一般說來，閥門閥桿與填料以及法蘭與墊片之間產(chǎn)生外漏所造成的後果，往往比閥座的內(nèi)漏更嚴(yán)重。在石油、化工、電站等工業(yè)部門，閥門的外漏不但造成原材料及能源的浪費，還會汙染環(huán)境，傷害農(nóng)業(yè)，甚至引起火災(zāi)、爆炸、中毒等危害生命**的事故，給國民經(jīng)濟造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，閥門的外漏情況如何，是文明生產(chǎn)和**生產(chǎn)的重要際誌，也是衡量一個國家工業(yè)生產(chǎn)管理水平和技術(shù)進(jìn)步程度的一個尺度。

本節(jié)僅就球閥常用的幾種填料函密封和法蘭密封結(jié)構(gòu)以及密封結(jié)構(gòu)的特點與用途作簡要介紹。

一、填料函的密封結(jié)構(gòu)

閥桿密封有填料密封和無填料密封之分。波紋管及膜片密封屬於無填料密封，與填料密封相比，其優(yōu)點是密封性能可靠，隻要密封元件冇有發(fā)生（疲勞）破裂，即可作到**不漏；缺點是密封件製造較困難，成本高，而且使用過程中一旦破裂，滲漏十分嚴(yán)重，因此在使用無填料密封時，往往還要加一道填料密封。對於球閥，閥桿隻作旋轉(zhuǎn)運動，采用波紋管及膜片密封更困難，故僅在特殊場合才予應(yīng)用。填料函密封雖不及無填料密封可靠，但由於結(jié)構(gòu)簡單，加工製造方便，價格低廉，因此在球閥上使用*普遍。

1.填料函密封的結(jié)構(gòu)型式

填料函由填料箱、填料和填料墊以及填料壓緊機構(gòu)等組成。填料箱設(shè)置於閥體或閥蓋（頂裝式球閥）上，起容納填料作用。對於球閥，根據(jù)工況條件，通常采用軟質(zhì)密封填料和成型填料。填料墊置於填料箱底部，起支承填料的作用。軟質(zhì)填料函密封的填料墊有平麵墊（圖3-37）和斜麵墊（圖3-34b和圖3-35a）兩種。

圖3-34 鉸鏈螺栓式填料函

a） 1-填料箱 2-填料墊 3-填料 4-填料壓環(huán) 5-鉸鏈螺栓 6-填料壓蓋 7-螺母 8-閥桿

b） 4-鉸鏈螺栓 5-填料壓套 其餘與a）同

圖3-35 壓套螺母式填料函

1-填料箱 2-填料墊 3-填料 4-填料壓套 5-壓套螺母 6-閥桿

圖3-36 壓套螺塞式填料函

斜麵墊能使填料產(chǎn)生徑向分力，使填料與閥桿緊密貼合而保持密封。成型填料密封則應(yīng)根據(jù)填料的型式配以合適的填料墊（圖3-34a和圖3-35b）。填料用由填料壓蓋和填料壓套組成的壓緊機構(gòu)壓緊。填料壓緊機構(gòu)有螺紋壓蓋式和螺栓壓蓋式兩種。螺紋壓蓋式有如圖3-35所示的壓套螺母式和圖3-36所示的壓套螺塞式兩種，它們適用於小通徑球閥。螺栓壓蓋式有固定螺栓式和鉸鏈螺栓式之分，前者因更換填料時拆卸不方便，在球閥上不常用。圖3-34a為填料壓蓋與填料壓套作成一體的鉸鏈螺栓式填料壓蓋；圖3-34b為填料壓蓋與填料壓套分離式結(jié)構(gòu)，其結(jié)合麵采用錐麵或圓弧麵，具有自動調(diào)心作用，即使在偏離閥桿軸線的情況下，也能均勻壓緊填料，便於裝配調(diào)節(jié)和更換填料。

圖3-37 雙重密封填料函

1-填料箱 2-填料墊 3-填料 4-引漏管及接頭 5-分隔環(huán) 6-鉸鏈螺栓 7-填料壓套 8-填料壓蓋9-螺母10-閥桿

在密封要求特彆嚴(yán)格的使用場合，如原子能工業(yè)用球閥，為避免介質(zhì)漏到外界，能長期可靠運行，可在填料函中部安裝分隔環(huán)，將填料分隔成上、下兩組，即構(gòu)成所謂的“雙重密封”填料函（圖3-37）。其中下麵一組填料作為主密封，經(jīng)該處滲漏出來的介質(zhì)用引漏管將其彙集到專門的容器中。上一組填料僅起輔助密封作用。這種填料函的缺點是結(jié)中複雜，縱向尺寸大，壓緊填料所需的力也大，從而加大了閥桿的載荷，容易引起閥桿“卡死”、填料磨損加劇等弊病。

圖3-38 O形密封圈填料函

1-填料箱 2-閥桿 3-初級密封圈 4-O形密封圈

圖3-38所示為O形密封圈填料函，它的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、加工工藝好、能保證可靠密封，且安裝和更換方便。0形密封圈填料函勿需壓緊機構(gòu)，

因此，在球閥上等到廣泛的應(yīng)用，特彆是中、大通徑球閥。圖3-34a、圖3-35b及圖3-36b所示為V形填料。由於密封性能好、摩擦係數(shù)低且具有自封性能（見後述），因此，它在球閥上得到了廣泛的應(yīng)用。但由於聚四氟乙烯彈性差並有冷流傾向，在溫度和壓力波動較大的場合，可能會因密封比壓不足而滲漏；或者因密封比壓過高而導(dǎo)致“冷流”破壞。如采用圖3-39所示碟型（或圓柱螺旋形）彈簧支承，即可使塑料填料與閥桿和填料箱內(nèi)壁之間的密封比壓保持恒定，從而避免上述缺點。

圖3-39 彈性支承填料函

1-閥桿 2-填料箱 3-碟形彈簧 4-金屬墊 5-下填料 6-V形填料 7-上填料 8-填料壓套

大家知道，傳統(tǒng)的軟質(zhì)填料密封是靠填料壓蓋的軸向壓力，使之在閥桿與填料以及填料與填料箱側(cè)壁之間產(chǎn)生一定的徑向接觸應(yīng)力（徑向比壓）而達(dá)到密封的，因此，填料箱底部的徑向比壓必需大於介質(zhì)的壓力。但是研究結(jié)果表明，徑向比壓沿填料箱的分布是不均勻的，即沿底部方向是逐減的，因此，要達(dá)到密封，壓蓋的軸向力必需相當(dāng)大，這就造成填料與閥桿之間摩擦轉(zhuǎn)矩增大，磨損增加。為了解決這一問題，**各國密封專家都在致力於研究能使徑向比壓沿填料箱方向均勻分布的新型填料函密封結(jié)構(gòu)。

圖3-40 帶有不同剛度碟形彈簧的填料函密封結(jié)構(gòu)

1-填料壓蓋 2-填料 3-碟形彈簧 4-閥桿 5-可壓縮的空間

圖3-40是帶有不同剛度碟形彈簧的填料函密封結(jié)構(gòu)，碟形彈簧的剛度沿填料箱底部方向逐漸增加，以使徑向比壓沿填料函均勻分布。

圖3-41 具有不同截麵軟質(zhì)填料的填料函密封結(jié)構(gòu)

1-填料壓蓋 2-密封環(huán) 3、4-填料 5-閥桿

圖3-41是帶有不同截麵積的軟質(zhì)填料的填料函密封結(jié)構(gòu)。填料的橫截麵積沿填料箱底部方向減少，這樣，通過填料壓蓋軸向力對逐漸減小的橫截麵的作用，從而使徑向比壓沿壓蓋槽底部方向增大。

圖3-42 能分彆調(diào)節(jié)填料壓緊力的軟質(zhì)填料密封結(jié)構(gòu)

1、2-填料 3-金屬環(huán) 4-墊圈 5-彈簧

圖3-42是能分彆調(diào)節(jié)填料壓緊力的軟質(zhì)填料密封結(jié)構(gòu)。這種填料密封結(jié)構(gòu)是在用螺紋連接的金屬環(huán)3之間裝有填料1和2，通過選擇合適的填料作用力以及適當(dāng)?shù)膲|圈4的厚度，使填料徑向比壓均勻分布。彈簧5是使填料表麵的徑向比壓保持穩(wěn)定的。

圖3-43 反向壓緊填料的軟質(zhì)填料函密封結(jié)構(gòu)

1-螺母 2-彈簧 3-螺栓 4-封蓋 5-O形圈 6-填料 7-金屬套 8-填料函 9-閥桿

圖3-43是反向壓緊填料的軟質(zhì)填料函密封結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，一組填料環(huán)6放置在可移動的金屬套筒7中，並由封蓋4蓋住，填料的預(yù)壓縮力用螺栓3進(jìn)行調(diào)節(jié)。該密封裝置工作時，由於介質(zhì)壓力作用在金屬套上，從而引起填料的進(jìn)一步壓縮，致使閥桿9表麵上的徑向比壓增大，因而提高了填料密封的緊密度。彈簧6可使填料徑向比壓保持穩(wěn)定，並可延長填料的工作壽命。

圖3-44 活加載填料函密封結(jié)構(gòu)

圖3-44是原子能工業(yè)閥門用活動加載的膨脹石墨填料函密封結(jié)構(gòu)。所謂活動加載就是把彈簧力施加到填料壓蓋上以自動補償填料箱中密封材料的磨損。實踐證明，常用的塗石墨石棉填料在安裝後的一段時間內(nèi)，由於鬆弛而引起（35～50%）的體積減小，這種結(jié)構(gòu)不能提供足夠的補償。因此必需采用膨脹石墨填料，但由於石墨會從閥桿與填料箱底部之間以及閥桿與填料墊之間的間隙中擠出，故必需在填料箱頂部和底部各裝一個結(jié)構(gòu)合理的環(huán)，以確保膨脹石墨容納其中，這種環(huán)還有利於閥桿導(dǎo)向以及石墨的過份磨損。