阀杆的填料密封
ktm球阀阀杆填料密封形式
ktm球阀阀杆填料密封形式
KTM球阀阀杆填料密封形式通常采用填料密封。
填料密封是
指在阀杆与阀体之间使用填料材料进行密封，防止介质泄漏。
在KTM球阀中，通常使用的填料材料有PTFE（聚四氟乙烯）和GRAPHITE（石墨）。
这些填料材料具有良好的密封性能
和抗腐蚀性能。
填料密封的工作原理是，通过将填料材料环绕在阀杆上，并在阀体和阀盖之间施加一定的压力来实现密封。
当阀杆旋转时，填料材料会在阀杆和阀体之间形成一个密封层，防止介质泄漏。
填料密封形式的优点是密封性能较好，可以适用于高温、高压和腐蚀介质。
缺点是需要定期维护和更换填料材料，以保证阀门的密封性能。
总的来说，KTM球阀阀杆填料密封形式是一种常用的密封方式，适用于多种工况和介质。
阀门的密封形式
阀门的动密封、静密封形式阀门的动密封、静密封形式如何解决的密封问题不可忽视，因为阀门的跑、冒、滴、漏现象，绝大部分发生在这里。
下面我们将讨论阀门的动密封、静密封的问题。
1、动密封阀门的动密封，主要是指阀杆密封。
不让阀内介质随阀杆运动而泄漏，是阀门动密封的中心课题。
1）填料函形式目前，阀门动密封，以填料函为主。
填料函的基本形式是：（1）压盖式这是用得最多的形式。
同一形式又能许多细节区别。
例如，从压紧螺栓来说，可分T形螺栓（用于压力≤16公斤/平方厘米的低压阀门）、双头螺栓和活节螺栓等。
从压盖来说，可分整体式和组合式。
（2）压紧螺母式这种形式，外形尺寸小，但压紧力受限制，只使用于小阀门。
2）填料填料函内，以填料与阀杆直接接触并充满填料函，阻止介质外漏。
对填料有以下要求：（1）密封性好；（2）耐腐蚀；（3）磨擦系数小；（4）适应介质温度和压力。
常用填料有：（1）石棉盘根：石棉盘根，耐温和耐腐蚀性能都很好，但单独使用时，密封效果不佳，所以总是浸渍或附加其他材料。
油浸石棉盘根：它的基本结构形式有两种，一种是扭制，另一种是编结。
又可分圆形和方形。
（2）聚四氟乙烯编织盘根：将聚四氟乙烯细带编织为盘根，有极好的耐腐蚀性能，又可用于深冷介质。
（3）橡胶O形圈：在低压状态下，密封效果良好。
使用温度受限制，如天然橡胶只能用于60℃。
（4）塑料成型填料：一般做成三件式，也可做成其他形状。
所用塑料以聚四氟乙烯为多，也有采用尼龙66和尼龙1010的。
此外，使用单位根据自己的需要，常常探索各种有效的填料形式。
例如，在250℃蒸气阀门中，用石棉盘根和铅圈交替迭合，漏汽情况就会减轻；有的阀门，介质经常变换，如以石棉盘根和聚四氟乙烯生料带共同使用，密封效果便好些。
为减轻对阀杆的磨擦，有的场合，可以加二硫化钼（M0S2）或其他润滑剂。
目前，对新颖填料，正进行着探索。
例如用聚丙烯腈纤维经聚四氟乙烯乳液浸渍，又经预氧化后，在模具中烧结压制，可以得到密封性能优异的成型填料；又如用不锈钢薄片与石棉制成波形填料，可耐高温、高压与腐蚀。
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。
填料密封材料分类及性能
填料密封材料分类及性能填料密封广泛应用于离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机和船舶螺旋桨的转轴密封，活塞泵、往复压缩机、制冷机的往复运动密封，以及各种阀门阀杆的旋转密封。
按所用填料的弹性，填料密封可以分为软填料密封和硬填料密封两大类。
软填料密封所用的填料主要有绞合填料、编结填料、塑性填料、金属填料以及各种截面形状的成型填料。
一、绞合填料与编结填料1．麻填料麻的纤维粗，摩擦阻力大，但在水中纤维的强度增加，柔性更好，对轴的磨损较石棉轻，因而可用于一般淡水、工业水及海水的密封。
麻填料不耐化学品，耐热性也较差。
2．棉填料棉纤维比麻纤维软，但是与麻相反，它在水中会变得较硬，而且会膨胀。
因此摩擦阻力较大。
棉填料不耐化学品，但对氨水和氢氧化钠碱溶液的适应性都不亚于石棉。
棉填料可用于食品、果汁、浆液等洁净物质的密封。
3．油浸石棉填料由于石棉具有柔性好，耐热性优异，强度大，耐酸碱和多种化学品以及抗磨损等一系列优点，很适合作密封填料。
它的唯一缺点是干结后有渗透泄漏。
但因其纤维很细，比面积（单位质量的纤维表面积）大，浸渍油脂和其它润滑剂后能防止渗透泄漏，并能保持良好的润滑性，所以仍是一种价廉物美的密封填料。
其耐热度一般在500℃左右。
4．聚四氟乙烯浸渍石棉填料经四氟乙烯浸渍的石棉填料能耐酸耐碱及多种化学品，使用温度范围在-200~+260℃之间，摩擦系数小，且不会因pv值（压力与线速度的乘积）过高而使润滑剂流出，因而有稳定的密封性能和较长的使用寿命，广泛用于化工部门的搅拌机、反应槽等转轴的密封和活塞泵、压缩机往复活塞杆式的密封。
但需要比其他填料更大的压紧力。
5．聚四氟乙烯纤维填料聚四氟乙烯纤维填料编结填料是一种新填料，它除具备密封所必需的良好特性性，还能与特种润滑剂相配合，避免渗透泄漏。
它几乎能耐一切化学品。
其缺点是导热率低，热膨胀大，当圆周速度超过3.5m/s，密封部位温度超过200℃时，会出现粘轴现象，使用时应注意。
二、塑性填料塑性填料是经模具制成型的填料，根据轴径大小制成环状，有绵状和积层两种型式。
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。
深海阀门阀杆填料密封结构的研究与设计
响 阀门的使 用寿命。
的流体控制装置，被大量应用于水下采油树、水下管
汇 、水下油 气输送 管道等水下生产 系统 中。深海领域 的 特殊 工况给 水下阀门提 出了更高的密封性要 求。填料 作 为 阀门密封 的一部分 ，在 阀门的密封 中起着 至关重要的
作用。
‘
Ｌ
二．常规阀门的阀杆填料密封形式
僦
能 源化 Ｉ （ 二）
【 摘 要】通过对常规阀门几种不同阀杆填料密封结构的分析，然后针对深海的特殊工况，设计 出了满足内外受压的深海工况的多重密封的阀杆填料密 封结构，为水下阀门的密封提供可靠保障。
【 关键词】 深海阀门 填料密 封 泄漏 弹性 密封
深海阀门阀杆填料密封结构的 研究与设计
目前 ，常规 的 阀门 的阀杆 密封 多采 用填 料 密封 ，
、
、
— — — 一
誉 摹 １ ／
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图１ 单层填料密封
如：浸油盘根、柔性石墨、四氟成型填料等。现就几种
密封形式简单作 以分析对 比如下 。 Βιβλιοθήκη ２ ． 弹簧补偿式填料密封
如 图２ 所 示 ，有弹 簧 的单 层 填料 函 及Ｖ形 自密封
吴 忠仪 表 有 限责 任公 司 （ 宁夏
中海 油研 究 总院 （ 北京
７ ５ １ １ ０ ０ ） 吴巧 梅
郭宏
常 占东
洪毅
刘 少波
李 虎 生
１ ０ ０ ０ ２ ７ ） 闰嘉钰
一
前言
压 紧力 ，就会使 阀杆的扭矩加大 ，加重 阀杆 的磨损 ，影
随 着深 海 油气 层的 不断开 发 ，水下 阀 门作 为重要
ｌ
ｌ
阀门密封h
阀门密封h
阀门的密封是指阀门在关闭状态下，防止介质泄漏的能力。
阀门的密封性能对于阀门的正常运行和介质的控制至关重要。
阀门的密封通常包括以下几种类型：
金属密封：金属密封是通过金属与金属之间的接触来实现密封，通常用于高压、高温或腐蚀性介质的阀门。
弹性密封：弹性密封是通过弹性材料（如橡胶、聚合物等）来实现密封，通常用于低压、常温下的阀门，例如普通自来水阀门。
填料密封：填料密封是通过填充在阀杆与阀门体之间的填料（如软填料、润滑脂等）来实现密封，常见于旋塞阀、闸阀等。
法兰密封：法兰密封是通过法兰连接面之间的垫片来实现密封，适用于阀门的法兰连接部分。
选择适合的阀门密封类型需要考虑介质特性、压力温度等因素，并且密封性能的好坏对阀门的安全和节能性能都有很大的影响。
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：
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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
I2 y2
y2
h22 (D d ) h12 (b2 2[h2 (D d ) h1(b2
D) D)]
I2
1 3
[(b2
d ) y23
y2 )3
(b2 D)( y2 h1)3]
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：
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
W2
h2
I2
y2
y2
h22 (D d ) h12 (b2 2[h2 (D d ) h1(b2
D) D)]
I2
1 3
[(b2
d ) y23
(D
QyT
dS2
[ ]
其中： dS －销轴直径 ；
[－ ]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
1.石棉填料的摩擦力： QT dF bT P
其中： －系数，按下表选取；
－d F阀杆直径；
－bT填料宽度。
10-2 填料装置的强度计算
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。
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。
阀门新技术
随着科学技术的不断发展，国内阀门产品市场，也在向高技术含量、 高参数、耐强腐蚀、高寿命方向发展。根据对国内外阀门技术的分析 和国内外阀门市场需求的分析，得出近年来各行业用阀及阀门行业高 新技术发展趋势及投资方向，如下：
1.石油、天然气井口装置用阀 2.石油、天然气长输管线用阀 3.核电用阀 4.海洋石油用阀 5.冶金系统用阀 6.氧化铝工业用阀 7.大型化工成套装置用阀 8.石化、电力用阀 9. 环保用阀 10.城建用阀
QT dbm Zqmf f
其中： d－Ｏ型圈内径；
bm－型圈与阀杆接触的宽度，取断面半径的；
Z－Ｏ型圈个数；
qfmf－－密橡封胶比 Ｏ压型，圈按与下阀式杆计的算摩：擦q系mf 数4， 0b取.m6P0.80。
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％。
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 ：
QT 1.2 dF h1Z1Pf
其中： h1 －单圈填料与阀杆接触的高度 ；
－Z1填料圈数；
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：
d )(h2
y2 )3
(b2 D)( y2 h1)3]
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
M3 W3
[W ]
M3
QyT 2
l3
l3
l2
DP 2
W3
1 6
b3h32
10-2 填料装置的强度计算
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
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
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) dF
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：
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:
10-1 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。
二、填料装置主要零件的强度校验
2.活节螺栓(或T型螺栓)
螺栓的拉应力为：
L
QyT 2Fl
[ L ]
其中： Fl －单个螺栓的断面积，查表可得；
[－L ]螺栓材料的许用拉应力，查表可得。
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：
W1
M1 W1
[W
]
M1
QyT 2
l1
W1
1 6
b1h12
l1
l2
D 2
QyT 0.785(D2 d 2 )qT
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
其中：d -填料压盖的内径;
qT -压紧填料所必须施加于填料上部的比压。qT P
。 -石棉绳填料的最大轴向比压系数，根据和查下表
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 W2
[W ]
M2
QyT 2
(l2
DP )
DP
D 2
d
对于铸铁： W2
I2 y2
10-2 填料装置的强度计算