阀门的密封性能是评定阀门质量性能的一个重要指标。现在大部分的调节阀或者通用阀门阀杆和填料密封为接触式密封,因其结构简单、装配及更换方便、成本低廉而被广泛采用。
阀门中阀杆和填料处的泄漏又是常见的现象。填料之所以能起到密封的作用,其原理现在主要存在两大密封观点,分别是“轴承效应”和“迷宫效应”。
填料的“轴承效应”是指在盘根填料和阀杆之间,挤压填料以及在外部的润滑剂作用下,因为张力在阀杆的接触面形成一层液膜,使填料和阀杆形成类似于滑动轴承的关系,这样填料和阀杆就不会因为过度摩擦而出现磨损,同时因为液膜存在,填料和阀杆时刻处于密封状态。而且,伴热区域需要配备一套伴热系统,包括伴热介质总管、分配站、支管、排出管和收集管等设施,因而伴热系统较为复杂。
填料密封中的“迷宫效应”所指的阀杆的表面平整程度无法达到微观水平,阀杆和填料间的微小间隙这是客观存在的,无法消除,如果从这方面进行填料密封设计,往往效果不是很理想,而这是造成多空间泄漏或动力泄漏的基本条件。高温阀门是指工作温度高于250℃的阀门,高温阀门的阀杆填料密封技术一直是多年来未解决的突出问题,也是提高阀门可靠性的薄弱环节之一。密封介质通过填料和阀杆泄漏机理有很多形式:腐蚀间隙泄漏机制、多孔泄漏机制、动力泄漏机制等。本文对于高温工况下的阀门填料密封结构的改进设计是基于上述多种泄漏机制,提出切实可行的改进方案。
高温低压型,采用补偿性圈形弹簧和组合式石墨盘根相结合。
工况压力不高故取消填料隔套,填料函底部加入补偿性圈形弹簧,安装时需紧固螺栓预加一定的预紧力。即使石墨填料和阀杆出现摩擦性磨损,圈形弹簧能即时作出相应的补偿性调节,保证阀门发生外漏情况。
高温高压型,这是一种先进的填料系统,采用碟形弹簧和圈形弹簧外置双补偿结构,能够避免温度过高使弹簧失效的优点,尤其在高温、高压情况下工况下,某处补偿点失效,另一组补偿依然有效,两者不干涉,单独补偿但同时对填料起作用。两侧挡墙有效的保护了三次风对阀板两侧的磨损、腐蚀,大大延长了阀板的使用寿命。碟形弹簧的封闭性也有利于在恶劣户外条件下使用,两处补偿点的外置结构也有利于更换,无需拆卸整个填料函,大大提效率以及方便操作。经过长期用户跟踪,此类型填料结构对于高温、高压下的阀杆密封防止防止外漏效果明显,使用寿命长。