4.3.4 料密封材料
四、 料密封材料（见表1-30～表1-32）
表1-30填料密封对材料要求及编织填料形式[3]
项目 | 简图 | 特点及应用 | |
对 材 料 要 求 | ⑴有一定的塑性，以保证填料具有均匀接触起填缝作用 ⑵有一定的弹性，当受轴向压紧时能产生较大的径向压紧力，以获得密封；当机器和轴有振动或轴有跳动及偏心时，能有一定的补偿能力 ⑶有一定的强度，不不致于在未磨损前先损坏，为此，可采用自由化材料 ⑷有足够的化学稳定性、不易分解、不污染、不溶胀、不软化，与轴接触不产生电化作用 ⑸不渗透性，要求材料组织致密，为此填料往往需要浸渍，填充各种润滑剂和填充剂 ⑹自润滑性好。摩擦系数小且耐磨 ⑺耐温性，当摩擦发热后能承受一定的高温，且要求材料导热性好，易散热 ⑻制造简单，价格便宜，装拆方便 | ||
编织填料 | 发辫编织 | 图第48页 | 用8个锭子，沿两个轨道运行，在四角和中间没有芯绒，产品断面呈方形。特点是松散，对轴振动和偏心有一定补偿能力，一般只有小断面填料，大断面填料会出现外表花纹粗糙、结构松弛、致密性差等缺点 |
套层编织 | 图第48页 | 锭子数有12、16、24、36、48、60，均在两个轨道上运行，断面呈圆形，根据填料规格决定套层的层数，如需要呈方形，可在整形机上压成方形。特点是填料致密性好，但由于套层结构，层间没有纤维连接易脱层，故多用于低速密封 | |
穿心编织 | 图第48页 | 锭子数有12、16、18、24、30五种，在三个或四个轨道上编织而成，断面呈方形，表面平整。特点是填料弹性，耐磨性好，强度高，致密性好，纤维间空隙小，与轴接触面比发辫式大且均匀，使用寿命长，磨损后填料不会松散，常用于较重要密封 | |
夹心编织 | 图第48页 | 以橡胶或金属为芯子，纤维在外，一层一层编织，层数按需要而定，断面呈圆形。特点是致密性好，强度高，弯曲性能好，但表面磨损后容易脱层、一般用于回转密封，极少用于往复密封 | |
表1-31 编织填料的材料
名称 | 组成 | 特点剂应用 | |
天然 纤维 | 棉 | 纤维柔软，纺织性能好。浸渍性强，但吸水后变硬、发胀，导致摩擦力增大。对氨水、氢氧化钠有一定耐腐蚀能力。一般应用较少 | |
麻 | 纤维粗糙，磨损阻力大，吸水后纤维强度增加。柔软。对轴的磨损比棉纤维小，可用于低压，低速的海水、工业用水、清水的密封 | ||
毛 | 纤维光滑、柔软，摩擦阻力小、耐酸，用于低参数的酸性介质的密封 | ||
矿物纤维 | 温石棉 | 石棉、棉(小于18.5％) | 纤维表面光滑，纺织性差，纤维间存有空气，导热性差，耐温450℃，一般不做填料用 |
青蓝石棉 | 石棉 | 纤维纺纱性较好，耐酸，密度2.3g/cm3，导热系数0.22～0.35W/(m·K)，致密性差，介质会慢慢向外渗漏，近年应用较少 | |
改性石棉 | 石棉浸渍润滑油、石墨粉、滑石粉 | 浸油石棉填料：摩擦系数小，致密性好，适用温度350℃，应用蒸汽、工业用水、重质石油的密封 | |
石棉、尼龙纤维、二硫化钼、聚四氟乙烯乳液 | 浸聚四氟乙烯石棉填料：耐热性好，柔软，化学稳定性好，现用于国产合成氨尿素系统中的高压液氨泵，醋酸铜氨液泵，引进高压液氨泵的密封，效果较好 | ||
石棉、聚四氟乙烯、涤纶丝、润滑脂、石蜡、二硫化钼 | 聚四氟乙烯与石棉纤维混合编织填料：耐磨性好，导热系数好，容易散发热量，自润滑性好，使用寿命长。密度1.4～1.6 g/cm3，机械强度20～30MPa，耐热性为-200～250℃，在弱酸、强碱、浓氨水、甲铵液、油品、溶剂中应用较广。适用温度-70～200℃，价格适中 | ||
合成纤维 | 聚四氟乙烯纤维 | 聚四氟乙烯纤维、聚四氟乙烯乳液 | 对酸、碱有良好的化学稳定性，摩擦系数小，但导热性差，热胀系数大，密度2.3 g/cm3，抗拉强度330 MPa，抗压强度420 MPa，摩擦系数0.01，导热系数：0.12～0.18 W/(m·K)，适用温度-196～250℃，在尿素甲铵泵、浓硝酸柱塞泵中使用效果较好。在压力为22.1MPa，温度100℃，线速度14m/s，有少量结晶物的甲铵泵中使用，寿命可达3000～4000小时，为浸渍四氟乙烯石棉填料的2倍 |
碳素纤维 | 以聚丙烯腈纤维为原料，经预氧化(200～300℃)和碳化处理(800～1500℃)而得到的纤维，含碳量为90％ | 具有高的抗拉强度，良好的耐热性和化学稳定性，有自润滑性，导热性能好，热胀系数低，回弹率高，耐磨损，密封可靠，使用寿命长。抗拉强度490 MPa，密度1.1 g/cm3，摩擦系数0.1～0.3，导热系数：3.5～11.6 W/(m·K)，适用温度-120～300℃，线速度0～30m/s，可用于酸性、强碱性介质的密封，是高压，高温，强腐蚀性介质的良好密封材料，现已用于高压甲铵泵、液氨泵的密封 | |
酚醛纤维 | 酚醛纤维编织填料经多次浸渍聚四氟乙烯乳液和表面处理 | 是新型耐燃有机纤维。摩擦系数低(0.148～0.165)，自润滑性能好，耐腐蚀性强，价格低，可在一般浓度的酸、强碱及溶剂中使用。目前使用不够广泛，部分试用情况如下 ⑴往复三柱塞泵，介质为70～80℃烷基苯磺酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠和纯碱组成的悬浮液，固体含量60％，压力3.92～7.84MPa，转速60r/min。采用浸渍聚四氟乙烯石棉填料时使用寿命20天。换成酚醛纤维填料后，使用寿命66天和77天 ⑵往复三柱塞泵，介质为氨、甲醇及一、二、三甲胺混合液，压力3.92MPa，柱塞线速度为40 m/s，使用聚四氟乙烯纤维编织填料时，寿命为1500～2000小时，换成酚醛纤维填料后，因摩擦系数低，使用寿命达8000小时 | |
陶瓷和金属纤维 | 陶瓷纤维金属纤维 | 金属纤维：有蒙乃尔合金丝、不锈钢丝、铜丝、铅丝或铝箔等金属预石棉纤维。合成纤维或陶瓷纤维混合编织，提高填料的导热性能 陶瓷纤维：是近年发展的新产品。有氮化硅、碳化硅、氮化硼纤维，与耐高温的金属纤维混合编织，可耐温1200℃ | |
膨胀石墨 | 天然石墨经强氧化混合酸处理后成为氧化石墨。氧化石墨受热分解放出CO2，体积急剧膨胀，形成了疏松，柔软又有韧性石墨 | 膨胀石墨做成板材后模压成密封填料。它具有多孔、疏松、密度为1.1～1.6g/cm3，加压至200MPa时，密度接近天然石墨；耐热性好，在非氧化介质中使用温度为-200～1650℃，在氧化介质中使用温度为400℃，在超低温液氧(-183℃)、液氨（-196℃）中性能稳定；化学性能稳定，可耐除王水、浓硝酸、浓硫酸及高温重铬酸盐、高锰酸钾、氯化铁外其它邮寄、无机介质的腐蚀；自润滑性和不渗透性好，干摩擦系数为0.08～0.15；回弹性及柔软性好，在一定压缩变形下即可达到密封，压缩强度为70～115MPa，回弹率为35％～50％ | |
表1-32常用密封填料使用性能（沈阳市密封填料实验厂）
名称 | 型号 | 代号 | 填料组成 | 使用范围 | 特点 | ||||||
压力MPa | 线速度m/s | 温度 ℃ | pH值 | 介质 | |||||||
旋转 | 往复 | 旋转 | 往复 | ||||||||
聚四氟乙烯纤维编织填料 | NFS-1 | 8001 | 以聚四氟乙烯纤维为主体，编织成绳状 | 10 | 25 | 8 | 2.5 | -200～260 | 0～4 | 硝酸，硫酸，氢氟酸，强碱，化学药品 | 耐腐、耐磨、强度高，自润滑性好，摩擦系数小，但导热性差，膨胀系数大，高速时需加强冷却 |
NFS-2 | 8002 | 10 | 25 | 8 | 2 | -200～260 | 0～14 | ||||
NFS-4 | 8004 | 以聚四氟乙烯纤维为主体，经穿心编织成绳状，润滑油处理 | 8 | 25 | 10 | 2 | -200～250 | 0～12 | 强酸，强碱，有机溶液，药品 | 耐磨、强度高，自润滑性好，高速旋转密封性能好，不宜用于液氧。纯硝酸 | |
纤维编织填料 | TCW-1 | 9021 | 以碳素纤维为主体，浸渍聚四氟乙烯乳液，编织成绳状 | 5 | 20 | 25 | 5 | -200～250 | 2～12 | 除浓硝酸外的酸类，碱，有机溶剂 | 耐热、耐化学药品，传热好，自润滑性好，使用寿命长 |
TCW-2 | 9023 | 碳素纤维编织成绳状，碳化后与聚四氟乙烯相复合成绳状 | 5 | 25 | 25 | 3 | -100～280 | 2～12 | 碱，盐酸，有机溶液，液氨 | 导热性、耐磨性好，耐腐蚀，机械强度好，是较理想密封材料 | |
NFS-3 | 8003 | 聚四氟乙烯纤维与石棉纤维混合编织成绳状 | 2 | 15 | 8 | 1.5 | -200～260 | 2～14 | 酸，碱，化学试剂，药剂 | 耐磨，传热好，摩擦系数小、自润滑性好，使用寿命长 | |
碳素纤维聚四氟乙烯纤维密封环 | FTH | 5500 | 碳素纤维和聚四氟乙烯纤维经处理后，压制成环状 | 2 | 5 | 6 | 1.5 | -200～200 | 2～12 | 强酸，强碱，液氨，液氮，油脂 | 耐高温、耐低温、耐腐蚀，自润滑性好，弹性、导热性好 |
石棉石墨编织填料 | SMT | 7013 | 用石棉线编成方形或圆形断面的绳状物，经石墨或润滑剂处理 | 2.5 | 5 | 8 | 2.5 | -20～300 | 6～14 | 碱、盐溶液、蒸汽 | 柔软性、自润滑性好，弹性大，但强度差，不宜用于高压密封 |
高压密封环 | RSU | 7041 | 将柔性石墨制成带状板材，用模具压制成环状填料 | 3 | 20 | 30 | 5 | -200～600 在乏氧环境中 | 0～14 | 酸、碱氨，有机溶液，化学药品 | 耐腐蚀，耐高低温。自润滑性好，弹性大，扭矩小，但强度低，宜与其它填料混合使用 |
MHC | 4010 | 以聚四氟乙烯纤维为主体织成布，浸渍聚四氟乙烯乳液，经模压成型 | 15 | 35 | 8 | 5 | -200～260 | 0～14 | 强酸，强碱，有机溶剂，低温介质，食品工业 | 民法学强，耐高温，耐腐蚀 | |
FTH | 5500K | 用碳素纤维编织、压型、烧结而制成环状产品 | 10 | 20 | 20 | 3 | -200～260 | 2～14 | 酸、碱、液氨，有机溶剂 | 耐高压、导热性好，耐腐蚀、耐磨，可制成不同形状填料，是较理想密封材料 | |
聚四氟乙烯填料 | MHC | 4010K | 以聚四氟乙烯及填充材料经模压、烧结、车削制成的环状产品 | 5 | 15 | 8 | 1.5 | -200～260 | 0～14 | 强酸，强碱，药品 | 强度高，摩擦系数小，绝缘性好，耐腐蚀，是较好的密封材料 |
碳素纤维和石棉纤维编织填料 | TSS | 9010 | 以碳素纤维和石棉纤维为骨架材料编织成绳状产品 | 5 | 20 | 10 | 2 | -200～260 | 3～14 | 碱溶液，腐蚀性化学药品 | 良好的耐磨性和耐碱性 |
碳素纤维和聚四氟乙烯纤维编织填料 | TFS | 9022 | 以碳素纤维和聚四氟乙烯纤维为主体，浸渍聚四氟乙烯乳液经编织而成绳状产品 | 3 | 25 | 15 | 3 | -200～200 | 2～12 | 液氮，液氧液氢，化学药品，有机溶液，碱 | 耐腐蚀，自润滑性，导热性，耐低温性能好，磨损小。摩擦系数小，适用高压、高速密封 |
酚醛纤维编织填料 | FQS | 3434 | 以酚醛纤维为主体，经编织而成绳产品 | 1 | 12 | 8 | 2 | -200～250 | 2～12 | 酸、碱、有机溶剂、化学药品 | 密封性，自润滑性好，耐腐蚀，强度高，是较好的密封材料 |
石棉线浸渍聚四氟乙烯编织填料 | SMF | 9032 | 用石棉线与聚四氟乙烯相复合，制成密封制品 | 5 | 25 | 1 | 5 | -180～300 | 4～14 | 弱酸、强碱，有机溶液，水 | 耐热，耐磨，耐腐蚀，密封性好 |
YAB | 9030 | 以石棉线、尼龙线为主体浸渍聚四氟乙烯乳液和硫化钼后编织而成 | 3 | 15 | 20 | 2 | -200～240 | 2～14 | 弱酸、强碱，有机溶剂，液氨，纸浆，海水 | 耐热，柔软，强度高，耐腐蚀，摩擦系数小，广泛应用 | |
石棉线加合金丝编织填料 | SMB-1 | 7011 | 以石棉线为主体，金属丝增强，经编织正方或圆形端面的绳状产品 | － | 25 | － | 0.2 | -180～550 | 4～12 | 高温碱，热水 | 耐高温、高压，耐碱性能好，致密性好，弹性大，是优良密封材料，但不适用旋转密封 |
聚芳酰胺纤维编织填料 | FLS-1 | 7444 | 以高强度，高模量的芳纶纤维为主体与润滑性好的材料复合制成的产品 | 2.5 | 10 | 15 | 5 | -100～250 | 3～12 | 酸、碱，有机溶剂 | 优异润滑性、耐磨性 |
纤维与橡胶复合填料 | NFG-1 | 8006 | 聚四氟乙烯纤维与特种橡胶复合制成的密封产品 | 3 | 15 | 10 | 5 | -200～260 | 0～14 | 浓硝酸，硫酸氢氟酸，强碱化学药品 | 耐腐蚀，弹性大，密封性能好 |
注：表中环状密封填料尺寸需与厂方联系，绳状密封填料的断面尺寸为3、5、8、10、12、14、15、18、20、25mm。
五、 密封液系统[6]
⑴填料密封的密封液系统详见表1-23。
⑵泵输送清洁液体时，密封液由泵排出口引出，多级泵可由中间级引出，通过连接管与封液环处的密封液入口连通。
⑶如果符合下列任一条件，应配备外供密封液系统。
①泵的吸入高度超过4.5m。此时，大量没有进行过滤的空气会通过填料箱进入泵内，给泵的正常运转造成很大影响，密封液压力为70～172kPa。
②排出压力低于0.07MPa。由于排出压力过低，泵的排出口不可能提供足够的密封液压力。
③输送热水超过120℃，又没有足够冷却(锅炉给水泵除外，因为它不能采用封液环)。
④输送含有固体磨蚀介质，如砂浆水、污水时，为了提高填料、轴或轴套的使用寿命，减少磨蚀，需在封液处通入清洁液体。清洁液可从外部供给，外部密封液压力应大于填料室内侧压力70～172kPa，但为了减少被密封介质的稀释，在封液环与填料室里端之间需设置两圈填料；也可以从泵的排出口引出液体，经过过滤器或离心分离器后通过封液环。封液环与轴肩之间有橡胶垫，以防清洁液和泥浆水流动，详见图1-30所示。橡胶垫需与填料箱内径、轴或轴套外径相配合。
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⑤热井泵和冷凝液泵操作在710mmHg真空度时。
⑥输送非水的介质，如酸、汽油、蜜糖或粘性液时，而密封室的设计又没有针对这些液体的特性进行特殊考虑。
⑷当泵的吸入压力低于大气压，如冷凝液泵，需在密封液返回吸入口管线上增设节流孔板，即密封液从泵排出口引出通入填料箱内，从填料箱出来的密封液经过孔板后再流入泵的吸入口，以防止空气漏入泵内并控制密封液流量。
⑸密封室内介质压力低于103 kPa，温度低于90℃，若填料密封处有足够量的泄漏液通过时，不需要采用冷却措施。
⑹密封室内介质压力低于345 kPa，温度低于118℃，时，在封液环处需通入冷却液。冷却液流量为3.78L/min，压力比介质压力低34 kPa。
⑺密封室内介质压力低于690 kPa，温度低于118℃，时，在封液环处需通入冷却液。冷却液流量为3.78L/min，压力比介质压力低34 kPa。
⑻如果被密封的是易凝固介质时，泵在启动前，需事先对密封室处进行加热。在密封室处可用蒸汽或电阻伴热。
⑼如果被密封的是已溶解的固体时，也可能会产生磨损问题。因此有必要提高或降低密封室的温度，以保证固体全部溶解。
