有技術(shù)壓縮填料因徑向接觸應(yīng)力沿軸向分布呈遞減趨勢(shì)的弊端，提供一種密封效果好、使用壽命長(zhǎng)的具有密度梯度的密封方法及其專用壓縮填料。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]具有密度梯度的壓縮填料的密封方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1，將條形填料按一定的重量和尺寸置于成形模具內(nèi)(該條形填料可以是原工藝制備填料時(shí)用的原材料)，
[0008]步驟2，用壓機(jī)壓制成環(huán)形填料環(huán)，壓制時(shí)可通過(guò)預(yù)定高度的襯墊擋塊來(lái)精確控制填料環(huán)的成形高度，從而獲取所需密度的填料環(huán)；
[0009]步驟3，將填料環(huán)沿受力方向疊加，在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
[0010]依照上述方法生產(chǎn)的壓縮填料，其特征在于:由若干個(gè)沿受力方向疊加的填料環(huán)構(gòu)成；在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述的壓縮填料是編織盤根填料。
[0012]或者，所述的壓縮填料的上端填料環(huán)和下端填料環(huán)是編織盤根，中間的填料環(huán)是具有密度梯度的柔性石墨環(huán)組成的壓縮填料。
[0013]本發(fā)明所述的受力方向，是指壓蓋壓迫填料的方向。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明采用具有密度梯度的填料環(huán)，填料在自上而下的壓縮過(guò)程中提高了底層填料側(cè)向脹開(kāi)能力，既避免了填料安裝后底層壓縮不充分，又確保了填料的整體密實(shí)和側(cè)向受力均勻，從而有效提高了填料的密封性能。此外，本發(fā)明制備的壓縮填料在服役期間摩擦系數(shù)穩(wěn)定、制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的具有密度梯度壓縮填料安裝時(shí)填料環(huán)的疊加順序。
[0017]圖2是用本發(fā)明具有密度梯度壓縮填料與等密度填料在工作過(guò)程中泄漏率隨循環(huán)次數(shù)的演變。
[0018]圖3是用本發(fā)明具有密度梯度壓縮填料與等密度填料在工作過(guò)程中泄漏率隨循環(huán)次數(shù)的演變。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
[0020]參照附圖:
[0021]具有密度梯度的壓縮填料的密封方法，包括如下步驟:
[0022]步驟1，將條形填料按一定的重量和尺寸置于成形模具內(nèi)(該條形填料可以是原工藝制備填料時(shí)用的原材料)，
[0023]步驟2，用壓機(jī)壓制成環(huán)形填料環(huán)，壓制時(shí)可通過(guò)預(yù)定高度的襯墊擋塊來(lái)精確控制填料環(huán)的成形高度，從而獲取所需密度的填料環(huán)；
[0024]步驟3，將填料環(huán)沿受力方向疊加，在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
[0025]依照上述方法生產(chǎn)的壓縮填料，其特征在于:由若干個(gè)沿受力方向疊加的填料環(huán)構(gòu)成；在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
[0026]所述的壓縮填料是編織盤根填料。或者，所述的壓縮填料的上端填料環(huán)和下端填料環(huán)是編織盤根，中間的填料環(huán)是具有密度梯度的柔性石墨環(huán)組成的壓縮填料。
[0027]例如，具有密度梯度的壓縮填料為一組由若干個(gè)不同密度的填料環(huán)組成的組合填料；上述的組合填料在沿受力方向上若干填料環(huán)1、填料環(huán)2、填料環(huán)3、填料環(huán)4、填料環(huán)5疊加構(gòu)成，填料環(huán)的密度由填料環(huán)I至填料環(huán)5依次逐個(gè)增加。
[0028]上述的壓縮填料不僅局限于編織盤根填料，也可以是上端的填料環(huán)1、下端的填料環(huán)5為編織盤根、中間填料環(huán)2、填料環(huán)3、填料環(huán)4為具有密度梯度的柔性石墨環(huán)組成的其他類型壓縮填料。
[0029]這樣，填料在自上而下的壓縮過(guò)程中，有效提高了底層填料側(cè)向脹開(kāi)的能力，既避免了填料安裝后底層壓縮不充分、填料環(huán)密度自上(即壓蓋一側(cè))而下遞減的弊端，又確保了填料的整體密實(shí)和側(cè)向受力均勻，大大提高了填料的密封性能。且本發(fā)明摩擦系數(shù)穩(wěn)定、制作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低。
[0030]采用以上本發(fā)明的密封方法進(jìn)行的部分實(shí)驗(yàn)佐證結(jié)果如下:
[0031]實(shí)驗(yàn)用密封填料為:因科鎳(inconel)金屬絲編織盤根壓縮填料，盤根(I)至(5)初始密度依次為1.7g/cm3>l.75g/cm3、l.8g/cm3、l.85g/cm3、l.9g/cm3的具有密度梯度的組合填料；另外3個(gè)對(duì)比組的等密度壓縮填料的密度分別為2.0g/cm3、l.8g/cm3、l.6g/cm3 ;試驗(yàn)采用的端蓋軸向壓緊應(yīng)力均為30MPa、往復(fù)行程80mm、線速度6.4mm/s運(yùn)行周次1000次。
[0032]圖2是用本發(fā)明具有密度梯度壓縮填料與等密度填料在工作過(guò)程中泄漏率隨循環(huán)次數(shù)的演變。從圖中可以看出:等密度的壓縮填料隨著循環(huán)次數(shù)的增加泄漏率會(huì)逐漸提高；而具有密度梯度壓縮填料密封性能明顯優(yōu)于等密封壓縮填料。
[0033]圖3是用本發(fā)明具有密度梯度壓縮填料與等密度填料在工作過(guò)程中泄漏率隨循環(huán)次數(shù)的演變。從圖中可以看出:等密度的壓縮填料在前100個(gè)循環(huán)周次內(nèi)，由于存在一個(gè)“填料密度走勻”過(guò)程，摩擦力會(huì)出現(xiàn)迅速下滑的階段。在后期密度為2.0g/cm3的填料摩擦力最?。欢哂忻芏忍荻葔嚎s填料盡管摩擦力高于密度為2.0g/cm3的填料，但在整個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)摩擦力始終較平穩(wěn)，表明該填料的摩擦系數(shù)在服役期間較穩(wěn)定。
[0034]本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包涵本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【權(quán)利要求】
1.具有密度梯度的壓縮填料的密封方法，包括如下步驟: 步驟1，將條形填料按一定的重量和尺寸置于成形模具內(nèi)(該條形填料可以是原工藝制備填料時(shí)用的原材料)； 步驟2，用壓機(jī)壓制成環(huán)形填料環(huán)，壓制時(shí)可通過(guò)預(yù)定高度的襯墊擋塊來(lái)精確控制填料環(huán)的成形高度，從而獲取所需密度的填料環(huán)； 步驟3，將填料環(huán)沿受力方向疊加，在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
2.如權(quán)利要求1所述的方法生產(chǎn)的壓縮填料，其特征在于:由若干個(gè)沿受力方向疊加的填料環(huán)構(gòu)成；在沿受力方向上，所述的填料環(huán)的密度依次逐個(gè)增加。
3.如權(quán)利要求2所述的壓縮填料，其特征是:壓縮填料是編織盤根填料。
4.如權(quán)利要求2所述的壓縮填料，其特征是:所述的壓縮填料的上端填料環(huán)和下端填料環(huán)是編織盤根，中間的填料環(huán)是具有密度梯度的柔性石墨環(huán)組成的壓縮填料。
【文檔編號(hào)】F16J15/20GK104154243SQ201410276951
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】勵(lì)行根, 沈明學(xué), 勵(lì)潔, 彭旭東 申請(qǐng)人:寧波天生密封件有限公司, 浙江工業(yè)大學(xué)