上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹球閥密封及填料選材介紹了浮動套筒式軟密封和硬密封球閥閥座的結(jié)構(gòu),分析了閥門在干灰輸送管道中工作的失效形式,給出了復(fù)合式膨脹型閥座密封結(jié)構(gòu)及閥門的電氣控制氣動和液動驅(qū)動的原理和過程。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）球閥密封及填料選材軟質(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)計時可按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。
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軟質(zhì)密封填料函的典型結(jié)構(gòu)如圖3-34b和圖3-3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）球閥密封及填料選材成型填料
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥成型填料系以橡膠、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zui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)動時摩擦轉(zhuǎn)矩??；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)是啟動時摩擦轉(zhuǎn)矩大。
調(diào)節(jié)閥問答圖片圖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。
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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。
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裝拆O形密封圈時，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。
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圖3-47 O形密封圈的安裝導(dǎo)入角
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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，應(yīng)倒角或倒圓（圖3-48）；當(dāng)通過螺紋或銳角時，應(yīng)做一個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。總之，安裝時，決不能損傷密封圈的工作表面，以免影響密封效果。
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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），反而加大摩擦，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下，會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；對于動密封零件，一般取RaO.8～0.2µm。
2）V型填料
調(diào)節(jié)閥問答圖片圖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，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：qo為預(yù)緊產(chǎn)生的徑向比壓，qp為流體壓力產(chǎn)生的徑向比壓力，q表示總的徑向比壓?？偟拿芊獗葔嚎杀硎緸椋簈=qo+qp。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)一步要求是在無預(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，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)計成高、中、低壓三種型式，詳見表3-4。調(diào)節(jié)閥問答圖片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）。
調(diào)節(jié)閥問答圖片圖3-51 V形填料中填料的使用個數(shù)與摩擦阻力和滲漏量的關(guān)系
a） 使用個數(shù)與摩擦阻力的關(guān)系
b） 使用個數(shù)與滲漏量的關(guān)系
1-壓力為21MPa時 2-壓力為0時
V型填料工作時，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*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)計時C值盡可能選得小些，一般取0.1～O.15mm。
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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。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
