填料的結(jié)構(gòu)型式極其繁多，這里僅就球閥上常用的軟質(zhì)密封填料和成型填料作簡要介紹。

（1）軟質(zhì)密封填料

軟質(zhì)密封填料的基體材料有石棉纖維、氟纖維和碳素纖維等。各種石棉填料已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按JB1712-91《石棉填料》選用。

氟纖維和碳素纖維填料制品的規(guī)格及用途見表3-10。

軟質(zhì)密封填料函的典型結(jié)構(gòu)如圖3-34b和圖3-35a所示，壓蓋將軟質(zhì)填料軸向壓緊，使它產(chǎn)生徑向彈塑性變形而達(dá)到密封。軟質(zhì)密封填料磨損快，需經(jīng)常擰緊填料壓蓋螺栓或更換填料。

（2）成型填料

成型填料系以橡膠、工程塑料等彈塑性材料為原材料，采用模壓成型或車削加工制成的各種環(huán)形密封圈。模壓成型法生產(chǎn)效率高、節(jié)省材料，因此成本低，適宜于大批量生產(chǎn)。車削成型法雖然生產(chǎn)效率低，但產(chǎn)品尺寸精度高，適合于密封要求嚴(yán)格或小批量生產(chǎn)的場合。成型填料結(jié)構(gòu)緊湊，密封性能好，品種規(guī)格齊全，適用范圍廣，因此在球閥上應(yīng)用*普遍。

成型填料結(jié)構(gòu)型式繁多，但用于球閥閥桿密封則以O(shè)形密封圈和V形密封圈為多。

1）O形密封圈

是一種常用的密封元件，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：①密封部位結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝；②密封性能好；③運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦轉(zhuǎn)矩小；④密封件及溝槽尺寸己標(biāo)準(zhǔn)化，選用和購買方便；⑤具有雙向密封性能，既可用于靜密封，也可用于動(dòng)密封；⑥使用壽命長。因此，在球閥上得到廣泛應(yīng)用，除作為填料函密封外，球閥用氣動(dòng)裝置的活塞、活塞桿以及閥體中法蘭、彈性閥座等處也常用它作密封件。

O形密封圈屬于擠壓密封，因此，壓縮量大小將直接影響其密封性能和壽命。對于橡膠O形密封圈，預(yù)壓縮量一般為14%～15%。O形密封圈則靠預(yù)壓縮在密封面上產(chǎn)生初始接觸壓力而獲得預(yù)緊密封效果。工作時(shí)由于流體壓力的作用，促使密封圈進(jìn)一步變形，加大密封面的接觸壓力，從而增強(qiáng)了密封效果。這就是O形密封圈的所謂自封作用（圖3-45）。O形密封固的缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)摩擦轉(zhuǎn)矩大。

圖3-45 O形密封圈的自封作用

a）預(yù)壓縮狀態(tài)

b）工作狀態(tài)的自封作用，無滲漏條件為 Pm≥P

O形密封圈一般采用硬度為HS75～80的橡膠制造。對于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)則采用氟橡膠或氟塑料制造，或在橡膠O形密封圈上用等離子噴涂法涂上一層氟塑料，也可以在橡膠O形密封圈外面包上一層帶缺口的聚四氟乙烯空心管，這樣既可以保持普通橡膠的良好彈性，又可以使它具有強(qiáng)的耐腐蝕性。

圖3-46 O形密封圈的安裝溝槽形式

O形密封圍的安裝溝槽根據(jù)使用工況及安裝位置，可作成各種型式。球閥用動(dòng)密封多用圖3-46a所示的矩形槽；靜密封多采用圖3-46b所示的梯形槽。O形密封圈密封的孔與軸之公差配合可參照表3-2選取。O形密封圈的規(guī)格及溝槽尺寸可按GB1235-76《0形橡膠密封圈》的規(guī)定選取。

裝拆O形密封圈時(shí)，為避免表面損傷，在金屬件端部應(yīng)有15～30°的導(dǎo)入角，其結(jié)構(gòu)和尺寸可參見圖3-47和表3-3。

圖3-47 O形密封圈的安裝導(dǎo)入角

圖3-48 O形密封圈通過橫孔的倒角或倒圓

當(dāng)O形密封圈通過橫孔時(shí)，應(yīng)倒角或倒圓（圖3-48）；當(dāng)通過螺紋或銳角時(shí)，應(yīng)做一個(gè)薄壁套筒套著螺紋部分（圖3-49）；或者用布帶、薄膜塑料帶纏在螺紋部分?？傊?，安裝時(shí)，決不能損傷密封圈的工作表面，以免影響密封效果。

圖3-49 用薄壁套筒安裝O形密封圈

O形密封圈密封對與其相配的密封零件表面粗糙度要求較高。降低表面粗糙度的目的在于減小摩擦力，延長密封圈的使用壽命。但表面粗糙度也不能過低，否則除加工困難外，還會(huì)出現(xiàn)將潤滑油膜擦去的現(xiàn)象（當(dāng)表面粗糙度低于RaO.05µm時(shí)），反而加大摩擦，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，會(huì)因摩擦生熱而加速密封圈的磨損。因此，對于靜密封零件，一般取Ra3.2µm和Ral.6µm；對于動(dòng)密封零件，一般取RaO.8～0.2µm。

2）V型填料

圖3-50 V形填料的自密封作用

屬于唇形密封，在流體壓力作用下，具有自密封作用，即密封圈工作時(shí)，借流體壓力撐開密封唇而達(dá)到密封。一旦建立起初始密封，其密封比壓將隨著壓力的升高而增加，并保持其密封性能不變。這可用圖3-50所示比壓力分布圖加以說明：q_o為預(yù)緊產(chǎn)生的徑向比壓，q_p為流體壓力產(chǎn)生的徑向比壓力，q表示總的徑向比壓。總的密封比壓可表示為：q=q_o+q_p。上式表明，不管流體壓力如何升高，總的密封比壓始終比流體壓力高，因而能保持其密封狀態(tài)。

對V型填料自密封的進(jìn)一步要**在無預(yù)緊應(yīng)力狀態(tài)下仍能保持其密封性能。它的實(shí)際意義是填料經(jīng)長期使用后，由于變形和磨損使預(yù)緊力消失而改變了密封狀態(tài)。對于V型填料，在受流體壓力作用后，下填料將推動(dòng)中填料起密封作用的唇部產(chǎn)生大于流體壓力的徑向比壓，使唇部能自動(dòng)貼緊閥桿和填料箱內(nèi)壁，當(dāng)產(chǎn)生的徑向比壓足夠大時(shí)，就能達(dá)到良好的密封。因此，在使用過程中，V型填料不必像軟質(zhì)填料那樣，要經(jīng)常擰緊填料壓蓋。

試驗(yàn)表明，V型填料的斷面形狀直接影響其密封效果。不同的斷面形狀，適用于不同的流體壓力，在實(shí)際使用中，一般設(shè)計(jì)成高、中、低壓三種型式，詳見表3-4。

聚四氟乙烯及填充聚四氟乙烯V型填料規(guī)格尺寸見JB1714-81～1716-81《閥門用聚四氟乙烯V型填料》。

V型填料一般成套使用，每套由上填料a）、中填料b）、下填料c）組成，其結(jié)構(gòu)如表3-4所示。每套填料中，上填料和下填料各一只，中填料的數(shù)量根據(jù)工況條件及使用要求確定。一般說來，中填料的數(shù)量越多，密封性能越好，其使用壓力也越高，但摩擦阻力隨之增加。圖3-51為V型填料的使用個(gè)數(shù)與摩擦阻力及介質(zhì)滲漏量的關(guān)系。在實(shí)際使用中，中填料一般都采用2～4只（圖3-51）。

圖3-51 V形填料中填料的使用個(gè)數(shù)與摩擦阻力和滲漏量的關(guān)系

a） 使用個(gè)數(shù)與摩擦阻力的關(guān)系

b） 使用個(gè)數(shù)與滲漏量的關(guān)系

1-壓力為21MPa時(shí) 2-壓力為0時(shí)

V型填料工作時(shí)，由于上填料與閥桿和填料箱相配合并起導(dǎo)向作用，所以要求有較高的尺寸精度，并且V型槽角度a₄應(yīng)與中填料的a₃完全相吻合或稍小。下填料的夾角a₁應(yīng)比中填料V型槽的角度a₂稍大，當(dāng)壓緊和受力時(shí)能使中填料的唇部撐開，以增加密封性能。為使流體壓力能充分地作用到中填料的受壓面上以撐開密封環(huán)唇部，下填料與閥桿和填料箱側(cè)壁之間應(yīng)具有c=0.25～O.4mm的間隙（如圖3-52所示）。對于聚四氟乙烯V型填料，由于易變形，在溫度和壓力較高的情況下，可能從徑向間隙C中擠出，因此，設(shè)計(jì)時(shí)C值盡可能選得小些，一般取0.1～O.15mm。

圖3-52 V型填料密封中的下填料

V型填料對閥桿表面的粗糙度要求較低，一般為Ra1.6～0.8µm。

V型填料雖然屬于自緊式密封，但實(shí)際上仍然采用機(jī)械壓緊，特別是低壓或真空場合。