針對傳統(tǒng)填料密封結構剛性不足和徑向力與壓蓋距離呈指數規(guī)律遞減的現(xiàn)象，開發(fā)了一種自適應回彈填料密封，即在填料中增加開口空心金屬環(huán)作為支撐件。通過有限元分析得出此密封結構彌補了傳統(tǒng)填料密封的缺點，增加了石墨填料密封耐高壓的效果，同時可以增加徑向力，降低預緊力，在某些工況下可以取代機械密封。

　　1、前言

　　填料密封是在軸與殼體之間用彈塑性材料或具有彈性結構的元件堵塞流體泄漏通道的軸封裝置。因其加工簡單、成本低、使用操作方便等優(yōu)點，廣泛地應用于各類泵、攪拌機、管線膨脹節(jié)、換熱器浮頭等設備的軸封和閥桿的密封。但是隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展進步，高參數工況成為主流，傳統(tǒng)的填料密封難以達到需要的密封要求，而機械密封結構較復雜，安裝技術水平要求較高，且制造加工要求和成本高，在使用時受到限制，所以開發(fā)一種自適應性回彈填料密封。

　　2、密封結構及原理

　　現(xiàn)在普遍采用的填料密封，需施加較大的預緊力才能達到密封效果，這樣就增大了填料圈對軸的摩擦力和反向扭矩，影響了軸的正常運轉，同時對應的填料腔尺寸較大，難以適用于結構要求緊湊的場所。自適應回彈填料密封結構，通過在石墨填料圈中增加開口環(huán)來產生收縮、擴張形變，通過改變填料密封的結構，增強石墨填料圈的回彈性能，改善填料密封的徑向壓力分布，降低預緊力，減小軸與填料之間的摩擦力，提高軟填料密封使用壽命。

　　2.1、密封結構

　　自適應回彈填料密封結構如圖1 所示，外部是石墨填料圈，在填料圈的內部設有環(huán)槽，環(huán)槽內有開口金屬環(huán)。使用時，自適應回彈填料密封置于密封腔內并套裝在軸上，由于其上的開口金屬環(huán)具有良好的回彈能力和抗老化的性能，能承受高壓，加上填料圈的作用，可對軸的外圓面和密封腔的內圓面進行有效地密封，填料圈的數量可大大減少，只需施加較小的預緊力，就能達到密封效果，減小了對軸的摩擦力和反向扭矩，并能減小填料腔的尺寸，適用于結構要求緊湊和高壓的工況場所，本文重點對自適應回彈填料密封的受力進行分析。

圖1 自適應回彈填料密封基本結構

　　2.2、結構原理

　　工作時，內置有開口環(huán)的石墨填料圈套裝于軸上，通過密封壓蓋壓緊。壓緊過程中，作用在石墨填料圈上的力傳遞到開口環(huán)之上，開口環(huán)向內進行收縮，產生形變并產生反向作用力。隨著壓緊力的增加此反作用力也增加，特別是由于開口環(huán)的開口方向背離軸方面，所產生的反作用力使石墨填料向徑向及軸向分布，使得徑向壓緊力增加，加強了密封效果。真空技術網(http://www.13house.cn/)認為由于采用了此結構使得在較小的預緊力就能產生較大的密封壓緊力，減小了石墨填料對軸的摩擦力和反向扭矩，使得相應驅動裝置的驅動力矩減小，降低了驅動能耗。

　　5、結論

　　(1) 開口金屬環(huán)具有良好的回彈能力，增強了石墨填料密封的整體機械性能；

　　(2) 通過增加開口環(huán)，可以增加徑向力，降低了預緊力，減小了對軸的摩擦力和反向扭矩，并能減小填料腔的尺寸，可適用于結構要求緊湊和高壓的工況場所。