阀杆填料结构分析

调节阀阀杆填料密封结构的分析与研究无论在什么时候调节阀都不允许有外漏现象，而外漏的主要途径之一是介质从阀杆处外泄，为防止上述情况.的发生，一般采用填料密封，即在阀杆处用填料函密封，如图1所示。其密封原则是根据使用工况，填料4在压盖2的压力作用下，产生一定的径向力，使其紧密与阀杆1和阀盖3接触，从而防止液体或气体等介质外泄。1填料密封主密封压力的计算如上所述，通过拧紧压盖2上的螺栓，对填料函（即阀盖）3内的填料4进行轴向压缩，填料的塑性使其产生径向力，并与阀杆1紧密接触。同时，填料中添加的润滑剂被挤出，在接触面间形成油膜。由压力分布示意图于接触状态不均匀，接触部位出现边界润滑状态，未接触的凹部形成小油槽，有较厚的油膜。当阀杆1与填料4有相对运动时，接触部位与不接触部位组成了不规则的迷宫，阻止了介质的泄漏。图］填料密封结构与填料压力分布示意图为保证填料密封的可靠性，必须保证填料对阀杆的径向压力，即主密封压力。根椐填料密封时的压力分布理论分析和各种填料设计的性能测试，得出填料的径向压力，即主密封压力计算式：pr=或凡广号溢*冲｝（1）式中Pr为填料径向压力（MPa）；P0为填料压盖处轴向压力（MPa）；K为填料压力比'（又称应力系数）；d1为阀杆直径（mm）；d0为填料函孔径（mm）；s为填料深度（mm）；如为填料与阀杆间的动摩擦因数；&为填料与填料函间的静摩擦因数。填料压力比是填料径向压力与轴向压力之比，是确定填料高度的一个重要因素。应力系数K取决于轴向压力，如图2所示。

5id15对句J?轴向压方尸沏Pm图2琪料压力比苴与轴向压为P关系.填料密封时的压力分布情况如图1所示，可见，填料最大径向压力Prmax在填料4与压盖2接触处，随着填料4高度的增加，径向压力Pr按指数规律降低，所以最小径向应力P曲n在填料4与垫片5接触处。为避免此处发生泄漏，根椐式（1），计算得到pmin，该值应大于等于阀门内部介质压力4。2填料密封分析rmm|对填料密封的有效密封条件是采用适当的填料函形式和填料，分述如下。2.1填料的选择对填料的要求是要有一定的塑性，在轴向压力的作用下能产生一定的径向压力，要有抵抗温度变化的能力，有抗蠕变，抗松驰等能力。此外，还要有足够的化学稳定性，抗氧化能力，不污染介质，不被介质泡涨，不腐蚀阀杆，摩擦因数小。且在阀杆有少量偏心时，填料应有足够的浮动弹性。填料本身应制造简单，填装方便。目前使用的填料一般有石棉石墨填料、柔性石墨填料和聚四氟乙烯填料。其特性及应用场合见表1。表1填料输封傲采用的填料七其特性项目埴料材料应用场合石棉石墨盘根石墨的自润滑性能利酎度性好薯封性好刷造简单:m用于疥质温度响］侦压力＜6MPa的工况域用F工战条忤为？伽侦有很野的自润滑性具有减16MPa或100Ca4MPa聚雌麟卷性和高酎磨性，佬学幕定成凹Ea10MPa的阀门：性好不裁附性蜉.叫用于卷种酸球等腐蚀牲使用压力＜32MFa,在非有很蚪的耐磨性和自润滑础性介质中，使用温度-200-1600日在氧化性介质中，使用温度为-200-700G在强轧化柔性石墨性，胴温和低温州#性、不祢堰性忧于石棉城料,性弁质中＜400022填料密封中摩擦力的影响据主密封压力公式（1），如果如+也（d0/d1）=0,则填料顶部施加的轴向压力P0能均匀地传递到整个填料深度而没有任何衰减。但由于摩擦的存在，径向压力Pr随着与压盖2距离的增加而减小。摩擦越大，径向应力Pr衰减得越厉害，所以摩擦因数如和临应尽可能小。此外，d0/d］总大于1，所以在减小应力衰减的作用上，临比如更重要。阀杆1表面和阀盖3内孔表面粗糙度对阀杆处的密封和磨损至关重要。阀杆1与阀盖3内孔的表面粗糙度应尽可能小，一般阀杆表面RaM0.8四m，阀盖3内孔Ra<1.6^mo2.3填料函内孔直径与填料截面宽度根据填料密封主密封压力方程式（1），填料函孔径和阀杆直径的比值d0/d1，也影响着径向压力Pr的大小。而对于不同的阀杆直径1，填料的截面宽度S=（d0-d1）/2,存在一个得到最佳密封性能的范围，一般经验公式取S=（1.2〜1.5）1".，即d0=（2.4〜3.0）-1:2.4填料的选择与安装填料的选择或安装不合理，同样可以导致阀杆密封泄漏，为确保填料密封性能，应采用以下措施：1）除硝酸、浓硫酸等强氧化性介质外，可选用柔性石墨，并在柔性石墨上部及下部均使用一圈石棉编制绳。该种密封填料可增加填料强度，并可防止填料挤出，增加填料密封的密封性。2）阀门解体后，最好装入不切口的整环盘根（即图1中的填料4）。因种种原因而必需装入切口盘根时，盘根接头切口应切成45°，各层接头应错开180°，且填料压盖2不得倾斜，并留有足够的再压余量，使整个填料组件4被压缩30%。填料压盖2上的压套压入填料函的深度为其高度的1/4〜1/3。3）高温高压阀门应控制填料压盖螺栓转矩，若螺栓与螺母均处于洁净良好的润滑状态时，可以