阀杆的填料密封概要
浅谈调节阀填料选用的技术要求和检修过程控制
浅谈调节阀填料选用的技术要求和检修过程控制概要介绍了调节阀（介质为油、可燃气或蒸汽等的直通单双座阀、套筒单双座阀、三通阀、角阀、蝶阀、球阀、挠曲阀、闸阀等多种类型）维修时填料及垫片的选用技术要求和检修过程控制。
关键词：填料、填料函、密封、垫片1.介绍填料是动密封的填充材料，用来填充填料函空间，以防止介质经由阀杆和填料函空间泄漏，填料密封是阀门产品的关键部位之-，要想达到好的密封效果，一方面是填料自身的材质，结构要适应介质的工况需耍，另一方面则是通过合理的填料安装方法和在填料函的结构上考虑来保证可靠的密封。
在考虑到密封性能的同时，还要注意降低填料对阀杆的摩擦力（一般情况下每组填料不宜超过5件），同时还要防止选用填料材质对阀杆和填料函的腐蚀。
2. 填料的种类及使用工况2.1 V型聚四氟乙烯填料PTFE 润滑性好，抗化学腐蚀性能好，有较低的摩擦系数和较宽的工作温度范围，一般用于-180- 200℃。
通常制成 V 型环状，V 型加工成形有60°（一般场合）和90°（高压场合）结构之分。
几乎适用于所有化学药品，酸、碱等流体和禁止使用油类的场合。
（易出现结晶物质和含有固体颗粒的流体，不适宜使用此类型填料）。
结构示意图如下：图1聚四氟乙烯填料备注：当流体压力为负压（即低于标准大气压）场合，通常要把V型聚四氟乙烯填料反装。
2.2 石墨成型填料（非开口型）柔性石墨也称膨胀石墨，由优质鳞片石墨经化学处理，高温瞬时膨胀改型而成。
通常在工作温度大于200℃选用石墨成型填料，具有较好的耐高温性能，适用于高温介质，使用温度可达650℃。
但在阀门压力等级大于ANSI900以上时不建议使用纯石墨成型填料，需使用复合型填料。
图2石墨成型填料2.3 复合填料一般由3件成型石墨环及2件挤压成型的石墨镍丝编织填料组成，适用于高温、高压工况，工作压力可达60. 0MPa。
将石墨镍丝填料放置在填料函的最低端和最上端，可起到很好的抗冲击作用。
波纹管阀门的填料密封结构
06Crl9Ni10波纹管使用温度可达450℃，它适用于腐蚀性介质的阀门。这种波纹管带有焊接的法兰，如图9所示，利用电弧焊将法兰焊接在阀门零件(阀盖或阀杆)上。这种固定方法比较牢固。
当一个波纹管的行程不够大时，可采用两个或多个波纹管串联，如图8所示。
1)单层波纹管。波纹管的结构应该设计成压缩后仍能保证长期工作的能力。波纹管与阀门的连接应该绝对密封。波纹管使用长了安装方便，波纹管常常带有尾套。单层波纹管不需要尾套既可以安装。
含锌的20％的铜锌合金波纹管使用温度和压力都比较低，因此，它与阀门零件的连接可以采用软质铅锡为焊剂的钎焊，对于重要的连接，通常采用硬质焊剂(银)的钎焊。
单层不锈钢制波纹管的连接可以采用图4的方法。波纹管的圆柱套在连接件的恰当位置并用绝缘短脉冲焊焊上。由于电流的脉冲短，其中一个零件壁厚很薄(厚度0.05～0.5mm)也可以焊上。为了保证焊缝质量，波纹管应完全套在被焊接件上。
2)多层波纹管。不锈钢制多层波纹管带有连接螺纹套筒，利用螺纹套筒可以与其他零件相连接。通常在螺纹套筒上做出一个很薄的接头，沿管接头圆柱面用电脉冲焊(图5)或沿管接头边缘氩弧焊(图6)把管接头焊在连接件或接缝上。采用电脉冲焊时，波纹管的更换比较困难。如图7采用机械固定，这种方法检修费用较少。
波纹管阀门的填料密封结构
随着化工、核工业等现代工业的迅速发展，易燃、易爆、剧毒和带放射性介质的管道日益增多，用于这些管道和装置上的阀门，对它们的外漏密封有特殊严格要求，使用一般的填料密封装置已满足不了要求，因此，需要采用带波纹管的阀杆密封结构，如图1所示。波纹管一般采用滚焊或氩弧焊与阀盖上的凸缘或其他零件连接在一起。波纹管连接的结构设计一般如下所述。
阀门填料密封知识
阀门填料密封知识(总2页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除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；2D、柔性石墨编织填料：根据增强材料的不同可分别耐温300℃450℃60 0℃650℃；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；3。
阀门填料的种类及选用
阀门填料的种类及选用阀门用的密封填料种类有压缩填料、V形填料、O形圈、波纹管以及液体填料等。
1．压缩填料压缩填料是通过填料压盖的压紧产生弹性变形，与填料函内壁和阀杆紧密吻合，并产生一层油膜与阀杆接触，阻止介质的泄漏。
按其结构不同可分棉状、模压、卷制、叠制、扭制、编织等成型填料。
按其材料不同分软质填料、半金属填料和金属填料等。
以下按压缩填料组成的材料分别介绍压缩填料的使用条件。
(1)植物纤维填料用麻类或棉类浸渍油、蜡或其它防渗材料制成，用于100℃以下的低压阀门上。
适用于水、氨、醋酸、苛性钠等介质。
(2)石棉纤维填料石棉纤维有较好的耐热性，能耐弱酸、强碱，强度较高，吸附性能好等优点。
如加一些耐酸、碱材料，浸渍摩擦系数小的材料，加入导热性好的金属材料，可改善石棉填料的性能，使其耐腐蚀性、耐磨性、耐热性、强度等都有不同程度的提高。
石棉填料有夹金属丝的和不夹金属的两种。
目前常用的石棉填料按JB1712-91选用。
其中有油浸石棉盘根(JC68-82)它系用石棉线(或金属石棉线)浸渍润滑油和石墨编织或扭制成的密封材料，油浸石棉盘根分方型、圆型和圆型扭制三种；还有橡胶石棉盘根(JC67-82)，它系用石棉布、石棉线(或石棉金属布、线)以橡胶粘合剂，卷制或编织成的密封材料，橡胶石棉盘根压成方形，外涂高碳石墨。
石棉填料的牌号及使用范围见表7-10。
表7-10 石棉填料牌号及使用范围石墨石棉填料是在石棉中渗透石墨粉制成的，可用于温度450℃以上。
压力16MPa。
石蜡石棉填料是石棉纤维浸渍石蜡制成的，用于低温、深冷阀门。
(3)塑料和塑料浸渍填料见表7-11。
表7-11 塑料和塑料浸渍填料(4)橡胶填料有橡胶夹布、橡胶棒、环形橡胶填料，用于温度≤140℃的氨、浓硫酸等介质中。
(5)碳纤维填料型号为TCW型，它是用碳纤维编织绳浸渍聚四氟乙烯乳液而成的。
碳纤维填料有极好的弹性和柔软性；有优异的自润性、高温，在空气中可在-120～350℃温度范围内稳定工作，耐压≤35MPa。
填料密封
图4-28表示了 气动气缸的主 要构件，其密 封构件有：活 塞杆密封、活 塞密封、防尘 密封、冲程终 了刹车系统的 衬垫密封。
4.2.2 气动密封
（1）. 基本要求
对于气动气缸，摩擦问题是最重要的，气体的泄
漏降为其次。密封件的润滑问题是气动密封的设计要 点。
对于很多场合，不允许对气动设备进行油雾润滑，
气动专用的唇形密封圈，与液压密封圈相比，唇口较 薄，接触部位隆起。
（3）方形圈气动密封
（4）. 无油润滑气动密封
Hale Waihona Puke 4.2.3 活塞和活塞杆密封
活塞与气缸内表面的密封由活塞环来实现；活塞杆 与缸体的密封一般由填料密封来实现
1. 活塞密封—活塞环
活塞环是依靠阻塞和节流机理工作的接触式动密封。 （1）活塞环密封的基本原理
图4-13所示密封环在自由状态下的密封表面产生了 接触应力
图4-14，操作过程中，流体压力P作用在密封环暴 露于介质的表面，使得密封面的接触应力增加到， 此时 大于被密封的流体压力P，从而实现了密 封。
接触应力 与介质压力P的关系可通过分析三维应 力应变关系获得，其表达式为
，
式中 为弹性体材料的泊松比。对于弹性材料
与纯粹的旋转运动密封不同之处：往复运动密封的泄 漏率在构成一个循环的两个行程中是彼此不相同的。
对液压密封的基本要求如图所示：
2. 弹性体密封的基本原理
以橡胶O形圈密封为代表，介绍弹性体密封的基本 原理。 （1）自密封机理 弹性体密封的“自动密封”或称“自密封”是依靠 弹性体材料的，弹性、并存在初始装配过盈量或预加 载荷来实现的。
g pe2 fKL/t / K （4-7）
（2）摩擦力和摩擦力矩
作用在填料轴向微元上的摩擦力：
阀门填料及垫片的选用要求
何为填料、垫片？对阀门填料及垫片材料的要求是什么？影响的因素又是什么？何为填料？对阀门填料的要求是什么？填料是动密封的密封材料，用来填充阀门填料箱的空间，以防止介质经由阀杆和填料箱空间泄漏。
填料分为软质材料和硬质填料两种。
①软质填料。
由植物质，即大麻、亚麻、棉、黄麻；或由矿物质，即石棉纤维；或由石棉纤维内夹金属丝和外涂石墨粉等纺织的线绳，亦在用橡胶压制的成形填料构成。
植物质填料较便宜，常用于100度以下的低压阀；矿物质填料可用于450度以下的阀门。
高温高压阀门上的填料亦有采用无石棉绒加片状石墨粉压紧而成的。
②硬质填料。
即由金属或金属与无石棉、石墨混合而成的填料，以聚氟乙烯压合烧结的成形填料构成。
金属填料使用较少。
填料要根据介质、温度和压力来选择常用的材料有以下几种：a)油浸石棉绳，适用于蒸汽温度450度、压力6.0MPa以下的阀门。
b)橡胶石板绳，适用于蒸汽温度450度、压力6.0MPa以下的阀门。
C)石墨石板绳，石板绳上渗有石墨粉，可用于450度以上的温度，压力可达16.0MPa，一般使用于高压蒸汽上。
d)聚四氟乙烯，这是一咱目前使用较广的、特别是腐蚀性介质上的填料，温度不得超过200度，一般采用压制或棒料车制而成。
e)波型填料，是以多层同心圆金属波纹片组成正方型截面，在模具中压制成型，每个波谷中填充由石棉纤维纺成的石棉线，填料环的外表面涂鳞状石墨。
波型填料的金属片可用不锈钢、铜、铅组成，分别适用于600度以下的各温度级，是目前推荐采用的新型填料。
f)柔性石墨，是由于然石墨经过特殊化学处理、热处理加工而成的。
它保持了天然石墨良好的耐腐蚀性、耐高温、耐高压、耐辐射，优良的导热、导电性能。
柔性石墨的使用温度范围为：在非氧化性介质中使用温度为－200～1600度；在氧化性介质中(一般工况)－200～700度；在强氧化性介质中为小于等于400度。
柔性石墨有好的耐蚀性能，但在浓度大于95%的硝酸中、浓度大于96%的硫酸+硝酸中以及浓度大于95的硫酸中不可使用。
高压角阀填料密封失效原因及结构改进
高压角阀填料密封失效原因及结构改进1 现状和存在的问题在大化肥装置高压角阀是尿素工艺装置上相当重要的阀门，这类阀门承受的工况复杂、压力高、温度高、工艺介质腐蚀性强等。
出现故障的频率大，我公司在大修开车运行不久就发生泄漏，特别是在近几年，大修后运行不久其填料密封就发生泄漏。
虽然我们在历年的检修中用过不同的填料材质和不同的结构形式都不是很理想。
为此，我们对高压角阀结构及原理进行分析，希望找出密封失效的原因和改进办法，确保阀门无泄漏运行。
2 高压角阀填料结构及密封原理阀杆的开启由手轮转动，通过蜗轮蜗杆带动传动机构将推力作用在阀杆上，阀杆克服一部管道内介质反力，阀杆头部圆锥面和阀座相接触，产生接触应力，当比压达到一定值时，实现密封，而阀杆与外界的密封，采用填料盖压紧V形填料实现密封。
填料的组装图如图1，V形填料的结构如图2，V形填料的凸面尖角度为105°凹面角度90°，填料的安装按图1所示逐一安装到位，因此，对V型填料的加工要求和安装要求都较高，如果加工时V形填料组的内、外径不一致，凸面尖角直径与凹面尖角直径不一致，在安装填料方法不当等，在压紧填料时会是填料受力及力中心发生偏移，导致填料受力不均，导致填料唇部变形不一致，使唇尖的接触应力不一致而发生泄漏。
1－上压环填料 2－V形填料 3－下压环填料图1 填料改造前组装示意图图2 V形填料改造前示意图3 填料密封失效原因分析通过对角阀泄漏分析发现，填料没有损坏，打开填料腔，拆出填料观察发现，所有的V形填料唇边均有不同程度的变形和磨损，。
填料的安装方法正确，从V形填料特征来，整个填料密封失效是由于预紧力不合适，且泄漏之前在填料腔内的V形填料已有蠕动发生。
也有个别情况是阀杆磨损、腐蚀造成泄漏的。
我们认为有三种情况导致填料失效过快而发生泄漏，一是初始预紧力过大，二是填料的加工误差，三是填料安装方法不当。
一般来说，填料加入填料函以后，通过压盖对填料施加压力，使填料产生径向形变与阀杆紧密接触产生密封力，如果安装过程中用力不均，使填料与阀杆的接触不均匀甚至没有接触，容易造成阀门填料泄露。
阀门的密封设计范文
阀门的密封设计范文首先，阀门的密封材料选择是密封设计的重要部分。
常见的阀门密封材料有橡胶、金属和填料等。
橡胶材料适用于低压和低温条件下的密封，而金属材料适用于高压和高温条件。
填料密封则是通过在阀门密封部位填充填料来实现密封效果。
密封材料的选择应根据流体介质、工作条件和使用要求进行合理的选择。
其次，阀门的密封结构设计是关键。
常见的阀门密封结构有平面密封、球面密封、锥面密封和螺纹密封等。
平面密封适用于一般流体介质，球面密封适用于高温和高压条件，锥面密封适用于高温和低压条件，螺纹密封适用于特殊要求的环境。
在密封结构设计中，还需要考虑阀座与阀瓣的匹配度和周围环境的影响，以确保良好的密封效果。
第三，阀门的密封面设计是决定密封质量的关键因素。
阀门的密封面设计包括阀门阀杆与填料之间的密封和阀瓣与阀座之间的密封。
阀杆与填料之间的密封通常使用填料密封，填料应选用适当的压缩性、耐磨性和耐腐蚀性的材料。
阀瓣与阀座之间的密封包括点密封和线密封两种形式，点密封通过在阀瓣和阀座接触面上设置多个小点来实现，线密封通过在阀座上设置密封线来实现。
密封面设计应确保密封件与密封面之间的接触质量，以防止泄漏。
另外，对于一些特殊要求的阀门，还需要考虑阀杆密封、填充密封和弹性密封等方面的设计。
阀杆密封主要是通过阀杆与填充之间的填充物来实现密封，填充物应具有一定的耐磨性和耐腐蚀性。
填充密封适用于一些高温和高压条件下的阀门，其密封效果是通过填充物在高温和高压环境下的膨胀来实现的。
弹性密封是一种利用弹性材料的变形来实现密封的方法，常用于蝶阀等应用。
总之，阀门的密封设计是确保阀门正常工作和防止泄漏的关键因素。
在密封设计中，需要根据阀门的工作条件、介质性质和使用要求等因素进行科学合理的选择，以确保阀门具有良好的密封性能。
同时，密封面、密封材料和密封结构也是密封设计的关键要素，需要重点考虑，以确保阀门的密封效果符合要求。
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QT 1.2 d F h1Z1Pf
其中：
h1 －单圈填料与阀杆接触的高度 ；
－填料圈数； Z1
f －填料与阀杆的摩擦系数，约为0.05～0.1
10-2 填料装置的强度计算
三、填料与阀杆的摩擦力计算
3.橡胶Ｏ型圈的摩擦力：
Zqmf f QT dbm
其中： d －Ｏ型圈内径； －型圈与阀杆接触的宽度，取断面半径的； bm Z －Ｏ型圈个数； 4 0.6P q mf qmf －密封比压，按下式计算：
10-1 填料密封结构
一、压紧螺母式
填料压盖用带有螺纹的压紧螺母来压紧，或者 填料压盖与压紧螺母制成一体， 优点是外形尺寸小，压力均匀，但只适用于小 口径的阀门。
10-1 填料密封结构
二、压盖式
填料压盖用双头螺栓、T形螺栓、活节螺栓来压 紧。
10-1 填料密封结构
二、压盖式
填料压盖用双头螺栓、T形螺栓、活节螺栓来压 紧。
M1 W 1 [ W ] W1
1 2 W b h M1 l1 1 1 1 6 2 D l1 l2 2
QyT
QyT 0.785(D d )qT
2 2
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的压盖的内径;
-石棉绳填料的最大轴向比压系数，根据和查下表。
[－材料的许用剪应力。 ]
10-2 填料装置的强度计算
三、填料与阀杆的摩擦力计算
－阀杆直径； dF －填料宽度。 bT
1.石棉填料的摩擦力： QT d F bT P 其中： －系数，按下表选取；
10-2 填料装置的强度计算
三、填料与阀杆的摩擦力计算
2.聚四氟乙烯成型填料的摩擦力 ：
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
1.填料压盖
Ｂ.Ⅱ－Ⅱ断面的弯曲应力为： 对于钢制 W I 2 2 h2 y2
h2 2 ( D d ) h12 (b2 D) y2 2[h2 ( D d ) h1 (b2 D)] 1 I 2 [(b2 d ) y23 ( D d )(h2 y2 )3 3 (b2 D)( y2 h1 )3 ]
f －橡胶Ｏ型圈与阀杆的摩擦系数，取0.80。
bm
阀门新技术
阀门在机械产品中所占比重较大。据国外工业发 达国家统计，阀门的产值超过压缩机、风机和水 泵三者的总和，约占整个机械工业产值的5％。 据有关资料表明，一座现代化的大型石油化工联 合企业，需要十几万台各种阀门，用于阀门的投 资约占设备总投资的8％—10％。 近年来，我国的阀门产品与国外先进水平的差距 在逐渐缩短，但总体水平还偏低，尤其是外观质 量，与国外先进水平差距较大，大部分产品只相 当于80年代初的国际水平。
阀门新技术
国外阀门研究机构对阀门的设计与基础理论、新 材料、新工艺、产品性能、可靠性和标准化的研 究十分重视。国外阀门的科研特点如下： 1. 试验研究与新产品开发密切结合。 2. 内部研究课题与引进国外技术密切。 3. 重视高新技术在阀门上的应用研究。 4. 重视高参数和特殊工况用阀门的试验研究。 5. 重视阀门基础理论的研究工作。 6. 重视现场试验与改进工作。
铁阀门上。
10-2 填料装置的强度计算
一、填料孔的主要尺寸参数
填料孔的直径与填料宽度有关，而填料宽度bT:
bT (1 1.6) d F
其中dF为阀杆直径(mm)。 填料函的内径:
D dF 2bT
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
1.填料压盖
A.Ⅰ-Ⅰ断面的弯曲应力为：
第八章 阀杆的填料密封
10-1 填料密封结构 10-2 填料装置的强度计算
10-1 填料密封结构
填料密封是为了防止介质从移动的阀杆和阀盖 的间隙内产生渗漏。 填料材质与填料密封结构的好坏是保证阀门在 阀杆密封处不产生外漏的重要条件之一。 填料密封结构(俗称填料函)一般由填料压盖、填 料、填料垫等零件组成。 结构的选择取决于阀门的工作条件，阀门本身 的结构和填料的材质，通常有以下几种:
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
1.填料压盖
Ｂ.Ⅱ－Ⅱ断面的弯曲应力为： 对于铸铁： W2 I 2 y2
h2 2 ( D d ) h12 (b2 D) y2 2[h2 ( D d ) h1 (b2 D)]
1 I 2 [(b2 d ) y23 ( D d )(h2 y2 )3 3 (b2 D)( y2 h1 )3 ]
qT -压紧填料所必须施加于填料上部的比压。qT P
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
1.填料压盖
Ｂ.Ⅱ－Ⅱ断面的弯曲应力为：
W 2
M2 QyT 2
M2 [ W ] W2
(l2
DP
) DP
Dd 2
I2 对于铸铁： W2 y2
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
1.填料压盖
Ｃ. Ⅲ－Ⅲ断面的弯曲应力为：
W 3
QyT
M3 [ W ] W3
DP M3 l3 l3 l2 2 2 1 2 W3 b3 h3 6
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
2.活节螺栓(或T型螺栓)
10-1 填料密封结构
三、波纹管式
a为带有液压成形波纹管的密封装置， b为带有叠片式波纹管的密封装置。
10-2 填料装置的强度计算
a为压紧螺母式，适用于PN≤16MPa小口径、特别是 锻造的阀门。 b为带孔压盖式，适用于PN≤2.5MPa的铸铁阀门上。 c为开口压盖式，适用PN≤1.6～16MPa的钢和球墨铸
螺栓的拉应力为：
L
QyT 2 Fl
[ L ]
其中： Fl －单个螺栓的断面积，查表可得； [ －螺栓材料的许用拉应力，查表可得。 L]
10-2 填料装置的强度计算
二、填料装置主要零件的强度校验
3.销轴
销轴的剪应力为：
QyT
dS
2
[ ]
其中： d S －销轴直径 ；