阀杆是带动启闭件使阀门开启和关闭的重要部件，因为阀杆是可动件。所以是最易产生外漏的部位。因此，阀杆密封对于阀门来讲是非常重要的。
阀杆的密封通常用压缩填料。压缩填料是指压入填料函内使阀杆周围密封的软质材料。填料作用于横向支撑面上的压力如果等于或高于介质压力，而且也足以能使在横向面上的泄漏沟闭合，则填料就能对介质起到密封。
压紧填料压盖所产生的密封压力使填料向横向扩张。如果填料传递压力的方工与介质相同，是施加于填料端面的压力就在横向支撑面上产生相同的压力。因此，填料受到填料压盖的紧，填料横向的压力经常要比介质压力高出由填料压盖施加的一个压力值，这时就会自动起到密封作用。
1．压缩填料的结构
大部分压缩填料由于考虑到石棉的性能故都采用它的纤维作基料。它基本上不受多数介质、温度和时间的影响，是一种好的导热体。石棉的缺点就是润滑性差，因此必须填加不妨碍石棉性能的润滑剂，如石墨粉和云母粉。由于这种混合物仍具有渗透性，故还要加注液体润滑剂。
聚四氟乙烯具有皱缩率最小、缩小率最低，且具有摩擦系数小的特性。对于大部分的腐蚀性介质具有较高的抗腐性能。聚四乙烯填料在填料处的工作温度－150~260度之间。在这一温度范围内，它是一种高性能、多用途的阀杆填料。
柔性石墨具有耐高温的特性，它还具有摩擦系数小且耐大部分腐蚀性介质，在填料处的工作温度可达600度，故电站、石化等部门高温处的阀门都使用柔性石墨填料。
2．填料对不锈钢阀杆的腐蚀
不锈钢阀杆，特别是用铬13系钢做的阀杆，与填料接触的表面经常受到腐蚀。这种腐蚀常发生在使用前的贮存阶段，这是由于经过水压试验后的填料被水饱和的缘故。如果在水压试验后立即投入使用就不会发生腐蚀。从理论上讲，处于湿润填料之中的不锈钢阀杆其所以被腐蚀，是由于被填料所包围的阀杆表面处在脱氧环境之中的结果。这种环境影响了金属的活化与钝化特性。不锈钢氧化保护层表面的缺氧敏感点上产生了许多小的阳极，这些阳极与发生阳极作用的大量残留的钝性金属一起，就使金属内部产生原电池的作用。通常用于填料中的石墨作为阳极材料作用于阀杆钢的阴极场增强了原电池电流强度，从而大大加剧了对原始腐蚀点的腐蚀。
3．阀杆密封填料的形式
唇形填料
唇形填料由于其唇片柔软，在介质压力作用下会横向扩张紧贴在挡壁上，这种扩展型填料可以使用在压缩填料中，不能用相对较硬的材料。唇形填料的缺点是其密封作用只是单方向的。
大部分用于阀杆的唇形填料是用纯聚四氟乙烯或填充聚四氟乙烯制造的。但也有使用纤维加固的橡胶或皮革制做的。主要是用在液压方面。大部分用做阀杆的唇形填料做成V型。这样即便于安装又便于扩充。
挤压式填料
挤压式填料的名称适用用于O形圈一类的填料。这种填料安装后其侧面受到挤压，借助材料的弹性变形保持其侧向的预负荷力。当介质从底部进入填料腔时，填料就向阀杆与支撑座之间的空隙运动，从而堵塞了泄漏通路。当填料腔压力重新下降时，填料又重新恢复其原先形状。
止推填料
止推填料由填料环或由装在阀盖和阀杆台肩间的垫圈组成，阀杆可以相对填料环作自己的轴向移动。起始的阀杆密封可幅辅助轴封如活缩填料来提供，也可由弹簧来提供，该弹簧迫使阀杆台肩顶住止推填料，尔后的介质压力就可迫使阀杆台肩更紧密地与填料接触。
隔膜阀阀杆的密封
隔膜阀阀杆是由柔性且承压的阀美盖来密封，该阀盖使阀杆与关闭件相连。这种密封只要隔膜不失效，就能避免任何介质通过阀杆向大气泄出。隔膜的材料依阀门的用途不同而不同，可用不锈钢、塑料或橡胶等。
第3期（总第202期） 2017年6月机械工程与自动化 MECHANICAL ENGINEEＲING ＆AUTOMATION No．3Jun． 文章编号：1672-6413（2017）03-0111-02 液压阀的密封结构设计改进 李森源 （运城职业技术学院，山西 运城044000） 摘要：通过分析液压阀的密封结构，发现了液压阀泄漏是由于密封结构设计不合理所造成，因此对液压阀的密封结构进行了重新设计，经过反复试验研究，证明该设计可提高密封性能。关键词：液压阀；密封结构；改进中图分类号：TH137.52 文献标识码：A 收稿日期：2017-02-24；修订日期：2017-04-29 作者简介：李森源（1959- ），男，山西运城人，高级工程师，本科，研究方向：机械制造。0 引言 液压操纵阀、液控单向阀等属于现代机械化采煤综采液压支架的控制操纵阀类，主要用来控制液压支 架的升降、 支撑和移动。山西新型煤矿机械厂在新产品试制时， 阀的性能试验合格率仅有60% 70%，不合格的主要原因是密封不可靠、缓慢泄漏、性能不稳定、寿命较短。 为了提高液压阀的密封性能及使用寿命，我们针对阀体内腔部分的几个主要密封结构进行了反复试验 研究， 对结构进行了改进，最后达到了满意效果。1阀座与阀杆的密封结构改进1．1原密封结构分析 原液压阀的密封结构大量采用了阀座与阀杆的锥面密封结构，两者的密封锥面角都设计成90??0．2?（阀座锥角为α、阀杆锥角为β），如图1所示。阀座选 用非金属材料聚甲醛， 而阀杆选用金属材料1Cr13不锈钢，其密封机理是：在弹簧力和液压力的作用下，两锥面接触形成环形密封带，密封带宽度一般为5mm 6mm 。这种锥面结构的角度设计有以下不足： （1）工艺性差。因为两锥面正好设计成90??0．2?，用普通设备来加工是很难保证的，给加工和测量带来较大的困难。 （2）抗污染性能差。如果两个锥面的角度完全相同，形成较宽的密封带时，因为液体里面免不了有一些小污点，像铁屑、灰尘等杂物，由于密封时较大的锥面接触，使得杂物很容易夹在两锥面之间，结果造成因密封不严而泄漏。 （3）在阀内左、右两腔的液力差作用下密封不可 靠。假设：d 2=2d 1，d 3=1．5d 1，会出现如下情况：①如 果角α=90?+0．2?，β=90?－0．2?，即α＞β，阀座与阀 杆在A 处（见图1）形成密封带，由于d 3＞d 1，左腔的压力p 2=d 3σ（σ为压强），右腔的压力p 1=d 1σ，所以p 2＞p 1，那么液压力能使阀杆与阀座较好地结合，还可以 密封；②如果α=90?－0．2?， β=90?+0．2?，则α＜β，阀座与阀杆在B 处（见图1）形成密封带，由于d 2=2d 1，左腔的压力p 2=d 3σ=1．5d 1σ，右腔的压力p 1=d 2σ=2d 1σ，所以p 1＞p 2，那么液压力将阀杆与阀座推开，会造成大量漏液而无法密封。所以这样的锥面密封结构很不可靠。 1．2阀座与阀杆密封结构的设计改进 经过实验研究发现，阀座与阀杆最理想的密封结构是将阀座锥面设计成α=100?，阀杆锥面设计成β=90?，这样阀座与阀杆接触时能很好地保证在A 处形成密封环带。因为工作压力较高，随着阀座的微量变形，再加上阀座与阀杆角度差不大，在A 处实际上形成0．5mm 1mm 的小密封环带，所以两者能够很好地吻合。改进后的阀座阀杆锥角密封结构如图2所示。 图1原阀座阀杆图2改进后的阀座阀锥角密封结构杆锥角密封结构 图2所示的这种结构有以下优点： （1）密封很可靠。由于阀座与阀杆密封锥面有角度差，因此准确地确定了密封带的位置，几乎形成了线
阀杆是带动启闭件使阀门开启和关闭的重要部件，因为阀杆是可动件。所以是最易产生外漏的部位。因此，阀杆密封对于阀门来讲是非常重要的。 阀杆的密封通常用压缩填料。压缩填料是指压入填料函内使阀杆周围密封的软质材料。填料作用于横向支撑面上的压力如果等于或高于介质压力，而且也足以能使在横向面上的泄漏沟闭合，则填料就能对介质起到密封。 压紧填料压盖所产生的密封压力使填料向横向扩张。如果填料传递压力的方工与介质相同，是施加于填料端面的压力就在横向支撑面上产生相同的压力。因此，填料受到填料压盖的紧，填料横向的压力经常要比介质压力高出由填料压盖施加的一个压力值，这时就会自动起到密封作用。 1．压缩填料的结构 大部分压缩填料由于考虑到石棉的性能故都采用它的纤维作基料。它基本上不受多数介质、温度和时间的影响，是一种好的导热体。石棉的缺点就是润滑性差，因此必须填加不妨碍石棉性能的润滑剂，如石墨粉和云母粉。由于这种混合物仍具有渗透性，故还要加注液体润滑剂。 聚四氟乙烯具有皱缩率最小、缩小率最低，且具有摩擦系数小的特性。对于大部分的腐蚀性介质具有较高的抗腐性能。聚四乙烯填料在填料处的工作温度－150~260度之间。在这一温度范围内，它是一种高性能、多用途的阀杆填料。 柔性石墨具有耐高温的特性，它还具有摩擦系数小且耐大部分腐蚀性介质，在填料处的工作温度可达600度，故电站、石化等部门高温处的阀门都使用柔性石墨填料。
2．填料对不锈钢阀杆的腐蚀 不锈钢阀杆，特别是用铬13系钢做的阀杆，与填料接触的表面经常受到腐蚀。这种腐蚀常发生在使用前的贮存阶段，这是由于经过水压试验后的填料被水饱和的缘故。如果在水压试验后立即投入使用就不会发生腐蚀。从理论上讲，处于湿润填料之中的不锈钢阀杆其所以被腐蚀，是由于被填料所包围的阀杆表面处在脱氧环境之中的结果。这种环境影响了金属的活化与钝化特性。不锈钢氧化保护层表面的缺氧敏感点上产生了许多小的阳极，这些阳极与发生阳极作用的大量残留的钝性金属一起，就使金属内部产生原电池的作用。通常用于填料中的石墨作为阳极材料作用于阀杆钢的阴极场增强了原电池电流强度，从而大大加剧了对原始腐蚀点的腐蚀。 3．阀杆密封填料的形式 唇形填料 唇形填料由于其唇片柔软，在介质压力作用下会横向扩张紧贴在挡壁上，这种扩展型填料可以使用在压缩填料中，不能用相对较硬的材料。唇形填料的缺点是其密封作用只是单方向的。 大部分用于阀杆的唇形填料是用纯聚四氟乙烯或填充聚四氟乙烯制造的。但也有使用纤维加固的橡胶或皮革制做的。主要是用在液压方面。大部分用做阀杆的唇形填料做成V型。这样即便于安装又便于扩充。 挤压式填料
阀门填料密封知识 填料是动密封的填充材料，用来填充填料室空间，以防止介质经由阀杆和填料室空间泄露。填料密封是阀门产品的关键部位之一，要想达到好的密封效果，一方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要，另方面则是合理的填料安装方法和从填料函的结构上考虑来保证可靠的密封。 一、对填料自身的要求 1、减少填料对阀杆的摩擦力； 2、防止填料对阀杆和填料函的腐蚀； 3、适应介质工况的需要。 二、常用填料品种 因为资料介绍用于各种工况条件下的品种达40余种，而通用阀门中最常用的不过几种或十几种 1、盘根型 A、橡胶石棉盘根：XS250FXS350FXS450FXS550F； B、油禁石棉盘根：YS450FYS350FYS450F； C、浸聚四氟乙烯石棉盘根； D、柔性石墨编织填料：根据增强材料的不同可分别耐温300℃450℃600℃65 0℃； E、聚四氟乙烯编织填料； F、半金属编织填料，以夹有不锈钢丝、铜丝的石棉做为芯子。外表用夹铜丝、不锈钢丝、蒙乃尔丝、固康镍尔丝的石棉线编织起来。根据用途其表面用石墨、云母、
二硫化钼润滑剂处理。也有的以石棉为芯，用润滑的涂石墨的铜铂扭制而成。2、成型填料 成型填料即压制成型的填料其品种有 A、橡胶 B、尼龙 C、聚四氟乙烯 D、填充聚四氟乙烯（增强聚四氟乙烯）增强材料为玻璃纤维，一般为8～15％玻璃纤维。 E、柔性石墨环 三、注意事项 1、盘根型填料切断时用45。切口，安装时每圈切口相错180； 2、在高压下使用聚四氟乙烯成型填料时要注意其冷流特性； 3、柔性石墨环单独使用密封效果不好，应与柔性石墨编织填料或YS450（看温度情况）组合使用，填料函中间装柔性石墨环，两端装编织填料，也可隔层装配即一层柔性石墨一层编织填料，也可在填料函中间放隔环，隔环上下分别成两组组合装配的填料； 4、石墨对阀杆填料函隔有腐蚀使用中应选择加缓腐蚀剂的盘根； 5、柔性石墨在王水、浓硫酸、浓硝酸等介质中不适用； 6、填料函的尺寸精度表面粗糙度，阀杆尺寸精度和表面粗糙度是影响成型填料密封性的关键；
轴封逆止风阀存密封结构改进措施 国内某核电轴封风机长期以来频繁损坏给机组带来严重安全隐患，结合多次抢修经验判断风机频繁故障的主要原因为风机出口逆止阀内漏造成，调查对比分析研究制定方案，最终成功实施了对此类逆止风阀阀座的改造，彻底解决了此类阀门密封性不严的现象，消除了由风阀内漏导致的风机振动，为整个轴封系统的运行提供有力保障，保证机组安全稳定运行。 标签：轴封系统、逆止风阀、密封性、改进措施 前言 汽轮机轴封系统的功能是对主汽轮机、给水泵汽轮机的轴封和主汽轮机截止阀及调节阀的阀杆提供密封蒸汽，用以防止空气进入和蒸汽外漏。在汽轮机启动时，向主汽轮机的高、低压缸端部轴封、给水泵汽轮机端部轴封及主汽轮机的截止阀和调节阀的阀杆密封供汽，防止空气进入汽缸，影响抽真空。正常运行时，将高压缸轴封蒸汽导入低压缸轴封，防止空气漏入，影响凝汽器真空。 1原因分析 国内某核电轴封风机长期以来故障频繁，主要问题来自于轴封风机轴承的损坏，这给机组带来严重安全隐患，结合现场多次抢修经验，分析微动磨蚀的机理，基本判定风机损坏为轴承微动磨蚀造成的影响。并且在现场进行故障风机维修期间发现备用列风机出口逆止阀密封性较差，可目视观察阀板存在间歇性微开、关闭、抖动现象，与轴承微振磨蚀机理基本吻合，经分析应为运行列风机气流沿出口管返至此阀门位置，当逆止阀密封性不满足系统运行要求的情况下，气流在风机内部形成涡流扰动引起风机振动，最终造成风机轴承出现微动磨蚀损坏，影响风机正常运行。 目前国内核电站使用的轴封逆止阀型号众多，结构与应用情况也不尽相同，大多为不锈钢材质双片阀板旋起式结构，金属硬密封止回阀，型号结构说明参见图1： 由于整个材料经过加工、组合制作、高温焊接等工序逐一完成后，阀板不可避免存在一定程度变形，且该逆止风阀设计之初未考虑阀瓣与阀体流道成完全垂直状态下，受阀板自身重力原因会产生向出口侧的一个施加力，该应力会直接影响阀门关闭期间密封的建立，形成流场扰动阀板，即便阀门处于关闭状态下仍然无法使阀板与阀座有效贴合密封。所以当对该逆止风阀密封性能要求较高时，该逆止风阀无法满足所需达到的密封效果。 2改造实施 总结同类阀门维修经验，调查对比分析研究制定方案，经过详细计算、多方
第10章填料密封简介、填料密封改机械密封 1、填料密封简介，填料密封是一种最古老的密封方式，在中国已有上千年的历史。它最早是以棉、麻等纤维填塞在泄漏通道内来阻止液流泄漏，主要用作提水机械的密封。国外迟至1782年才使用填料，当时作为蒸汽机的轴封，用与压力在0.05mpa的蒸汽。由于填料来源很广，加工容易，价格低廉，密封可靠，填料密封操作简单，所以沿用至今。 由于密封填料有了很大的发展，在材料、结构型式及各种特性方面都有极大的改善，所以在机械行业中，填料密封应用很广。填料密封主要用作动密封。它广泛用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌等转轴密封，往复式压缩机、制冷机的往复运动轴封，以及各种阀门阀杆的旋动密封等。为了适应上述设备的工作条件，填料密封必需具备下列条件： ⑴有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并紧密与轴接触。 ⑵有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。 ⑶自润滑性能良好，耐磨，摩擦因数小。 ⑷轴存在少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性。 ⑸制造简单，填装方便。
填料的种类很多，可以从其功用方面、构造方面和材料方面分类，最常用的有下列四类： 绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料。 2、填料密封的机理 填料装入填料腔以后，经压盖对它作轴向压缩当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。 3、填料密封的种类、要求及其使用条件
浅谈阀杆密封材料如何选用 目录 一．阀杆常用材料 二．阀杆密封材料介绍 我们常说的阀杆其实就是用于阀门调节或者实现阀门开关功能的传动机构，阀杆属于阀门的重要部件，它上接阀门手柄，下接阀芯，通过带动阀芯的移动来实现对阀门的控制。 一．阀杆常用材料 阀杆材料通常采用的是铜合金，这是因为管路通常运输的都是流动性较强的液体和气体，在运输过程中不可避免的会对阀门结构产生一定程度的侵蚀，所以采用耐腐蚀性较强的铜合金可以确保阀杆具有较长的使用寿命。 不过现在也可以40Cr、铬锰合金钢等，经过镀铬处理之后，合金钢就可以在温度小于450℃的水、蒸汽和石油等流体的传送管道中作为阀杆来使用。而且合金钢还具有优秀的机械性能，与铜合金相比存在一定的价格优势，所以在适合的使用条件下合金钢是不错的选择。 二．阀杆密封材料介绍 但是，无论使用哪种材料的阀杆都需要进行密封，确保流体运输过程中不会因为缝隙发生喷涌现象。阀杆的密封材料通常使用的是石棉、聚四氟乙烯、柔性石墨。在这三种密封材料中，石棉需要添加一些辅助材料，像云母粉或者石墨粉这些不会影响石棉的性能同时又可以弥补石棉润滑性差的辅助性材料。 柔性石墨因其摩擦系数小、缩水率较低，同时还具备对绝大多数腐蚀物质都具有抵抗性的特点因此也可用于阀杆的密封，不过在极少数对石墨具有腐蚀性的流体运输管道中石墨密封材料自然就不适用。同时石墨才来哦还有一个众所周知的特点那就是优秀的耐高温性能，所以在输送温度较高的流体时可以采用石墨作为阀杆的密封材料。 而聚四氟乙烯材料具有皱缩率小、缩水率低的特点，较小的摩擦和乙烯材料与生俱来的优秀防腐性能使得聚四氟乙烯成为很受欢迎的阀杆密封材料。而且聚四氟乙烯具备其他阀杆密封材料所没有的耐低温特点，在零下150℃到260℃之间都可以正常使用，所以聚四氟乙烯是一种高性能、用途广的阀杆密封材料。 在选择阀杆密封材料时，根据管路运输流体的特性来选择合适的性价比更高阀杆密封材料，如果对阀杆寿命有特殊要求，就要着重于阀杆密封材料是否会对阀杆本身产生损害。 版权所有淄博齐鞠机械设备有限公司 官方网址：https://www.doczj.com/doc/4c6493809.html,
调节阀填料密封的原理与实际应用李庆 发表时间：2019-06-21T16:10:29.920Z 来源：《建筑细部》2018年第25期作者：李庆 [导读] 为用户解决了现场危险隐患，同时也为公司挽回了一定的经济损失，给今后的阀门设计、制造以及产品具有稳定的使用性能奠定了基础。 摘要：调节阀在石油化工等行业生产中占有十分重要的地位。调节阀的填料是装在调节阀上阀盖的填料函中，其作用是利用填料的弹性，阻止工艺介质因阀杆的往复运动而在阀杆处引起的泄露。可是在生产，由于种种原因，致使阀杆填料密封泄露。在每年的调节阀故障处理中，阀杆填料密封的泄露占相当大矜比例。阀杆填料密封的泄漏，使介质外漏，如果有易燃易爆或者有毒的有害介质的泄漏，则容易发生火灾、爆炸、中毒和人身伤亡事故，外漏的介质污染环境，给人们的身体健康和生命安全造成危害。泄漏对安全生产有着严重的威胁，甚至造成装置非计划停车，影响企业的经济效益。因此，研究调节阀阀杆填料密封泄漏有着重要的意义。为了解决这一问题，根据对阀杆填料密封的理论分析，找出了影响阀杆调料密封泄漏的原因，提出了提高调节阀填料密封性方法。 关键词：调节阀填料；密封原理；实际应用 1 概述 调节阀作为管道系统中的一个重要组成部分，应保证安全可靠的执行管道系统对阀门提出的使用要求。密封填料是调节阀阀杆动密封的主要密封部件，用来填充填料箱空间，以防介质经由阀杆和填料箱空间泄露。填料密封是调节阀产品的关键部位之一。要想达到良好的密封效果，一方面是填料自身的材质，结构要适应介质工况的需要；另一方面是密封填料要有良好的弹性及光洁度，具备了以上两点要求，填料才能有良好的密封性能。 调节阀在常温介质中一般都选用四氟材料，来加工密封填料。公司有一批调节阀是常温介质，使用四氟材质的密封填料在使用中出现了填料函处介质外漏现象，给用户现场造成了很多麻烦。为了解决现场介质外漏问题及为了使密封填料获得更好的密封性能，结合现场出现阀杆处介质外漏问题，进行了密封填料结构的改进，有效地解决了现场介质外漏问题，为公司挽回了信誉，同时也得到了用户的好评。 2 分析 2.1 密封填料的作用阀门的密封分为两种，即外部密封和内部密封，对于控制阀的外部密封，即填料密封，结合相关资料及现场的使用反馈，对其结构进行分析，从而进行结构改进来满足调节阀现场使用性能。 调节阀部分由阀门的内件和阀体组成，阀的内件包括阀芯、阀杆、填料函和上阀盖等，其中填料函部件用于对阀杆的密封，是用弹性方法防止工艺介质通过往复式运动而在阀杆表面产生泄漏，它是阀体不可分割的一部门。阀门的阀杆密封几乎都是利用填料函来实现的。 2.2 常用四氟填料结构介绍四氟密封填料在阀门的使用中是非常重要的动密封组件，常见的结构有以下几种结构形式： 四氟盘根组合填料结构：此种结构的密封填料，在使用中经常出现阀杆摩擦力大，阀杆出现爬行现象，从而影响阀门的调节性能，进而对阀门的使用性能产生不良影响。 V型组合填料结构：此种结构的填料由于是由四氟棒料车削而成，零件的光洁度相对于四氟盘根填料来说有所提高，其对阀杆产生的摩擦也小，因此对阀杆的爬行现象有所改善。但由于是车削加工，由于四氟材料受温度的影响比较大，所以车削过程中产生的热对零件的尺寸公差产生影响，从而使得零件的尺寸不稳定进而影响V型组合填料在使用中的密封性能，阀门在现场使用中经常会出现介质外漏现场，给用户造成很不好的影响。 2.3 密封填料理论计算分析密封填料按其结构和作用分为5个部分：填料压板、填料压盖、V型填料、垫片和弹簧。填料内唇边内径小于阀杆外径，外唇边外径大于填料腔内径，当填料和阀杆一起装入填料腔后便有一定变形，当在内压的作用下唇尖向阀杆和填料腔壁挤压，形成较高的接触压力，这样介质便难以通过，即使通过了第一道填料层，内压损失也会很大，通过第二、三个填料层时，内压已经损失殆尽，这就是填料的密封作用。 3 改进 针对以上对密封填料结构介绍分析及理论计算公式为依据，为了使填料获得更稳定的使用性能及密封性能，对现有填料函密封结构、填料结构及填料成型工艺进行了以下改进。 3.1 填料函结构改进结合现场的实际工况及理论计算分析，将填料函结构形式有原来的压入式填料函结构改为旋入式填料函结构。改进后的填料函结构使得填料所承受的压紧力均匀，不会因为填料局部受力过大而产生的变形，从而造成阀杆摩擦力大而产生的爬行现象或填料拉伤而产生的介质外漏现象。同时压盖上的防尘圈可以有效地防止外界的灰尘或杂质进入填料函，破坏填料与阀杆间的密封面，从而造成的介质外漏。压盖密封套合理的长度设计，保证填料函始终清洁，使得密封性能更加稳定。 3.2 填料结构的改进普通的V形四氟填料开口角度为90°，在使用中出现了现场介质外漏的现象，为了保证密封填料在不断变化的工况下具有更好的密封性能，在V形填料的下端V字口处增设U形槽，并将V形开口角由原来的90°改为79°。经过工厂实验及现场实际使用验证，改进结构后的填料弹性更好，更有利于密封。 3.3 零件成型工艺的改进为了使填料取得更加稳定、可靠的密封性能，结合四氟材料自身的性能，针对密封填料零件的成型工艺进行了改进，由原来的四氟棒料车削成型改进为聚四氟乙烯粉模压―烧结―成品零件，此种成型工艺使得零件的尺寸稳定、光洁度也得到了提高，更有利于填料的密封。 4 在实际中减少填料泄漏的方法 4.1填料结构的改进 大多数阀杆填料泄漏的解决办法是调整填料压盖。由于传统的填料是压实的并且随着时间而磨损，而且没有足够的弹性来补偿，因此，必须调整调料压盖。 采用弹簧加载来补偿填料的应力松弛可使阀杆密封更加持久。如果没有弹簧加载，随着填料在使用过程中被压实，作用在填料上的压缩载荷迅速降低，这是因为在填料掩盖螺栓中贮存的应变能很小。采用弹簧加载后，储存在弹簧中的总应变能可达到前者的20-25倍。因
球阀密封的改进 球阀密封的改进: 一、球阀密封的现状与分析 铸石球阀是在灰渣管路中比较理想的启闭装置，其上密封好坏直接影响阀门的质量和使用寿命。过去采用O形橡胶密封结构形式，即在轴上加工出的环形槽内放入O形密封圈，然后将其装配进套类零件上加工出的孔内，形成轴与孔的密封，这种结构的密封性能取决于设计时的过盈量，即O形密封圈的压缩量和孔、轴零件的加工精度。过盈量太小，密封性能差，过盈量太大，装配时容易挤坏O形密封圈，使密封失效。 该密封结构简单，装配容易。但若轴、孔的加工精度不高或难以提高加工精度时，除基本的密封性能难以保证或难以进一步提高精度时，其主要的缺点在于密封材料，这种密封结构在气缸、液缸中还是很适用的，在灰渣水中所使用铸石球阀上密封就很难保证其密封性能了。原因在于球阀的开关属于部分回转型的，经常需90°开关。由于阀杆与阀体之间为动配合，有一定间隙，阀门在开关时介质作用在球体上的巨大推力，必然使阀杆产生一定倾斜，阀杆的力偏向的一边，那一边就磨损严重，而且灰渣水中含有大量悬浮物冲蚀着密封圈。引起阀杆部位O形密封圈寿命周期短，泄露现象经常发生，对现场环境也造成一定影响，因此决定对密封结构形式及材料进行改进，改进后的主要出发点是使其在轴、孔的装配中，能通过压缩量进行调整，不用大幅度地提高轴、孔的加工精度就能保证有效地密封。 二、球阀结构改进和磨具设计 1、X形密封圈结构 X形密封圈四周都有密封面，在密封环里外面均有润滑槽，这种结构优于O 形密封圈，安装精度低，使用可靠性好，无需维修，价格低，还可以通过垫片进行压缩量调整，现已被广泛用于各压力等级铸石阀门的密封当中，可以有效防止泄露现象的发生，极大地延长了阀门的使用寿命，提高了阀门的可靠性。 2、X形密封圈材料 X形密封材料采用聚氨酯(CPU)材料的，可以有效解决传统O形密封圈中所存在的问题。浇注型聚氨酯是现在国际上比较通过的一种密封材料，其弹性模量大，物理力学性能好，能承受较大的冲击载荷，且聚氨酯目前已经基本解决了抗水解问题，耐温等级也在不断地提高，大大扩展了聚氨酯的应用领域。用浇注型聚氨酯生产X形密封圈，工艺简单，制造成本低。其耐压等级可达60MPa甚至更高，保压效果也相当不错，基本可达零泄露。 3、球阀密封原理 其工作原理：当拧紧螺栓时，填料压盖向下运动压紧调整垫片，通过V形填料垫的挤压，使X形密封圈里唇、外唇同时贴紧轴和孔的密封面，保证可靠性的密封，其主要密封性能取决于装配时拧紧螺栓的压紧力，而与轴、孔尺寸精度无太大关系。 4、磨具设计
软填料密封 —《过程装备密封技术》 姓名：+++++++ 学号：20020108 班级：装控1班 日期：2016年1月3日 一、简介 软填料密封是轴封的最古老形式，它既适应于各种旋转运动、往复运动的轴、杆密封，也适应于低速螺旋运动。尽管多数回转机械的轴密封已被机械密封所代
替，但应用现代新型填料的软填料密封仍获得广泛应用，尤其是在高温、强腐蚀和含固相颗粒介质工况下应用更为广泛。软填料密封尽管结构简单、应用广泛，并且对其软填料的开发研究、密封性能研究、结构设计理论等进行了许多卓有成效的工作，但对软填料密封的密封机理并没有完全弄清楚，甚至一些有关密封机理的概念有待进一步澄清。 填料密封又称压盖填料密封，俗称盘根，主要用于过程机械和设备运动的密封，如离心泵、真空泵、搅拌机、反应釜等的转轴和往复泵、往复压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动的阀门的阀杆与固定机体之间的密封。他是最古老的一种密封结构，中国古代的提水机械，就是运用填塞棉花的方式堵住泄漏的。世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封方式。而19世纪石油和天然气开采技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构较为简单、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门的青睐。然而，随着工业现代化，尤其是宇航、核电、大型石油化工等工业的发展，对密封的要求越来越高，在许多苛刻的工况下，填料密封被其他密封形式所代替。尽管如此，由于填料密封本身固有的特点，至今在较多的场合仍是普遍使用的密封形式，特别是近年来许多新材料和结构的出现，赋予了填料密封新的生机，获得了新的发展。填料密封以其采用的密封填料的形式分成软填料密封和硬填料密封，后者主要用于高压、高温、高速下工作的机械或设备。因软填料密封构造简单并容易更换，应用十分普遍，也可作为预密密封与硬质材料密封、迷宫密封或机械密封联合使用。软填料密封用来密封轴或壳体孔、由一些可变形的密封圈或长绳状的材料沿轴或杆缠绕而成。填料压盖将软质密封填料轴向压紧，使其产生径向弹塑性变形堵塞间隙而实现密封。 软填料密封良好的润滑性能是保证密封长周期运行的必要条件，同时使密封具有较低的摩擦功耗和磨损速率。为了保证良好的润滑条件，软填料密封通常允许少量的泄漏存在。对于一般的填料(不包括具有自润滑性能的填料)只是对流体的流泄起节流作用而不是将其完全阻止或封闭填料中浸渍润滑剂或提高填料本身的自润滑能力就是为保证填料具有良好的润滑性能。下图是简单填料箱
软填料密封类型与结构特点、泄漏率及应力特征 软填料密封类型与结构特点 填料对轴的径向应力沿填料函长度的分布规律与泄漏流体压力分布恰好相反，因此为解决这一不协调关系，对软填料密封结构提出从以下几方面进行改进的要求。 ①填料沿填料函长度方向的径向应力分布均匀，且与泄漏介质的压力分布规律一致，以减小轴的磨损及其不均匀性，并满足密封的要求。 ②根据密封介质的压力、温度和轴的速度大小，考虑冷却和润滑措施，及时带走摩擦产生的热量，延长填料的使用寿命。 ③设置及时或自动补偿填料磨损的结构；装拆方便，以能及时更换填料，缩短检修停工时间。 ④在填料函底部设置底套，以防止填料挤出；为防止含固体颗粒介质的磨蚀和腐蚀性介质的腐蚀，采用中间封液环，注入封液（自身或外来封液），起冲洗和提高密封性的作用。 ⑤采用由不同材质的填料环组合的结构，如柔性石墨和碳纤维填料环的组合，提高了填料的密封性能。 软填料的泄漏率 密封介质沿填料与轴之间的环形间隙的泄漏，可视为流体作层流流动，理想条件下的泄漏量与填料两侧的压力差、轴的直径成正比，与介质黏度、填料安装长度成反比，与半径方向间隙的三次方成正比。所以软填料泄漏不仅仅是计算问题，调节填料使其与轴紧密接触，是保证软填料密封达到允许泄漏量的关键。 一般转轴用填料密封的允许泄漏率见表4-10。与机械密封相比，后者的泄漏率 通常在1mL/h以下。实际使用中，软填料密封要达到最低的泄漏率，与设计、制造和安装的好坏有直接关系，如轴与箱体的同轴度或圆度不符要求，以及横向振动等情况，泄漏率将迅速增加。此外，由于填料本身的蠕变导致接触应力松弛，泄漏率同样会随时间推移而增加，所以软填料密封需要根据实际操作情况，定期给予压紧填料，重新调整压缩载荷。 软填料的应力特征 在预装填料的填料函中，流体可能的泄漏通道，与垫片密封相似，主要是穿过软填料材料本身的渗漏和通过填料与轴外表面，以及填料与填料函内壁表面之间的间隙的泄漏。填料材料本身的渗漏，一方面由于压缩时软填料被压实，另一方面通过改变填料材料或结构得以减少或杜绝。由于工作时填料与填料函内腔无相对运动，因此阻止填料与运动的轴（杆）之间的泄漏或逸散成为填料密封成功的关键。软填料密封依靠拧紧压盖螺栓所形成的轴向压紧力，使填料产生弹塑性变形，从而形成紧贴轴的径向接触应力（以下简称径向应力），以致流体沿轴表面的流动受阻，起到了密封作用。显然这种径向应力在填料密封过程中起到了重要作用，因此下面将分析径向应力的成因、特征和大小。
浅谈往复式压缩机常用填料密封环工作原理 贺尔碧格（上海）有限公司密封件技术部陈华风 关键字：往复式压缩机填料密封环动密封静密封 一、前言 往复式压缩机填料密封环的作用是防止气缸中的高压气体沿着活塞杆方向泄漏，它是压缩机中最重要的零部件之一，也是压缩机最主要的外泄漏途径之一。 通常情况下，我们常说的填料密封环是一种动密封环，即只有在压缩机工作时才起密封作用（一般的压力工况），而压缩机停机时或者其他特殊情况下，它并不能起密封作用。而在后者情况下起密封作用的密封环，我们通常称为静密封环。 二、填料密封环的工作原理 这里的动密封指作用到填料密封环上的压力随着活塞的往复运动而成明显的周期变化，也即压力为脉动压力，如通常的双作用气缸，这种脉动变化的压力是填料密封环密封气体所必需的。为了便于说明，下面以最常用的填料密封环（如下图（一））来解释实际的工作原理，该环由一片径向切口环和一片切向切口环组成，为典型的单作用环。 切向环径向环填料密封环： 图（一）常用的填料密封环图（二）气缸工作状态 如上图（二）所示，状态一为所需密封的工作气缸端被压缩时，填料密封环由于受气体力的作用靠向低压侧，气体从填料密封环与填料盒
杯槽之间的轴向间隙和径向环的切口间隙中进入填料的外侧，在气体力的作用下形成三个密封面：径向环与切向环切口错开形成密封面、切向环与活塞杆表面形成密封面、切向环与杯槽侧面形成密封面。这样就阻止了气体的泄漏，从而起到密封作用；当气缸吸气时（如图（二）状态二），气体通过径向环的切口间隙部分回流进气缸。 在压缩机的往复运行周期内：在压缩阶段，气缸内的高压气体作用在填料密封环上，在填料密封环前后形成压差，各密封面在气体压差的作用下能够很好的工作，气体逐步泄漏到随后的填料杯槽里并形成类似的密封形式，最终保证整个填料盒的密封效果；在吸气阶段，由于气体通过填料密封环组中径向环的切口回流到气缸，填料杯槽内的气体压力逐渐下降，因此这样就可以保证在下一个压缩过程中，填料密封环的前后又能建立起新的压差，使填料密封环形成三个密封面，起到密封作用。因此，常用的填料密封环我们又可以称为动密封填料密封环，即在一定的压差下，填料密封环在气体力的作用下形成密封面，起到密封作用，这里的压差指的是：作用在每一组填料密封环组上的动压力产生的压差，而非静压力产生的压差。而对于静压力产生的压差即静压差则可以解释如下（压缩机非工作腔如平衡腔等类似的 压力形成的压差、停机时的压差等）：以上图（二）为例，当密封压力为静压差工况下，刚开始工作时静压力形成静压差使填料密封环向右侧靠形成密封，与上述情况相似，气体无法避免的要部分泄漏，随后的几组填料密封环也与第一组填料密封环相似部分泄漏；但由于是静压，即没有吸气过程，因此，高压气体无法回流，使填料一直处于
密封填料的基础知识 泥状填料具有来源广、加工容易、价格低廉、密封可靠、操作简单等特点，因此适用范围较广。近几年来随着技术的发展，泥状密封在材料、结构形式以及性能方面都得到了较大的改进，在机械行业泥状填料密封得到了更为广泛的应用。 一、泥状填料封的工作机理 在机械行业填料密封主要用作动密封。常用作离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机的转轴密封，在填料密封的设计选择上，应以机械设备的工作条件为主要考虑因素，填料的选择应考虑具备如下条件： 1、有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。 2、有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。 3、填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。 4、轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。 5、制造简单、填装方便 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，最后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。 二、盘根填料在水泵使用中存在的问题 水泵的轴封一般采用油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬，而且由于膨胀系数大，摩擦力较大。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。 总的来开，盘根填料具有如下缺点 (1)盘根填料与轴直接接触，且相对转动，造成轴与轴套的磨损，所以必须定期或不定期更换轴套。 (2)为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉，盘根密封必须保持一定量的泄漏，而且不易控制。 (3)盘根与轴或轴套间的摩擦，造成电机有效功率降低，消耗电能，有时甚至达到5%-10%的惊人比例。总的来看，盘根填料具有如下缺点：从填料密封的原理来看，流体在密封腔内可泄漏的通道有三处：其一是流体穿透纤维材料造成泄漏;其二是从填料与填料箱体之间泄漏;其三是从填料与轴表面之间泄漏。 因此防止水泵泄漏最为关键的措施是： (1)合理选择密封填料; (2)设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力。 三、组合软填料密封的设计 设计的填料腔结构如图2所示。填料腔体内填充一种优良的密封软材料，它是由碳纤维、
武汉工程大学 过程装备密封技术论文 课题名称：填料密封 专业班级：过程装备与控制01班 学生学号： 1203020130 学生姓名：湛梦梦 学生成绩： 任课老师：刘丽芳
一、填料密封定义 盘根密封是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用这种密封形式的。而19世纪石油和天然气开采技术的生产与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因其结构比较简单，价格不贵，来源广泛而获得许多工业部门的青睐。 二、密封原理 填料装入填料腔以后，经压盖螺丝对它作轴向压缩，当轴与填料有相对运动时，由于填料的塑性，使它产生径向力，并与轴紧密接触。与此同时，填料中浸渍的润滑剂被挤出，在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的，接触部位便出现“边界润滑”状态，称为“轴承效应”；而未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜，接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫，起阻止液流泄漏的作用，此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。若润滑不良，或压得过紧都会使油膜中断，造成填料与轴之间出现干摩擦，最后导致烧轴和出现严重磨损。 为此，需要经常对填料的压紧程度进行调整，以便填料中的润滑剂在运行一段时间流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。显然，这样经常挤压填料，最终将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。 三、应用范围 四、分类 4.1软填料密封
一、密封的分类： 1、静密封： （1）根据工作压力：高压静密封、中压静密封、低压静密封 （2）根据工作原理：法兰连接垫片密封、自紧密封、研合面密封、O形环密封、胶圈密封、填料密封、螺纹连接垫片密封、螺纹连接密封、承插连接密封、 密封胶密封 2、动密封： （1）根据密封面间是滑动还是旋转运动：往复密封、旋转密封 （2）根据密封件与其做相对运动的零部件是否接触： A.接触式动密封 a.按密封件的接触位置：圆周（径向）密封、端面（轴向）密封（机械密封） b.按密封原理：填料密封（毛毡密封、软填料密封、硬填料密封、挤压型密封、唇形 密封）、油封密封、涨圈密封 B.非接触式动密封：迷宫密封、动力密封（离心密封、浮环密封、螺旋密封、气压密封、喷射密封、水力密封、磁流密封等） C.无轴封密封（隔膜式、屏蔽式、磁力传动式） 二、机械密封： 机械端面密封是一种旋转传动件密封，是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。主要部件是动环和静环，一个随主轴旋转，一个固定不动构成机械密封的基本元件：端面摩擦副（动环、静环）、弹性元件（弹簧）、辅助密封（O形圈）、传动件（传动销、传动螺钉）、防转件（防转销）、紧固件（弹簧座、压环、压盖、紧钉螺钉、轴套） 静环，又称为非补偿环 动环，又称为补偿环 由补偿环、弹性元件和副密封等构成的组件称为补偿环组件。 机械密封分类： 根据端面接触状态：接触式机械密封、非接触式机械密封、半接触式密封 根据静环安装位置：内装式密封、外装式密封 根据介质泄漏方向：内流型、外流型 根据弹簧元件运动状态：静止式密封、旋转式密封 根据密封流体在密封端面引起的卸载程度：平衡型密封、非平衡型密封
填料腔的结构设计 https://www.doczj.com/doc/4c6493809.html, 2010年05月26日08:59 点击数：968 核心提示：填料腔除设有装填料的空间外，还应设计相应的冷却(包括散热)、润滑、液封或冲洗结构。 填料腔除设有装填料的空间外，还应设计相应的冷却(包括散热)、润滑、液封或冲洗结构。其填料腔设计原则是：①容易加工;②散热有效，接通冷却液比较方便;③留有液封孔口，且位置要恰当，便于与高压封液相联通;④转轴应与机械密封互换等。表29.5-19为填料腔的结构型式。表29.5-20表示填料腔的润滑、冲洗和冷却方式。 1)表29.5-19填料腔的结构形式 结构简单紧凑，未采用改善填料箱工况的 辅助措施，仅用于低参范围或不允许外接 辅助管线的场合，常用于阀门等 引入封液改善润滑，扩大工作参数范围。 机械泵类产品常用，亦可用于气相介质 填料处于旋转状态，摩擦面位于填料外圆 面， 不磨损轴 两个填料箱叠加，外箱体底部兼做内箱体 压盖。在此处可引入液体冲洗，冷却或收 集漏液。可用于易燃，易爆或有毒介质的 密封 锥面填料箱与离心锤组成离心式停车密 封，作为动力型密封装置的辅助密封 装有柔性材料对中环，轴套或外套可调心 对中。用于轴有较大振动和偏摆的场合。 不磨损轴
在封液环处引入封液（每分钟数滴）进 行润滑 在封液环处有进口和出口管线进行贯通 冲洗。漏液在封液环处被稀释带走。可 用于易燃，易爆和有毒介质 在填料箱底部封液环处，引入压力较介 质压力高约 工作介质中的磨蚀性颗粒进入填料摩擦 面。在压盖处冲洗，能带走漏液，冷却 轴杆，并阻止尘污进入摩擦面 降低填料工作温度。用于高温介质 填料腔结构设计中的尺寸没有固定的公式可以表达，主要靠长期使用经验来决定。通常腔的深度由环数来决定。宽度由轴径的大小来决定。填料腔中填料环数z与介质压力p的关系可参用表29.5-14中提供的数值决定。填料的宽度w根据与轴径的关系来选取，可参考图29.5-13。 3)图29.5-13填料腔的尺寸选择
填料密封的若干问题及改进设计 电潜螺杆泵采油系统在远高于地面温度和压力的环境下工作,运行过程中管柱的周期性振动剧烈,会产生较大的径向推力和轴向推力,大排量螺杆泵的推力则更大,因而其承载、卸载问题非常关键,会直接影响其使用寿命。目前采用独立成节的装置———支承节,来承担较大的轴、径向载荷以提高采油设备的使用寿命。对于支承节,其密封保护问题,又成为设计的关键。填料密封是一种较为原始的接触式密封,因其结构简单, 更换简便,装配及维修方便,成本低廉而广泛应用于石油工业、石油化学工业、造纸工业等。本文就是基于井下采油设备,对传统的填料密封方式进行了研究。 1镇料密衬的若干问题 在现代石油化工企业中,虽然旋转轴的机械密封所占比重越来越大,但传统结构型式的填料密封仍以结构简单、安装维修方便、价廉等优势占据其应有的位置。由于一般型式的填料只是对流体的流泄起节流作用,而不能将其阻止或封闭,所以传统填料密封存在泄漏率较高,工作周期短等缺点,使密封面处于一种不稳定的工作状态,难以进行有效的控制。 1.1组合式填料密封的应用 传统的单一类型的填料难以满足现代科技复杂工况对密封的要求。为使填料密封最大限度地发挥其有利特点,克服或弥补某些方面的不足,采用两种以上填料进行混合装配是行之有效的办法。我们做了大量的试验。结果表明,用碳纤维与柔性石墨混装的组合结构,密封效果甚好。当介质压力小于0.5mpa时,此结构可用七层填料环,其中1.4.7三层用碳纤备维填料,其余四层用柔性石墨填料。这种组合使两种填料优势互补,整体结构具有轴向受力较均匀,回弹性好,摩擦系数低,外层强度高,抗冲刷等许多优点,广泛适用于各种填料密封场合。这种结构安装时,如用在泵轴封处,轴套的外圆与填料环的间隙在0.2mm.左右为宜,压紧力不必很大,运转开始时允许有微量的泄漏。随着柔性石墨的膨胀,泄漏逐渐减小。如泄漏量大,可将螺栓稍紧,由于柔性石墨回弹性很高,轻度施压极为敏感,切不可太紧,避免烧轴。对于一些非轴封结构密封,可适当加大预紧力。 这种组合结构的填料密封,我们先后在铜氨液进料泵、承插式膨胀节结构改造、碱液循环泵轴封改造及管道连接部位的密封中应用,密封效果均较好,而且泵轴封的轴温完全正常。说明组合填料可以保证密封的可靠性和稳定性。 1.2高温填料密封 高温填料密封失效是企业常见的问题之一,我们在遇到此类问题时采用了如下解决办法 (1)填料选择要恰当 由于热冲击和持续高温之类的热负荷威力很大,再加上有些设备工况为高低温交替作用的疲劳载荷,填料选择必须考虑能耐高低温,回弹性好,又有一定强度的填料。我们在实践中应用较多的是含Ni、Cr丝柔性石墨盘根。如某厂硫酸车间高温蒸气阀泄漏,高温管路无推力补偿器泄漏,填料主体都采用了这种盘根,密封效果很好。
核电阀门密封材料研究与填料的结构设计 发表时间：2018-10-25T11:13:52.687Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第18期作者：董国成李娇[导读] 在核电站的运行过程中核电阀门是使用最多的介质输送设备，并且是核电站正常运行必不可少的组成部分。中国核电工程有限公司福建 350300 摘要：据统计，一座具有两台100万kW机组的二代加压水堆核电站，有各类阀门3万多台。就AP1000的三代技术而言，虽然采用模块化设计也不少于1万多台。根据核电厂运营资料分析，核电站运行阀门故障率34%是由阀杆处填料泄漏造成的，所以迫切需要一种高性能、长寿命的填料来保障阀杆的密封。就自然界所有材料的物性，石墨无疑是最理想的密封材料。经深加工的柔性石墨是继石棉被禁用之后， 更适合阀杆密封的最佳材料。 关键词：核电密封；阀门填料；柔性石墨；阀杆泄漏 1核电站阀门简介 1.1核电阀门特征 1.1.1数量繁多 在核电站的运行过程中核电阀门是使用最多的介质输送设备，并且是核电站正常运行必不可少的组成部分。根据有关部门进行统计说明，若是一组核电站具有100万kW的机组，那么其具有的核电阀门达到3万台。从最基本的阀门配置的情况上看，球阀占了12.6%；截止阀占有量最高，达到33.6%；其次就是隔膜阀，占到26.2%。 1.1.2要求标准高 国际上规定，在核电站使用的阀门必须符合RCC-M、ASME等要求标准，特别是对于核电站中那些安全级的阀门，就更应该按照国家有关部门的规定进行安装。在核电站所有使用的阀门当中，包括一种冷却系统中的阀门，这种阀门内部具有放射性的辐射物质，所以对于其要求是非常严格的，决不能出现一丝的泄露。在ASME中规定，应该把核电站阀门当作是一种耐压的容器，从而提高其技术标准，保证核电站阀门的正常使用。另外，在进行核电站阀门的安装过程中，还需要设置足够的操作空间和安装控件，并且技术人员应该按照严格的操作规程进行操作，照明设备的安装也是不能忽视的。在核电站的阀门控制上，其质量的管理比其他管理要求高得多，所以，核电站阀门的供应商应该严格按照规定进行生产。 1.2阀门基本结构型式 阀门有七种基本形式，分别是球形阀、闸阀、针阀、旋塞阀、蝶阀、提升阀和滑阀。某些阀是自动工作的，例如止回阀或者单向阀就是自动的，只允许流体向一个方向流动。安全阀在预定的压力下打开，启闭件靠重力杠杆或者弹力足够强的弹簧压在阀座上而使阀关闭，直至压力达到特定的压力时才开启。核电站设备闸门的工作环境较为险恶，而且在传送介质时对温度的安全标准要求也非常高，这里所谓的“介质”特指各种各样的流体介质，这样方能提升核电站设备闸门对环境的适应能力。图一某一核电阀门的内部基本结构。 图1 某一核电阀门的内部基本结构2石墨材料的性能石墨是六角平面网状结构的晶体，六角平面三个SP2杂化轨道互成120°排列，网面上下方的π电子相互重合形成范德华键，有良好的化学稳定性，不受任何强酸、强碱和有机溶剂的腐蚀。由于石墨很好的耐γ射线、α射线、β射线等辐照性能，同时热中子截面也很小，是核反应堆中唯一可供选择的慢化材料。可作为核反应堆的减速剂、防核辐射外壳，是国防和核能工业领域的重要材料。目前密封行业使用最广泛的材料柔性石墨，可在－200℃～600℃内安全使用。其具有低温不脆化、时效不老化、高温不软化、不变形、不分解的特性，且具有优异的便于加工成形的可塑性和良好的润滑性能，如作为固体润滑剂，在任何温度条件下摩擦系数比脂类润滑都要低，很适合阀杆的频繁动作。对于气体和液体的密封也具有良好的抗渗透性。 3填料在阀门中的应用 3.1组合填料两端的刮垢环 是为了防止介质压强过高时对密封主件的冲刷破坏；其次还具备均匀找平和传递轴向预紧力的功能；在两端环的接触面上，尽量制造出一定的粗糙度，能在阀杆运动时往复摩擦，始终保持阀杆表面的光滑清洁。目前常用的材料有碳纤维、金属丝内增强石墨或石墨外包金属丝等编织的盘根环，实际应用中这些端环都存在有某些缺陷，对于普通阀门密封使用并没有大碍。但对于高端的核电阀门密封就难以胜任了。这里讨论一种高纯柔性石墨外织镍丝网编织盘根环。其设计意义在于利用石墨的柔软性和高压缩率，结合镍丝网的绵韧性和高弹性来提高产品的物理机械性能，制出的刮垢环，内部不添加任何增强纤维和复合用粘胶，以保证石墨环的高纯度、高碳量和低烧失。几种刮垢端环见图 2。