天然氣和水傳輸?shù)娇列詨A和高溫蒸汽的應(yīng)用中,當(dāng)正確使用壓縮填料時(shí)，它是一種具有成本很低高性能的密封手段。 不幸的是，壓縮填料產(chǎn)生摩擦力，這可能是在某些應(yīng)用中的主要問題。 知道如何減少這種摩擦對(duì)于減少這些問題至關(guān)重要。

氣動(dòng)和電動(dòng)操作控制閥(AOV和MOV)的用戶通常需要低摩擦填料，其允許準(zhǔn)確，有效和一致的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)在介質(zhì)上保持有效的密封。 在動(dòng)態(tài)表面上施加的摩擦力封裝主要是材料類型，接觸表面積和壓縮載荷的函數(shù)。 雖然其他系統(tǒng)變量和輸入也會(huì)影響摩擦，但它們更難以量化或修改。

在保持有效密封系統(tǒng)的同時(shí)減少摩擦有三種基本策略。 這些包括減少填料函上的負(fù)載，減少環(huán)的數(shù)量和更換填料材料。

1、減少填料組中的環(huán)數(shù)限制了與軸的接觸面積。這降低了未壓縮填充高度(H)，其與較低的摩擦力成比例。在理論上，大多數(shù)施加的應(yīng)力僅影響 靠近兩個(gè)環(huán)。這些環(huán)提供大部分的密封效果;剩余的環(huán)提供很小的密封，但是增加了施加在移動(dòng)軸上的總摩擦力。圖4示出了與所需致動(dòng)力的填料環(huán)數(shù)量相關(guān)的實(shí)際測試數(shù)據(jù)。添加環(huán)增加了摩擦，但是這不是線性關(guān)系，并且取決于材料和結(jié)構(gòu)。移除環(huán)可能造成間隔和密封效果的潛在問題。可以通過安裝碳或鋼襯套來保持間距，所述襯套保持填料組的高度而不接觸軸。密封所需的圈數(shù)取決于應(yīng)用，應(yīng)由熟悉系統(tǒng)的人員確定。

2、將填料材料更換為具有較低摩擦系數(shù)(COF)的材料可減少摩擦。摩擦系數(shù)(μ)定量了包裝材料如何抵抗動(dòng)態(tài)密封表面上的運(yùn)動(dòng)。然而，摩擦系數(shù)與COF不相同。摩擦因數(shù)是描述特定構(gòu)型或編織物的摩擦的集中變量。這不同于描述固有材料性質(zhì)的COF。摩擦因數(shù)對(duì)于不同類型的壓縮包裝而變化。例如，基于PTFE的編織物可以具有0.08的摩擦系數(shù);具有潤滑的石墨編織物可以為約0.09;并且模具形成的石墨組可以接近0.1。這些摩擦系數(shù)與實(shí)際值不同，因?yàn)橹圃焐痰挠斜Ｕ弦蛩?，考慮 壞情況情況，以及不同尺寸和樣式的辮子的平均值。 PTFE涂層碳纖維，模具形成的純石墨組，具有潤滑劑浸漬的純PTFE纖維和具有網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的PTFE纖維編織層。

石墨和PTFE是用于壓縮填料的主要低摩擦材料。 PTFE是高度潤滑的材料，但受其500°F(260℃)溫度等級(jí)以及高蠕變和流動(dòng)特性的限制。石墨在氧化氣氛中可承受高達(dá)850°F(454℃)的溫度，在蒸汽環(huán)境中可承受1,200°F(649℃)的溫度。這兩種材料都可以用作填料的主要材料，或者可以添加以減少摩擦。石墨，PTFE和其它聚合物和潤滑劑通常通過浸漬或分散體添加以減少操作期間的摩擦。它們也可以制成純PTFE或石墨密封產(chǎn)品。

通常，通過將柔性石墨箔模成型為固體環(huán)，將石墨形成為密封產(chǎn)品。 PTFE可以形成纖維并編織，類似于其他纖維編織物。 PTFE和石墨材料也可以與其它纖維和填料一起加工以優(yōu)化所需的特性，例如較低的摩擦和耐擠出性。例如，在碳或石墨編織物上的PTFE的薄涂層可以顯著減少摩擦，而碳芯保持編織物的結(jié)構(gòu)完整性和抗蠕變性。

3、使用具有促進(jìn)徑向運(yùn)動(dòng)的角平面的模具形成的石墨組，其使有效密封所需的壓縮負(fù)載 小化。 這種壓縮載荷的減小與石墨的軟材料性質(zhì)相結(jié)合產(chǎn)生了有效的密封并減少了行進(jìn)桿上的摩擦負(fù)載。 軟石墨環(huán)不會(huì)施加高摩擦力，而是變形到剪切摩擦力和材料強(qiáng)度之間的平衡點(diǎn)。 此外，密封所需的減小的壓縮載荷意味著端環(huán)，通常是更堅(jiān)固的編織材料，看到較小的壓縮載荷，并且隨后在移動(dòng)的桿上施加較小的摩擦力。 這通常意味著與等效編織材料相比使用模具成形組產(chǎn)生較小的摩擦力。在碳上的PTFE顯示出在圖5中測試的編織物的 低摩擦。

沒有針對(duì)壓縮填料產(chǎn)生的摩擦的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，因此制造商開發(fā)自己的標(biāo)準(zhǔn)化測試以比較不同產(chǎn)品的摩擦性能。標(biāo)準(zhǔn)測試通常測量COF。 ASTM G1115-103提供了在特定的受控設(shè)置下測量和報(bào)告COF的指南。然而，分析用于摩擦的編織物的特定部分的結(jié)果不是特別有用，因?yàn)殚y中的桿摩擦由不斷變化的變量(例如潤滑，光潔度，溫度和循環(huán)數(shù))的動(dòng)態(tài)相互作用產(chǎn)生。

還存在直接影響壓縮填料組產(chǎn)生的摩擦的其它因素，但是與簡單地改變填充材料相比，它們?cè)诂F(xiàn)場更難以測量和控制。其中是軸端面，推薦在32微英寸(AARH)或更好的往復(fù)閥桿上。桿或行進(jìn)軸的跳動(dòng)不均勻地裝載和卸載填料，可能超過材料的可壓縮性和恢復(fù)性能的限制，這有害地影響密封。此外，壓蓋從動(dòng)件可能會(huì)干擾行程閥桿。

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