一種內置增強環(huán)的填料密封結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種內置增強環(huán)的填料密封結構。
【背景技術】
[0002]壓縮填料密封也稱為盤根(packing)密封、壓蓋填料(gland packing)密封。其密封結構簡單、材料來源廣泛、安裝維護方便、價格低廉，因而被廣泛用于離心栗、真空栗、攪拌機、反應釜和船舶螺旋槳等轉軸密封，柱塞栗、往復式壓縮機、制冷劑的往復運動軸密封，以及各種閥門閥桿的旋動密封等。
[0003]填料是一種可壓縮性密封材料，填料密封是將填料裝于填料函內，通過壓蓋將填料壓實過程中沿徑向脹開后貼緊軸表面來阻止介質外漏達到密封效果的。因此，軸表面的接觸應力大小及分布是決定壓縮填料密封性能的關鍵因素。但是由于軸表面摩擦力和微觀缺陷的存在，其與填料只能是部分貼合、部分不接觸，類似迷宮。當帶壓介質通過軸表面時，介質被多次節(jié)流，憑借“迷宮效應”而達到密封。同時，填料與軸表面的貼合、摩擦，類似于滑動軸承，在低應力區(qū)或未接觸部分可以保持較厚的油膜，使其有少量液體進行潤滑，從而保證一定的密封壽命，即所謂的“軸承效應”。因此，良好的填料密封是迷宮密封和軸承效應的綜合體。
[0004]另一方面，由于軸表面摩擦力的存在，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(壓蓋一側)向內端呈下降趨勢且內偵P真料的壓實程度遠不如外側。當盤根的截面形狀為矩形時，填料沿徑向的變形與整體結構基本相似，極易引起密封不實造成泄漏，為此亟待改進和完善。

【發(fā)明內容】

[0005]為了解決上述問題，本實用新型提供一種內置增強環(huán)的填料密封結構。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]—種內置增強環(huán)的填料密封結構，軸桿穿過填料殼，填料殼與軸之間的環(huán)狀間隙構成填料函，所述填料函內填充有防止流體從封液區(qū)向大氣區(qū)域泄漏的組合填料，且填料函的上端開口處設有向下壓緊組合填料的壓蓋，所述組合填料包括沿軸向設置在填料函中間的石墨層和設置在石墨層上下兩面的盤根層；
[0008]所述石墨層包括若干層石墨環(huán)和設置在相鄰石墨環(huán)之間的剛性增強環(huán)，石墨環(huán)和增強環(huán)緊密貼合，所述增強環(huán)的橫截面呈三角形，上下兩石墨環(huán)的形狀與增強環(huán)的形狀相配合。
[0009]進一步，所述盤根層由因科鎳金屬絲編制而成。
[0010]進一步，所述增強環(huán)由耐腐蝕性材料制成。
[0011]再進一步，安放有增強環(huán)的石墨環(huán)上設有V形安裝槽。
[0012]本實用新型的有益效果是:
[0013]由于增強環(huán)可視為不可壓縮的剛性體，V形安裝槽附近的石墨環(huán)會優(yōu)先沿徑向脹開，優(yōu)化了增強環(huán)和石墨環(huán)結合面的受力分布情況，在提高局部徑向接觸應力的同時，增強了組合填料由外端向內端傳遞預緊壓力的能力，從而可以進一步提高填料的密封性能。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型、V形石墨環(huán)組合填料和平口石墨環(huán)組合填料的泄漏率與軸桿往復運動的循環(huán)次數(shù)的關系圖。
[0016]圖3是本實用新型、V形石墨環(huán)組合填料和平口石墨環(huán)組合填料的軸桿表面摩擦力與軸桿往復運動的循環(huán)次數(shù)的關系圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
[0018]參照附圖1，一種內置增強環(huán)的填料密封結構，軸桿穿過填料殼，填料殼與軸之間的環(huán)狀間隙構成填料函，所述填料函內填充有防止流體從封液區(qū)向大氣區(qū)域泄漏的組合填料，且填料函的上端開口處設有向下壓緊組合填料的壓蓋，所述組合填料包括沿軸向設置在填料函中間的石墨層2和設置在石墨層上下兩面的盤根層I;
[0019]所述石墨層2包括若干層石墨環(huán)21和設置在相鄰石墨環(huán)21之間的剛性增強環(huán)22，石墨環(huán)21和增強環(huán)22緊密貼合，所述增強環(huán)22的橫截面呈三角形，上下兩石墨環(huán)21的形狀與增強環(huán)22的形狀相配合。
[0020]所述盤根層I由因科鎳金屬絲編制而成。
[0021 ]所述增強環(huán)22由耐腐蝕性材料制成。
[0022]安放有增強環(huán)22的石墨環(huán)上設有V形安裝槽。
[0023]增強環(huán)22由惰性好、耐蝕性強的剛性材料制成，可以減緩增強環(huán)22與石墨環(huán)22發(fā)生電化學腐蝕。
[0024]如圖1所示，石墨層2包括3層石墨環(huán)21和2層增強環(huán)22，中間的石墨環(huán)21沿軸向的兩個表面上均設有V形安裝槽，2個增強環(huán)22分別安置在V形安裝槽內。所述盤根層為因科鎳(inconel)金屬絲編織，初始密度為1.8g/cm3;石墨環(huán)的初始密度為1.5g/cm3 ；組合填料的內外徑尺寸分別為30mm和45.6mm J形安裝槽的角度為90° (即增強環(huán)2的橫截面為直角三角形)，增強環(huán)22厚度為2.5mm。
[0025]將盤根層I和石墨層安放到填料函內后，裝上壓蓋，預緊組合填料至所需密封比壓;V形安裝槽附近便優(yōu)先沿徑向脹開，優(yōu)化了石墨環(huán)21和增強環(huán)22的結合面處的受力分布情況，在提高局部徑向接觸應力的同時，增強了組合填料由外端(即壓蓋端)向內端傳遞預緊壓力的能力，從而可以進一步提高填料的密封性能。
[0026]對比例1:
[0027]V形石墨環(huán)組合填料，除未設置增強環(huán)22外，其他均與本實用新型相同。
[0028]對比例2:
[0029]平口石墨環(huán)組合填料，除未設置增強環(huán)22且石墨環(huán)上未設置V形安裝槽(即石墨環(huán)22的橫截面均為矩形)外，其他均與本實用新型相同。
[0030]實驗時，本實用新型、對比例I和對比例2的壓蓋端均采用30MPa的軸向壓緊應力，軸桿往復運動的行程為80_、線速度為6.4mm/s、運行周次為1000次。
[0031]實驗結束后，得到(流體從液封區(qū)域向大氣區(qū)域泄漏的)泄漏率與軸桿往復運動的循環(huán)次數(shù)的關系如圖2所示，從圖中可以看出:本實用新型的泄漏率低于對比例I和對比例2，則本實用新型的密封性能明顯優(yōu)于V形石墨環(huán)組合填料和平口石墨環(huán)組合填料。
[0032]圖3是本實用新型、對比例I和對比例2在工作過程中軸桿表面摩擦力與軸桿往復運動的循環(huán)次數(shù)的關系圖。從圖3中可以看出:本實用新型的軸桿表面摩擦力介于平口石墨環(huán)組合填料和V形石墨環(huán)組合填料之間，表明本實用新型內置的增強環(huán)提高了組合填料由外端(即壓蓋側)向內端傳遞預緊壓力的能力，使得底層的組合填料在預緊時就能被壓密實；此外，盡管內置增強環(huán)后摩擦力略有上升，但是在整個運行周期內摩擦力始終比較穩(wěn)定。
[0033]本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也包括本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.一種內置增強環(huán)的填料密封結構，軸桿穿過填料殼，填料殼與軸之間的環(huán)狀間隙構成填料函，所述填料函內填充有防止流體從封液區(qū)向大氣區(qū)域泄漏的組合填料，且填料函的上端開口處設有向下壓緊組合填料的壓蓋，其特征在于:所述組合填料包括沿軸向設置在填料函中間的石墨層和設置在石墨層上下兩面的盤根層； 所述石墨層包括若干層石墨環(huán)和設置在相鄰石墨環(huán)之間的剛性增強環(huán)，石墨環(huán)和增強環(huán)緊密貼合，所述增強環(huán)的橫截面呈三角形，上下兩石墨環(huán)的形狀與增強環(huán)的形狀相配合。2.如權利要求1所述的一種內置增強環(huán)的填料密封結構，其特征在于:所述盤根層由因科鎳金屬絲編制而成。3.如權利要求2所述的一種內置增強環(huán)的填料密封結構，其特征在于:所述增強環(huán)由耐腐蝕性材料制成。4.如權利要求3所述的一種內置增強環(huán)的填料密封結構，其特征在于:安放有增強環(huán)的石墨環(huán)上設有V形安裝槽。
【專利摘要】一種內置增強環(huán)的填料密封結構，軸桿穿過填料殼，填料殼與軸之間的環(huán)狀間隙構成填料函，所述填料函內填充有防止流體從封液區(qū)向大氣區(qū)域泄漏的組合填料，且填料函的上端開口處設有向下壓緊組合填料的壓蓋，所述組合填料包括沿軸向設置在填料函中間的石墨層和設置在石墨層上下兩面的盤根層；所述石墨層包括若干層石墨環(huán)和設置在相鄰石墨環(huán)之間的剛性增強環(huán)，石墨環(huán)和增強環(huán)緊密貼合，所述增強環(huán)的橫截面呈三角形，上下兩石墨環(huán)的形狀與增強環(huán)的形狀相配合。
【IPC分類】F16J15/28, F16J15/30
【公開號】CN205331423
【申請?zhí)枴緾N201521116047
【發(fā)明人】沈明學, 孟祥鎧, 彭旭東, 勵行根
【申請人】浙江工業(yè)大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年12月29日