新型塑性纳米密封填料的特点及应用研究

　　针对传统填料密封损耗大、寿命短、易泄露等缺点，介绍一种新型密封填料( 塑性纳米密封填料) 。新密封填料为层状剪切物，其机体具有可塑性。在其内部定向排列的大量纳米纤维使得它的塑性工作面在微观上产生密集的凸凹起伏，形成无数的近似纳米级凹坑以聚集微型水珠。在实际运行中，该填料在压力水的作用下与旋转轴动态配合面形成连续的液膜，这起到了优秀的润滑和密封作用。通过在水泵上的应用和研究，结果证明: 新型塑性纳米密封填料的应用是提高密封填料的密封性能、使用寿命和节能高效的一条有效途径。

1、前言

　　随着科技的发展，纳米技术的应用越来越广泛，纳米技术主要是发掘了材料本身固有的一些隐含特性，其中有些特性可以降低或者消除材料本身的一些弊端，发挥出材料本身所具有的一些卓越特性。在密封行业中，密封材料的研究和开发一直是行业的尖端科技领域，经国内外知名的纳米研究机构的长期科研，开辟出密封填料应用的新领域，使得盘根填料密封技术跨越性的提高。它的应用使得设备的密封性能和使用寿命均明显提高。本文将介绍一种新型塑性密封填料的特点、结构、工作原理，以及在水泵上实际应用的节能效果。

2、传统的密封填料

2.1、传统填料密封的原理

　　传统填料密封结构如图1 所示。

图1 传统填料密封结构示意

　　填料密封的原理: 密封填料装填在填料函内，填料密封是通过压盖螺栓施加在填料压盖上的预紧力，进而填料压盖作用在填料轴向压力，填料径向膨胀，使得密封填料的两个面分别和轴承或轴套和填料函的表面紧密贴合，从而形成密封。通常情况下盘根之间有水封环，水封环的上端是通入冷却水的冷却水孔。

2.2、传统填料密封的缺点

　　(1) 填料密封由于填料和轴承之间的紧密接处而形成密封，所以之间的摩擦力必然会很大，这会损耗一部分轴功转化为热量，这不仅损失有用功而且转化的热量会使填料和轴承使用寿命降低。最终导致轴承或轴承套的经常更换。

　　(2) 轴承和填料之间摩擦产生的热量主要由冷却水带走，所以一定会有泄漏。填料密封的泄漏会导致轴承箱进水，最终造成轴承的损坏。

　　(3) 在一些转动轴径向跳动较大、含硬质杂质、有机杂较多的水泵。由于填料经常处于非正常工作状态，加剧了填料和轴承的磨损。

　　总之，填料密封具有密封结构简单、填料来源广、加工容易、价格低廉等优点，但是缺点是功率损耗大，轴或轴套磨损严重，盘根和轴套都需要经常更换。

3、塑性纳米密封填料的特点、微观结构、工作原理和实际应用

3.1、塑性纳米密封填料的特点

　　塑性纳米密封材料为层状剪切物，新型填料具有表面光滑、强度高、塑性好等特点。由于它良好的塑性，使得工作面在含有较多有机杂质和硬质颗粒的介质中不至被压碎。技术监督局的监测数据: 在水作为润滑剂的条件下，该材料的工作表面和金属表面的摩擦系数为2 /1000，因此塑性纳米填料密封具有极低的摩擦损耗，如图2 所示。

图2 塑性纳米密封填料

3.2、塑性纳米密封填料的微观结构

　　塑性纳米密封填料的特殊配方和独有生产工艺使得机体具有可塑性，同时在内部定向排列着大量的纳米纤维使得它的塑性工作外表面在微观上产生密集的凸凹起伏，形成无数的近似纳米级的微型水珠，如图3 所示。

图3 20000 倍电子显微镜拍摄读数

结语

　　本文分析了传统填料密封的工作原理和存在的缺点。通过新型塑性纳米盘根和传统油浸盘根的试验对比可以证明: 新型填料密封可以降低水泵的4%左右耗电量，新型盘根和传统盘根以数目1∶5 左右搭配成为复合盘根组，其工作寿命可以达到传统盘根的5 ～ 10 倍，不仅降低了设备轴承或轴套的损耗，而且降低了检修维护的劳动强度。新型塑性纳米密封填料在填料密封领域更具有优越性，实际的应用中具有可观的经济效益，并有广泛的推广前景。