1、径向压力分布不均,摩擦磨损严重:
由于填料是弹塑性体,当受到轴向压紧后,产生摩擦致使压紧力沿轴向逐渐减少,同时所产生的径向压紧力使填料紧贴于轴表面而阻止介质外漏。如图1所示,径向压紧力的分布由外端(压盖)向内端,先是急剧递增趋平缓,被密封介质压力的分布由内端逐渐向外端递减,当外端介质压力为零时,则泄漏很少,大于零时泄漏较大。由此可见,填料径向压力的分布与介质压力的分布恰恰相反,内端介质压力最大,应给予较大的密封力,而此处填料的径向压紧力恰是最小,故压紧力没有很好的发挥作用。实际应用中,为了获得密封性能,往往增加填料的压紧力,亦即在靠近压盖端的填料处(图1第3位置)使径向压力最大(约为平均压紧力的2—3倍),当然摩擦力也增大,这就导致填料和轴产生如图2所示的异常磨损情况,严重影响了密封工作的稳定性。填料圈数较多,轴向高度越大,比压越不均匀。
1.填料箱 2.填料 3.压盖
(a)径向结构 (b)径向压力 (c)介质压力
图1 软填料密封的压力分布
图2 软填料密封的异常磨损
2、散热、冷却能力不够:
软填料密封中,滑动接触面较大,摩擦产生的热量较大,而散热时,热量需通过较厚的填料,且多数软填料的导热性能都较差。摩擦热不易传出,致使摩擦面温度升高,摩擦面间的液膜蒸发,形成干摩擦,磨损加剧,密封寿命会显著降低。
3、应力松驰现象严重,密封工作的稳定性差:
由密封填料的黏弹性分析可知,在恒定应变作用下,密封填料产生明显的应力松驰,严重的应力松驰必然导致软填料密封的早期失效。传统的软填料密封,螺栓所施加给填料的预紧力是恒定的,由于磨损引起填料的压缩变形量稍有减少,就会加剧填料的应力松驰,从而降低了密封工作的稳定性和可靠性。
4、自动补偿能力较差:
软填料磨损后,填料与轴杆、填料箱内壁之间的间隙加大,而传统软填料密封结构无自动补偿压紧力的能力,随着间隙增大,泄漏量也逐渐增大。因此,须频繁地拧紧压盖螺栓。
图3 偏心对间隙的影响
5、偏摆或振动的影响:
水泵和阀门的阀杆密封在工作时,轴有较大的振动和偏摆,轴与旋转中心之间将会出现较大偏心。如图3所示,若轴的中心与旋转中心不重合,偏心距为e,则轴与填料之最大间隙就为2e,最小间隙为零。间隙沿圆周的分布像月牙形。月牙形的间隙位置随着轴的转动而周期性变化而周期性变化,因此起到了类似容积的增压作用,这对密封是非常不利的。
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