化工泵填料密封的主要參數(shù)計(jì)算

　　主要參數(shù)

　　(1)填料函的主要結(jié)構(gòu)尺寸

　　填料函結(jié)構(gòu)尺寸主要有填料厚度、填料總長(zhǎng)度(或高度)、填料函總高度等，如圖5-6所示.

　　化工泵 填料函尺寸的確定一般有兩種方法：一是以軸(或桿)的直徑d直接選取填料的厚度B，見表5-2再由介質(zhì)壓力按表5-3來確定填料的環(huán)數(shù)，它們所根據(jù)的是有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)或者企業(yè)標(biāo)準(zhǔn);二是依據(jù)一些相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)公式來確定，如

　　填料厚度B 機(jī)器 B=(1.5～2.5)d0.5

　　閥門 B=(1.4～2.0) d0.5

　　填料函內(nèi)徑D D=(d+2B)

　　填料函總高度H 機(jī)器 H=(6～8)B+h+2B

　　閥門H=(5～8)B+2B

　　式中 h—封液環(huán)高度，h=(1.5～2)B。

　　離心泵填料函內(nèi)壁的表面粗糙度Ra<1.6弘m，軸(桿)的表面粗糙度Ra<0.4弘m，除金屬填料外，軸(桿)表面的硬度>1 80 HBS。

　　表5-2 填料厚度與軸徑的關(guān)系

　　軸徑d/mm ≤16 >16～25 >25～50 >50～90 >90～150 >150

　　填料厚度8/mm 3 5 6.5 8 10 12.5

　　表5-3 填料環(huán)數(shù)與介質(zhì)壓力的關(guān)系

　　介質(zhì)壓力/MPa ≤3.5 >3.5～7.0 >7.0～1 4 >14

　　填料環(huán)數(shù) 4 6 8 1 0

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，填料環(huán)數(shù)過多和填料厚度過大，都會(huì)使填料對(duì)軸或軸套表面產(chǎn)生過大的壓緊力，并引起散熱效果的降低，從而使密封面之間產(chǎn)生過大的摩擦和過高的溫度，并且其作用力沿軸向的分布也會(huì)越不均勻，導(dǎo)致摩擦面特別是軸或軸套表面的不均勻磨損，同時(shí)填料也可能燒損，如果密封面間的潤(rùn)滑液膜也因此而被破壞，磨損就會(huì)隨之加速，后造成密封的過早失效，也會(huì)給后面的檢修、安裝、調(diào)整等工作帶來很大的不便。如前所述，實(shí)際起密封作用的僅僅是靠近壓蓋的幾圈填料，因此除非密封介質(zhì)為高溫、高壓、腐蝕性和磨損性，一般4～5圈填料已足夠了。

　　(2)壓緊載荷與壓蓋螺栓尺寸

　?、偬盍系膲壕o載荷確定 如圖5-7所示，填料受到壓蓋軸向壓緊后，填料即行壓縮而向內(nèi)端移動(dòng)。在填料接觸的長(zhǎng)度方向取填料微元，其長(zhǎng)度為dz，填料微元受力有：軸向壓力Px和Px+dpx，徑向壓力Py和摩擦力F1和F2。力的平衡方程式為

　　F1+F2+π(R2-r2)dpx=0 (5-1)

　　軸向壓力Px和徑向壓力Py存在下列關(guān)系

　　Py=kpx (5-2)

　　式中 k一側(cè)壓系數(shù)(又稱柔軟系數(shù))，它是徑向壓力py與軸向壓力Px的比值。

　　設(shè)填料內(nèi)、外表面與軸表面和箱體內(nèi)壁面之間的

　　摩擦因數(shù)為f，介質(zhì)壓力為pi，則將F1=2πrfpy dx,F2=2πRfpy dx與式(5-2)一起代入式(5—1)得

　　由密封要求，x=L處(即內(nèi)端填料處)徑向壓力Py=Pi，并積分

　　又R-r=B，則

　　式中Px-在x軸向任意長(zhǎng)度上的軸向壓力，Pa;

　　k-側(cè)壓系數(shù);

　　pi-介質(zhì)壓力，Pa;

　　f-填料與軸及填料函內(nèi)壁摩擦因數(shù);

　　R，f-填料函內(nèi)徑與軸徑。m;

　　B-填料厚度，m;

　　L-填料長(zhǎng)度，m。

　　在壓蓋端部處，x=0，故壓蓋施加的壓力Pg(單位為Pa)

　　這就是說，壓蓋的壓緊力與介質(zhì)內(nèi)壓力成正比，且與填料的摩擦因數(shù)、側(cè)壓系數(shù)、填料長(zhǎng)度、厚度等有關(guān)，為使密封效果良好，填料的摩擦因數(shù)應(yīng)小，側(cè)壓系數(shù)大，填料長(zhǎng)度

　　可小，厚度(徑向厚度)大等，并要求壓蓋壓緊力小。在保證密封效果下，Pg越小越好。

　　應(yīng)當(dāng)指出，以上是填料裝填正常時(shí)徑向壓力的分布情況。當(dāng)填料裝填不好時(shí)，將大大改變此壓力的分布狀況。同時(shí)，在填料工作一段時(shí)間后，由于潤(rùn)滑劑流失，填料體積變小。壓緊力松弛，徑向壓力的分布曲線會(huì)變得平緩。

　　常用填料與鋼軸的干摩擦因數(shù)如表5-4所示，側(cè)壓系數(shù)如表5—5所示。

　　表5-4 常用填料的干摩擦因數(shù)

　　材料名稱 摩擦因數(shù) 材料名稱 摩擦因數(shù)

　　石棉0.25～0.4

　　尼龍0.3～0.5,

　　橡膠0.05～0.1

　　皮革0.2～0.4

　　毛氈 0.3～0.5.0.15

　　柔性石墨0.22

　　碳纖維浸漬四氟0.13～0.15，四氟纖維浸漬四氟0.15～O.20，石棉浸漬四氟0.19～0.24

　　①表示有潤(rùn)滑劑的情況。

　　表5-5 常用填料的側(cè)壓系數(shù)材料PTFE浸漬

　　的石棉填料浸潤(rùn)滑脂的填料石棉編織浸漬金屬箔包石棉類柔性石墨側(cè)壓系數(shù)忌0.6 6～0.8 10.6～0.80.8～0.90.9～1.00.28～0.54

　　由式(5—4)計(jì)算出壓蓋對(duì)軟填料的壓緊壓力P9后，即可求出截?cái)嘌剌S及填料函內(nèi)壁面的泄漏通道所需的螺栓壓緊載荷F’(單位為N)

　　F’=Pg π(R2-r2) (5-5)

　　另一方面，裝填料時(shí)將填料壓實(shí)以防止軟填料滲漏所需要壓緊載荷P(單位為N)

　　F”=π(R2一r2)Y (5-6)

　　式中 y—軟填料的壓緊比壓，Pa。柔性石墨軟填料Y=3.5×106 Pa，石棉類軟填料Y=4.0×106 pa，天然纖維類軟填料y=2.5×106 Pa o

　　②壓蓋螺栓尺寸的確定 shou先要確定螺栓的載荷F，即取F，、r中的較大者，則壓蓋螺栓的螺紋根徑db(單位為mm)

　　式中 n—螺栓數(shù)目，一般為2～4個(gè);

　　[δ]—螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa。