阀杆填料密封补偿的分析与设计

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)沈阳盛世高中压阀门有限公司 作者:王超

  针对特殊工况的阀杆填料密封中,环境温度和压力的变化、密封环的压实、工作期间的磨损引起的泄漏问题,根据密封原理,对阀杆填料密封和阀杆填料密封补偿的形式进行研究,提出了连续调整的方法,通过增加碟形弹簧补偿装置对阀杆填料密封进行了补偿,给出了碟形弹簧设计计算方法,为阀杆填料密封设计提供一定的参考。

  1、概述

  阀门广泛应用于工业领域中,随着工业技术进步,存在许多高温和高压工况,有的具有较强的毒性和腐蚀性,且为易燃易爆的介质。阀门经过长时间运行后,容易导致填料磨损,密封环的压实,而引起泄漏,还有可能因环境温度和压力的变化,及弹性不足导致泄漏。介质的泄漏不仅会造成一定的经济损失,而且会引起环境污染,甚至会造成人员伤亡事故。因此,阀门密封至关重要,对阀门阀杆填料密封补偿结构的设计具有十分重大的意义。

  2、阀杆填料密封原理分析

  填料压盖对填料函内填料进行轴向压缩,填料的塑性使其产生径向压紧力,并与轴紧密接触,同时,填料中添加润滑剂。当润滑剂被挤出时,在接触面间形成油膜。由于接触状态不均匀,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。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为当轴与填料相对运动时,接触部位与不接触部位组成一道不规则的迷宫,起到阻止液流泄漏的作用。

  常见的阀杆填料密封结构如图1(a) 所示,填料压盖对填料施加轴向压力,由于填料的塑性其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种接触并不是均匀的。填料径向压力的分布与介质压力的分布情况如图1(b) 所示,从图中可以看出径向压紧力是由内向外按指数规律增加,介质压紧力由内向外按指数规律减少,可能出现密封填料局部过度密封,靠近压盖的2 ~3 圈填料处径向压紧力最大。

填料密封结构

图1 填料密封结构

  5、结语

  引起阀门阀杆处泄漏的因素很多,对于阀门在长时间运行后所出现的泄漏,采用碟形弹簧补偿式结构,能自动补偿填料磨损,防止过度预紧或预紧不足,提高填料密封使用的寿命。

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