CN102410215B

CN102410215B - 旋转泵用层状剪切式密封填料及其制备方法

Info

Publication number: CN102410215B
Application number: CN201110285381.9A
Authority: CN
Inventors: 孙锦龙
Original assignee: GUOTAI SEAL MATERIAL CO Ltd ZHEJIANG PROV
Current assignee: Zhejiang Guotai Xiao Xing sealing material Limited by Share Ltd
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-09-23
Also published as: CN102410215A

Abstract

本发明涉及一种编织盘根用填料，尤其是涉及一种旋转泵用层状剪切式密封填料及其制备方法。其主要是解决现有技术所存在的盘根密封方式动力消耗大，对轴磨损严重，泵体检修频繁，而且在填料函上需要设计一套冷却装置，依靠冷却装置来散发热量，很难做到广义上的零泄漏，同时需要停机修复，对不同规格的编织盘根要进行库存备货，因此增加运行成本，浪费了资源等的技术问题。本发明是将无石棉矿物纤维、石墨、润滑脂投入到高速搅拌机进行混合，然后充分搅拌；将无石棉矿物纤维、石墨、润滑脂的混合物进行揉合处理；将揉合处理完成的混合物投入到柱塞式挤出设备的行腔里进行挤出，挤出后即出成品旋转泵用层状剪切式密封填料。

Description

旋转泵用层状剪切式密封填料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种编织盘根用填料，尤其是涉及一种旋转泵用层状剪切式密封填料及其制备方法。

背景技术

100多年来，编织盘根是广泛应用于各类泵、阀等旋转或往复运动的密封元件。其密封原理是把特定型号、规格的编织盘根装入填料函，依靠压盖的压紧力使编织盘根变形后抱紧轴（阀杆）和填料函内侧来达到密封的目的。中国专利公开了一种便于更换的密封填料盘根（授权公告号：CN201723707U），其由盘根体组成，在盘根体内包裹有若干簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝；盘根体的截面形状为矩形或圆形，包裹在盘根体内的耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝的簇数为1～5簇，耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝在盘根体内均匀分布，在盘根体内包裹有1簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝，耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝在盘根体的中心；或者盘根体内包裹有4簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝，其中一簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝在盘根体的中心，另外3簇环绕在中心一簇的周围；或者盘根体内包裹有5簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝，其中一簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝在盘根体的中心，另外4簇环绕在中心一簇的周围；或者盘根体内包裹有3簇或4簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝，3簇或4簇簇耐腐蚀柔性金属丝或碳纤维丝环绕盘根体的中心分布；盘根体为石棉盘根、石棉浸四氟盘根、高碳四氟盘根、聚四氟乙烯盘根、聚四氟乙烯石墨盘根、石墨盘根。但是这种密封方式动力消耗大，对轴磨损严重，泵体检修频繁，而且在填料函上需要设计一套冷却装置，依靠冷却装置来散发热量，很难做到广义上的零泄漏，同时需要停机修复，对不同规格的编织盘根要进行库存备货，因此增加运行成本，浪费了资源。

发明内容

本发明是提供一种旋转泵用层状剪切式密封填料，其主要是解决现有技术所存在的盘根密封方式动力消耗大，对轴磨损严重，泵体检修频繁，而且在填料函上需要设计一套冷却装置，依靠冷却装置来散发热量，很难做到广义上的零泄漏，同时需要停机修复，对不同规格的编织盘根要进行库存备货，因此增加运行成本，浪费了资源等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的旋转泵用层状剪切式密封填料，所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维10-15%，无机填料17-23%，润滑脂30-40%，石墨24-34%，无机填料为硫酸根晶须和高领土，或强微粉和轻质碳酸钙，或煤系煅烧高领土和轻质碳酸钙，石墨为1200℃膨化后的蠕虫石墨。

泥状填料是用高等级的合成纤维加各种油、脂和粘胶混合而成的胶泥状物质，是纤维和粘胶的特殊混合物。其密封原理是将泥状填料用高压枪注入设备填料函，在轴转动时，泥状填料缠绕在轴上，并随着轴一起运动，在泥状填料内部形成迷宫剪切层。由于其摩擦系数较低，不需要依靠冷却装置来散发热量，因此可以达到广义上零泄漏的目的，有效的保护设备，提高设备工件的使用寿命，节省冷却循环附属设备，降低了设备投入成本。同时泥状填料不受填料函规格尺寸的限制，只需一种库存，节约库存成本，在中途可对损耗填料进行添加，实现在线不停机修复，降低了作业成本，提高生产效益。

泥状填料根据不同的使用工况，可以分为两种：用于医药食品等洁净工况的白色泥状填料和用于高温恶劣工况的黑色泥状填料。

黑色泥状填料在填充剂上选用经过1200℃膨化后的蠕虫石墨作填充物，用高性能纤维作缠网交联，使用粘度极高并能够耐高温的润滑剂，这些材料都具有良好的导热性能。在高温工况条件下能将热量及时传导出去，防止因高温使得填料损坏产生密封失效的情况，从而避免了设备过热而缩短使用寿命。

黑色泥状填料的性能：温度：-40℃～+280℃；PH值：1～14；最大轴速： 20m/s；最大压力：旋转/离心20bar；适用介质：水、蒸汽、石油燃料、碳氢化合物等；适用设备：离心泵、旋转泵、往复式设备等。

新型泥状填料实现密封的基本原理：泥状填料在使用过程中，其中间的纤维和轴之间由于运动产生的剪切力使得纤维随着轴的运转逐渐缠绕在轴上，开始形成一个旋转层，随着旋转层的逐渐增大，距离轴越远，轴的旋转对纤维产生的剪切力就越小，纤维缠绕轴的能力就越差，最终纤维在远离轴一定距离后，不再缠绕轴，从而形成一个分界层，在分界层的外部，纤维和填料函的内壁保持相对静止，而在分界层靠近轴的部分，泥状填料随着轴一起运转。分界层的形成使得填料不再直接摩擦轴及填料函的内壁，而是在泥状填料内部之间旋转，这样就避免了对轴及填料函内壁的磨损。由于泥状填料的粘性特点，使得每一次随着轴的运动形成分界层之后，分界层两端都会自动粘合，使得分界层形成具有不重复性，这样分界层就不仅仅是一个面，而是一个区域，在这个区域内，纤维纵横交错，形成一层一层的微小分界层，正是这些微小的分界层，象一个迷宫一样，这种特殊结构产生的效果使得流体介质被密封在由填料端环和泥状填料形成的分界层中，从而实现真正意义上的零泄漏。由于采用的原料摩擦系数低，在填料内部摩擦运动产生的热量远远小于编织填料对轴摩擦产生的热量，摩擦做功越少，能量消耗就越少，因此这种泥状填料的使用寿命也大大延长，电机能量的消耗也大大减少。

作为优选，所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维13-15%，无机填料17-20%，润滑脂35-40%，石墨24-27%。

作为优选，所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维15%，无机填料18%，润滑脂40%，石墨27%。

一种旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，其特征在于所述的方法包括下述步骤：

a．将无石棉矿物纤维、无机填料、石墨、润滑脂投入到高速搅拌机进行混合，然后充分搅拌；

b．将无石棉矿物纤维、无机填料、石墨、润滑脂的混合物进行揉合处理；

所有原材料在高速搅拌机里，虽然混合均匀，但是它们之间联合并不紧凑，由其是润滑脂只包裹在纤维或填料的表面上，要用开炼机或密炼机进剪切揉炼，在外力的作用下，使润滑脂充份渗入填料和纤维中，从微观上形成填料与纤维以润滑脂长链分子的多方偶联合。

c．将揉合处理完成的混合物，放入高速插齿搅拌机里开松让混合料如海绵一样蓬松。最后投入到柱塞式挤出设备的行腔加压进行挤出，挤出后即是成品－旋转泵用层状剪切式密封填料。

本发明在选材上使用化学性能稳定的材料，具有良好的自润滑、摩擦系数和磨耗量极低的性能，同时有良好的耐腐蚀性；柔性石墨不但具有以上性能，而且具有良好的导电导热性，让旋转磨擦热能及时传导出去，避免设备的过热而缩短使用寿命，不至产生密封失效情况。

如果产品里交连纤维过少，则泥状填料的使用耐压降低，容易被挤出；若交连纤维比例过多，则在轴运转时行成不了剪切层。若润滑剂过多，产品无韧性容易滴漏，密封效果不理想；润滑剂过少，填料运转时容易产生热量，因过热而导致密封失效。

本发明将纤维短切到一个非常适当的长度。用梳绒机梳成篷松的绒絮状，加入填充物在高速搅拌机的混合，便于纤维均匀地分散在产品中，有利于剪切层的行成。选用柔性易径向拉伸的纤维作为本发明中的交连纤维也是为了让剪切层更容易形成。设计选用容涨性、润滑性、导电性优越的填充物，尽量的减少运转中的磨擦，将磨擦而产生的热能及时的传导出去，使得剪切层在高速运动时没有热量累积。

本发明的创新点:泥状填料由无石棉矿物纤维混合FDA认证的润滑剂制成，无污染，无毒，符合食品级别。其特点如下：a、不会造成浪费，不用测量和切割，可用于紧急维修；b、采用简单的注入式安装，可在线不停机修复，产品流失减少，可达到无污染标准。

其产生的效果：

完全实现了零泄漏，且长期有效。作为新型动密封填料，由于其独特的结构形式达到了零泄漏效果，产品在使用过程中可能会有少量的磨损，这时由于其柔软的特性使得注入成为可能，使用一段时间后可以注入适量的泥状填料即可补偿磨损的填料，确保了密封。

不会磨损轴和填料函内壁。由于其摩擦作用面是在分界层，不直接对轴作用，避免了轴和填料函内壁的磨损，有效保护了设备，降低了维修成本。

节能。由于分界层直接产生的摩擦较填料直接对轴的摩擦要小，而且泥状填料中的润滑剂还可以减少摩擦的产生，节省了轴因为摩擦所做功，从而大大降低了能耗。

维修方便。填料可以通过注入枪注入填料函在不停车的情况下恢复零泄漏，改变了过去要停车和拆卸泵体更换填料的方式，降低了费用。

延长了填料的使用寿命。由于泥状填料采用的润滑物质和导热物质，使得产生的少量热量及时通过泵壳传导出去，填料的使用寿命得以延长。

作为优选，所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最大压力为10-20bar。

作为优选，所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最大轴速为10-20m/s。

作为优选，所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最高温度为≤200-280℃。

因此，本发明在使用过程中真正实现了零泄漏，有效的解决了使用编织填料过程中普遍存在的泄漏，磨损轴，使用寿命短，维护工作量及能耗大等问题，被广泛应用于石油、化工、造纸、医药、食品、冶炼、电力等行业泵、轴的动密封。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的旋转泵用层状剪切式密封填料，其填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维（氧化硅纤维）15%，无机填料（硫酸根晶须和高领土）23%，二硫化钼锂肌润滑脂38%，石墨24%。

旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，包括下述步骤：

c．将揉合处理完成的混合物投入到柱塞式挤出设备的行腔加8MPa压力进行挤出，挤出后即出成品黑色的旋转泵用层状剪切式密封填料。

成品剪切式密封填料的最大压力为20bar，最大轴速为10m/s，最高温度为≤200℃。

实施例2：本例的旋转泵用层状剪切式密封填料，其填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维（玄武岩纤维）15%，无机填料（强微粉和轻质碳酸钙）18%，68号蜗轮蜗杆油40%，石墨27%。

旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，包括下述步骤：

c．将揉合处理完成的混合物投入到放入高速插齿搅拌机里开松让混合料如海绵一样蓬松。最后投入到柱塞式挤出设备的行腔加10MPa的压力进行挤出，挤出后即出成品黑色的旋转泵用层状剪切式密封填料。

成品剪切式密封填料的最大压力为15bar，最大轴速为15m/s，最高温度为≤250℃。

实施例3：本例的旋转泵用层状剪切式密封填料，其填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维（玄武岩纤维）10%，无机填料（煤系煅烧高领土和轻质碳酸钙）17%，二硫化钼锂肌润滑脂和68号蜗轮蜗杆油39%，石墨34%。

旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，包括下述步骤：

c．将揉合处理完成的混合物投入到放入高速插齿搅拌机里开松让混料如海绵一样蓬松。最后投入到柱塞式挤出设备的行腔进行挤出，挤出后即出成品黑色的旋转泵用层状剪切式密封填料。

成品剪切式密封填料的最大压力为10bar，最大轴速为20m/s，最高温度为≤280℃。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims

1.一种旋转泵用层状剪切式密封填料，其特征在于所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维10-15%，无机填料17-23%，润滑脂30-40%，石墨24-34%，无机填料为硫酸根晶须和高领土，或强微粉和轻质碳酸钙，或煤系煅烧高领土和轻质碳酸钙，石墨为1200℃膨化后的蠕虫石墨。

2.根据权利要求1所述的旋转泵用层状剪切式密封填料，其特征在于所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维13-15%，无机填料17-20%，润滑脂35-40%，石墨24-27%。

3.根据权利要求2所述的旋转泵用层状剪切式密封填料，其特征在于所述的填料的组成及质量百分比为：无石棉矿物纤维15%，无机填料18%，润滑脂40%，石墨27%。

4.一种权利要求1所述密封填料的制备方法，其特征在于所述的方法包括下述步骤：

a．将无石棉矿物纤维短切到一个非常适当的长度，用梳绒机梳成篷松的绒絮状，将无石棉矿物纤维、无机填料、石墨、润滑脂投入到高速搅拌机进行混合，然后充分搅拌；

c．将揉合处理完成的混合物，放入高速插齿搅拌机里开松，让混料如海绵一样蓬松，最后投入到柱塞式挤出设备的行腔加压进行挤出，挤出后即为成品－旋转泵用层状剪切式密封填料。

5.根据权利要求4所述的旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，其特征在于所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最大压力为10-20bar。

6.根据权利要求4所述的旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，其特征在于所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最大轴速为10-20m/s。

7.根据权利要求4所述的旋转泵用层状剪切式密封填料的制备方法，其特征在于所述的制备出来的旋转泵用层状剪切式密封填料的最高温度为≤200-280℃。