傳統(tǒng)填料函的密封結構由填料裝于填料函內
，通過填料壓蓋將填料壓在軸的表面
。【旋轉運動】由于軸表面總有些粗糙
，其與填料只能是部分貼合
，而部分未接觸，形成無數(shù)迷宮
。當帶壓介質通過軸表面時
，介質被多次節(jié)流
，憑借這“迷官效應”而達到密封
。填料與軸表面的貼合、摩擦
，類似滑動軸承
，故應有足夠的液體進行潤滑
，以保證密封有一定的壽命，即所謂的“軸承效應”
。由此可見
，對于旋轉運動的密封，良好的填料密封
，即是迷宮效應和軸承效應的綜合
。
【往復運動】當軸作往復運動時，填料受到周期性的脈沖壓力
，顯然受力狀況與回轉軸不同
，當軸運動方向與壓蓋壓緊力方向一致，內端填料壓緊力增加
，填料受壓縮
，外端填料壓緊力減小
，即填料膨脹
。該填料吸收介質，并充滿其空隙
。填料在軸向壓緊力分布變得均勻
。當軸運動方向與壓蓋壓緊力方向相反時，內端填料壓緊力減小(膨脹)
，外端填料壓緊力增加(壓縮)
，填料內已吸入的介質被擠壓而泄漏。由受力分析可知
，對于往復運動的密封，要求填料組織致密或進行預壓縮
，以提高密封性能
。
對于介質泄漏要求較高的工況，通常選擇【雙填料函結構】
，其由兩個填料函組成的結構
，兩箱體之間可以引入封液沖洗液，進行液封
、冷卻
、潤滑，也可搜集泄漏液
， 對于易燃、易爆
、有毒
、高壓氣體
、液體適用，在雙填料函結構中
，可通過主
、副填料之間的泄漏量來判斷主填料是否需要壓緊。
下面以高壓柱塞泵的填料函設計為例來說明填料函的結構設計
。高壓往復柱塞泵是沸騰床加氫裝置的關鍵設備之一，其壓力高
，介質腐蝕性強
，還帶有結焦物，要解決密封問題除了采用新型的編織填料之外
，在高壓柱塞泵填料函結構設計上還應注意下面幾點：
(1)采取降低壓力結構
。由于高壓往復柱塞泵壓力高，壓力循環(huán)變化及沖擊較大
，給填料密封帶來很多問題
。為降低介質壓力以減輕對填料的負荷，可在填料前端設置一強度較高的節(jié)流環(huán)即導向環(huán)(導向環(huán)的材質對密封性能有十分重要的影響
，浸漬樹脂碳一石墨是導向環(huán)較為理想的材料)以節(jié)流降壓，控制泄漏量
，減少介質壓力對填料的沖擊
，保護填料。壓力降與環(huán)軸之間的間隙立方成反比
，泄漏量與環(huán)軸之間的間隙立方成正比
，即間隙越小，壓降越大
，泄漏量越低
。因此節(jié)流環(huán)與軸之間的間隙應盡可能地小
，一般取(1.4‰~1.7‰)d
，也可在環(huán)內孔開迷宮槽。
(2)減輕柱塞重量
。由于柱塞是個單支點的懸臂梁，軸的一部分重量由填料來承受
，因此填料下部磨損嚴重而使軸偏心
，從而大大增加泄漏量。一般在填料的前后端均設置主
、副導向環(huán)
，以承受軸的重量
，而對于大直徑的柱塞最有效的辦法采用空心柱塞
，即把柱塞前端鉆空用絲扣堵頭封定
，然后用超低碳型焊條封焊，或用高壓管焊接
。據(jù)報道
，采用空心柱塞后，填料密封的使用壽命將提高1倍
。
注1：SH/T 3141-2017《石油化工往復泵工程技術規(guī)范》第5.7.2.3條規(guī)定：除非得到買方同意
，不應采用空心的活塞或柱塞。
注2：GB/T 34391-2017《石油
、石化和天然氣工業(yè)用往復泵》第6.7.2.4條規(guī)定：空心活塞或柱塞的全部內腔應保持常開。
(3)設置隔環(huán)
。隔環(huán)除可阻止介質從填料中滲漏外
，并可使壓蓋的壓緊力均勻地傳遞給各填料。使用中
，由于壓緊力的作用
，使隔環(huán)內徑變小，當與柱塞直徑直接近時
，即可獲得密封效果
。在高壓往復泵中采取隔環(huán)的效果更為明顯。其材質有尼龍
、聚四氟乙烯。
來源：加氫設備工程師
