旋轉泵用層狀剪切式密封填料及其製備方法
2023-10-19 20:43:32 1
專利名稱：旋轉泵用層狀剪切式密封填料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種編織盤根用填料，尤其是涉及一種旋轉泵用層狀剪切式密封填料及其製備方法。
背景技術：
100多年來，編織盤根是廣泛應用於各類泵、閥等旋轉或往復運動的密封元件。其密封原理是把特定型號、規格的編織盤根裝入填料函，依靠壓蓋的壓緊力使編織盤根變形後抱緊軸(閥杆)和填料函內側來達到密封的目的。中國專利公開了一種便於更換的密封填料盤根(授權公告號CN201723707U)，其由盤根體組成，在盤根體內包裹有若干簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲；盤根體的截面形狀為矩形或圓形，包裹在盤根體內的耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲的簇數為1 5簇，耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲在盤根體內均勻分布， 在盤根體內包裹有1簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲，耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲在盤根體的中心；或者盤根體內包裹有4簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲，其中一簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲在盤根體的中心，另外3簇環繞在中心一簇的周圍；或者盤根體內包裹有5簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲，其中一簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲在盤根體的中心，另外4簇環繞在中心一簇的周圍；或者盤根體內包裹有3簇或4簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲，3簇或4簇簇耐腐蝕柔性金屬絲或碳纖維絲環繞盤根體的中心分布；盤根體為石棉盤根、石棉浸四氟盤根、高碳四氟盤根、聚四氟乙烯盤根、聚四氟乙烯石墨盤根、石墨盤根。但是這種密封方式動力消耗大，對軸磨損嚴重，泵體檢修頻繁，而且在填料函上需要設計一套冷卻裝置，依靠冷卻裝置來散發熱量，很難做到廣義上的零洩漏，同時需要停機修復，對不同規格的編織盤根要進行庫存備貨，因此增加運行成本，浪費了資源。
發明內容
本發明是提供一種旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其主要是解決現有技術所存在的盤根密封方式動力消耗大，對軸磨損嚴重，泵體檢修頻繁，而且在填料函上需要設計一套冷卻裝置，依靠冷卻裝置來散發熱量，很難做到廣義上的零洩漏，同時需要停機修復，對不同規格的編織盤根要進行庫存備貨，因此增加運行成本，浪費了資源等的技術問題。本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的
本發明的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其特徵在於所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維10-15%，無機填料17-23%，潤滑脂30-40%，石墨對_34%。泥狀填料是用高等級的合成纖維加各種油、脂和粘膠混合而成的膠泥狀物質，是纖維和粘膠的特殊混合物。其密封原理是將泥狀填料用高壓槍注入設備填料函，在軸轉動時，泥狀填料纏繞在軸上，並隨著軸一起運動，在泥狀填料內部形成迷宮剪切層。由於其摩擦係數較低，不需要依靠冷卻裝置來散發熱量，因此可以達到廣義上零洩漏的目的，有效的保護設備，提高設備工件的使用壽命，節省冷卻循環附屬設備，降低了設備投入成本。同時泥狀填料不受填料函規格尺寸的限制，只需一種庫存，節約庫存成本，在中途可對損耗填料
3進行添加，實現在線不停機修復，降低了作業成本，提高生產效益。泥狀填料根據不同的使用工況，可以分為兩種用於醫藥食品等潔淨工況的白色泥狀填料和用於高溫惡劣工況的黑色泥狀填料。黑色泥狀填料在填充劑上選用經過1200°C膨化後的蠕蟲石墨作填充物，用高性能纖維作纏網交聯，使用粘度極高並能夠耐高溫的潤滑劑，這些材料都具有良好的導熱性能。在高溫工況條件下能將熱量及時傳導出去，防止因高溫使得填料損壞產生密封失效的情況，從而避免了設備過熱而縮短使用壽命。黑色泥狀填料的性能溫度-40°C +280°C ；PH值1 14 ；最大軸速20m/s ； 最大壓力旋轉/離心20bar ；適用介質水、蒸汽、石油燃料、碳氫化合物等；適用設備離心泵、旋轉泵、往復式設備等。新型泥狀填料實現密封的基本原理泥狀填料在使用過程中，其中間的纖維和軸之間由於運動產生的剪切力使得纖維隨著軸的運轉逐漸纏繞在軸上，開始形成一個旋轉層，隨著旋轉層的逐漸增大，距離軸越遠，軸的旋轉對纖維產生的剪切力就越小，纖維纏繞軸的能力就越差，最終纖維在遠離軸一定距離後，不再纏繞軸，從而形成一個分界層，在分界層的外部，纖維和填料函的內壁保持相對靜止，而在分界層靠近軸的部分，泥狀填料隨著軸一起運轉。分界層的形成使得填料不再直接摩擦軸及填料函的內壁，而是在泥狀填料內部之間旋轉，這樣就避免了對軸及填料函內壁的磨損。由於泥狀填料的粘性特點，使得每一次隨著軸的運動形成分界層之後，分界層兩端都會自動粘合，使得分界層形成具有不重複性，這樣分界層就不僅僅是一個面，而是一個區域，在這個區域內，纖維縱橫交錯，形成一層一層的微小分界層，正是這些微小的分界層，象一個迷宮一樣，這種特殊結構產生的效果使得流體介質被密封在由填料端環和泥狀填料形成的分界層中，從而實現真正意義上的零洩漏。由於採用的原料摩擦係數低，在填料內部摩擦運動產生的熱量遠遠小於編織填料對軸摩擦產生的熱量，摩擦做功越少，能量消耗就越少，因此這種泥狀填料的使用壽命也大大延長，電機能量的消耗也大大減少。作為優選，所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維13-15%，無機填料17-20%，潤滑脂；35-40%，石墨對-27%。作為優選，所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維15%，無機填料 18%,潤滑脂40%,石墨27%。一種旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，其特徵在於所述的方法包括下述步驟
a.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；
b.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；
所有原材料在高速攪拌機裡，雖然混合均勻，但是它們之間聯合併不緊湊，由其是潤滑脂只包裹在纖維或填料的表面上，要用開煉機或密煉機進剪切揉煉，在外力的作用下，使潤滑脂充份滲入填料和纖維中，從微觀上形成填料與纖維以潤滑脂長鏈分子的多方偶聯合。c.將揉合處理完成的混合物，放入高速插齒攪拌機裡開松讓混合料如海綿一樣蓬鬆。最後投入到柱塞式擠出設備的行腔加壓進行擠出，擠出後即是成品一旋轉泵用層狀剪切式密封填料。本發明在選材上使用化學性能穩定的材料，如聚四氟乙烯材料，具有良好的自潤滑、摩擦係數和磨耗量極低的性能，同時有良好的耐腐蝕性；柔性石墨不但具有以上性能， 而且具有良好的導電導熱性，讓旋轉磨擦熱能及時傳導出去，避免設備的過熱而縮短使用壽命，不至產生密封失效情況。如果產品裡交連纖維過少，則泥狀填料的使用耐壓降低，容易被擠出；若交連纖維比例過多，則在軸運轉時行成不了剪切層。若潤滑劑過多，產品無韌性容易滴漏，密封效果不理想；潤滑劑過少，填料運轉時容易產生熱量，因過熱而導緻密封失效。本發明將纖維短切到一個非常適當的長度。用梳絨機梳成篷松的絨絮狀，加入填充物在高速攪拌機的混合，便於纖維均勻地分散在產品中，有利於剪切層的行成。選用柔性易徑向拉伸的纖維作為本發明中的交連纖維也是為了讓剪切層更容易形成。設計選用容漲性、潤滑性、導電性優越的填充物，儘量的減少運轉中的磨擦，將磨擦而產生的熱能及時的傳導出去，使得剪切層在高速運動時沒有熱量累積。本發明的創新點泥狀填料由PTFE纖維混合FDA認證的潤滑劑製成，無汙染，無毒，符合食品級別。其特點如下a、不會造成浪費，不用測量和切割，可用於緊急維修；b、採用簡單的注入式安裝，可在線不停機修復，產品流失減少，可達到無汙染標準。其產生的效果
完全實現了零洩漏，且長期有效。作為新型動密封填料，由於其獨特的結構形式達到了零洩漏效果，產品在使用過程中可能會有少量的磨損，這時由於其柔軟的特性使得注入成為可能，使用一段時間後可以注入適量的泥狀填料即可補償磨損的填料，確保了密封。不會磨損軸和填料函內壁。由於其摩擦作用面是在分界層，不直接對軸作用，避免了軸和填料函內壁的磨損，有效保護了設備，降低了維修成本。節能。由於分界層直接產生的摩擦較填料直接對軸的摩擦要小，而且泥狀填料中的潤滑劑還可以減少摩擦的產生，節省了軸因為摩擦所做功，從而大大降低了能耗。維修方便。填料可以通過注入槍注入填料函在不停車的情況下恢復零洩漏，改變了過去要停車和拆卸泵體更換填料的方式，降低了費用。延長了填料的使用壽命。由於泥狀填料採用的潤滑物質和導熱物質，使得產生的少量熱量及時通過泵殼傳導出去，填料的使用壽命得以延長。作為優選，所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最大壓力為 10-20bar。作為優選，所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最大軸速為 10-20m/so作為優選，所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最高溫度為 ^ 200-280"C。因此，本發明在使用過程中真正實現了零洩漏，有效的解決了使用編織填料過程中普遍存在的洩漏，磨損軸，使用壽命短，維護工作量及能耗大等問題，被廣泛應用於石油、 化工、造紙、醫藥、食品、冶煉、電力等行業泵、軸的動密封。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1 本例的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維(氧化矽纖維)15%，無機填料(硫酸根晶須和高領土)23%，二硫化鉬鋰肌潤滑脂38%，石墨對％。旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，包括下述步驟
a.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；
b.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；
c.將揉合處理完成的混合物投入到柱塞式擠出設備的行腔加SMI^a壓力進行擠出，擠出後即出成品黑色的旋轉泵用層狀剪切式密封填料。成品剪切式密封填料的最大壓力為20bar，最大軸速為10m/S，最高溫度為彡 200"C。實施例2 本例的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其填料的組成及質量百分比為 無石棉礦物纖維(玄武巖纖維)15%，無機填料(強微粉和輕質碳酸鈣)18%，68號蝸輪蝸杆油 40%，石墨 27%。旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，包括下述步驟
a.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；
b.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；
c.將揉合處理完成的混合物投入到放入高速插齒攪拌機裡開松讓混合料如海綿一樣蓬鬆。最後投入到柱塞式擠出設備的行腔加IOMPa的壓力進行擠出，擠出後即出成品黑色的旋轉泵用層狀剪切式密封填料。成品剪切式密封填料的最大壓力為Mbar，最大軸速為15m/s，最高溫度為彡 ^O0C。實施例3 本例的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其填料的組成及質量百分比為 無石棉礦物纖維(玄武巖纖維)10%，無機填料(煤系煅燒高領土和輕質碳酸鈣)17%，二硫化鉬鋰肌潤滑脂和68號蝸輪蝸杆油39%，石墨34%。旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，包括下述步驟
a.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；
b.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；
c.將揉合處理完成的混合物投入到放入高速插齒攪拌機裡開松讓混料如海綿一樣蓬鬆。最後投入到柱塞式擠出設備的行腔進行擠出，擠出後即出成品黑色的旋轉泵用層狀剪切式密封填料。成品剪切式密封填料的最大壓力為lObar，最大軸速為20m/s，最高溫度為彡 ^O0C。以上所述僅為本發明的具體實施例，但本發明的結構特徵並不局限於此，任何本領域的技術人員在本發明的領域內，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發明的專利範圍之中。
權利要求
1.一種旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其特徵在於所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維10-15%，無機填料17-23%，潤滑脂30-40%，石墨對_34%。
2.根據權利要求1所述的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其特徵在於所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維13-15%，無機填料17-20%，潤滑脂35-40%，石墨 24-27%。
3.根據權利要求2所述的旋轉泵用層狀剪切式密封填料，其特徵在於所述的填料的組成及質量百分比為無石棉礦物纖維15%，無機填料18%，潤滑脂40%，石墨27%。
4.一種權利要求1所述密封填料的製備方法，其特徵在於所述的方法包括下述步驟a.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；b.將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；c.將揉合處理完成的混合物，放入高速插齒攪拌機裡開松，讓混料如海綿一樣蓬鬆，最後投入到柱塞式擠出設備的行腔加壓進行擠出，擠出後即為成品一旋轉泵用層狀剪切式密封填料。
5.根據權利要求4所述的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，其特徵在於所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最大壓力為10-20bar。
6.根據權利要求4所述的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，其特徵在於所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最大軸速為10-20m/s。
7.根據權利要求4所述的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的製備方法，其特徵在於所述的製備出來的旋轉泵用層狀剪切式密封填料的最高溫度為< 200-280°C。
全文摘要
本發明涉及一種編織盤根用填料，尤其是涉及一種旋轉泵用層狀剪切式密封填料及其製備方法。其主要是解決現有技術所存在的盤根密封方式動力消耗大，對軸磨損嚴重，泵體檢修頻繁，而且在填料函上需要設計一套冷卻裝置，依靠冷卻裝置來散發熱量，很難做到廣義上的零洩漏，同時需要停機修復，對不同規格的編織盤根要進行庫存備貨，因此增加運行成本，浪費了資源等的技術問題。本發明是將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂投入到高速攪拌機進行混合，然後充分攪拌；將無石棉礦物纖維、石墨、潤滑脂的混合物進行揉合處理；將揉合處理完成的混合物投入到柱塞式擠出設備的行腔裡進行擠出，擠出後即出成品旋轉泵用層狀剪切式密封填料。
文檔編號C09K3/10GK102410215SQ20111028538
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者孫錦龍 申請人:浙江國泰密封材料股份有限公司