CN201110376Y - 新型组合密封填料环 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型组合密封填料环，由密封主体、顶环和底环组成，密封主体由依次叠放的压环、密封圈和支撑环组成，顶环位于密封主体的上方，底环位于密封主体的下方，所述的密封圈的截面呈V型。这种组合密封填料环，顶环和底环在具备密封作用的同时利用自己的回弹性对V型密封圈受到的压紧力起到缓冲作用，并向V型密封圈提供持续的压紧力。密封主体由压环、V型密封圈、支撑环相互叠加，由于支撑环的作用，在压紧力作用下V型密封圈的唇部发生变形，当介质压力增大和压紧力增大时唇尖改变接触形状，唇部与被密封面贴合更紧密，密封效果更好。

Description

新型组合密封填料环

技术领域

本实用新型属于密封，尤其涉及一种新型组合密封填料环。

背景技术

在各种生活和生产领域，阀门作为控制或保护元件，应用非常广范，据工况和使用条件的不同，阀门的种类繁多，阀门执行机构也多种多样，通常分为手动、气动、电动，其中手动和电动执行机构的阀杆以旋转运动为主，气动执行机构以往复运动为主，阀杆在动作时处于动密封状态，当阀门处于工作状态时，阀杆又处于静密封状态，而阀杆的密封属于填料密封，通常要求不能有泄漏，所以对阀门轴杆的密封性要求非常严格，是评价阀门性能的关键技术指标之一，也是阀门生产商和阀门使用者最为关心的问题。

阀门在工作状态，通常会出现两种泄漏，一种为内漏，即阀门内部被截止的两端通过阀芯密封面间的间隙泄漏或渗漏；另一种为外漏，即阀门内部与阀门外部通过密封面间的间隙泄漏或渗漏。

内漏产生的原因主要为密封元件加工精度不符合设计要求、出现磨损、压力或温度变化范围大造成密封元件变形、操作失误造成密封面损伤等。

外漏产生的原因主要为密封件选型不正确、密封件质量差、密封面磨损、安装不正确、阀杆变形、压力冲击、温度波动造成的热胀冷缩等。

据国内外有关资料显示，阀门的泄漏问题，其中内漏率为36％，外漏率为54％，所以有效的解决阀门的外漏问题是提高阀门质量的有效方法之一，从而设计一种突破传统结构形式的新型轴杆密封填料是非常有必要的。

上述外漏的主要原因密封件选型不正确、密封件质量差、密封面磨损、安装不正确、阀杆变形等原因在整个外漏中占得比率非常小，而且可以通过人为的控制和修补、更换来解决；而压力冲击和温度波动造成的热胀冷缩往往是在阀门工作中出现，往往无法人为的去控制，在外漏原因中比率占的非常大，所以设计一种新型的密封填料来适应工况信息的变化以避免外漏是提高阀门综合性能的有效手段。

阀杆密封填料的密封机理主要取决于两个效应，即轴承效应和迷宫效应。在压盖的轴向压缩下，使填料中浸渍的润滑剂被挤出，在盘根填料和轴之间会存在着一层薄薄液膜，使盘根填料和轴类似于滑动轴承，起到了一定的润滑作用，称之为“轴承效应”。轴在微观下表面非常的不平整，与盘根只能部分贴合，而部分未接触，所以在盘根和轴之间存在着微小的间隙，像迷宫一样，带压介质在间隙中多次被节流，从而达到密封的作用，称之为“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。显然，良好的密封在于维持“轴承效应”和“迷宫效应”。也就是说，要保持良好的润滑和适当的压紧。

阀杆填料密封的工况一般要求比较严格，多为高温高压，强腐蚀的工作环境。因此，要求密封填料既要有静密封材料的具有良好压缩率和回弹率及应力松弛率等性能外，而且还要求应具有动密封材料优良的韧性、抗拉性、回复性、耐磨性、自润滑性、热传导性、防腐性等性能。单一的填料材料或者单层密封填料无法满足阀杆填料密封的特殊需要，密封效果较差。

同时，传统的阀门用盘根密封填料或者填料环的结构形状均为方形，填料密封在受到压盖轴向的压力后，受力方向较为单一，盘根填料的变形也较为单一，由于单一的受力使填料的变形处在不受控状态，其结果造成流体沿径向内外两个方向上不规则的泄漏。为达到密封的要求在实际使用的过程中主要是通过加大填料的轴向压力，以取得较大的变形来实现的。但是密封填料较大变形量增大了填料与阀杆的摩擦系数，加速了阀杆的磨损，因密封面的损伤导致泄漏的产生。由于在对泄漏的预防和治理方法上存在矛盾，因此技术难度较大，出现无从下手的状况。

当前阀门流体泄漏的预防和治理也在根据不同的工况状态，采取了多方面的尝试，譬如在填料材质的优选和改进方面；增加填料密封的数量等方面。但是由于缺乏针对性，又出现了单一的在轴向的密封效果较好或者单一在径向的密封效果较好，以及在轴向、径向密封效果均能实现的情况下，因填料受力变性较大，与阀杆的摩擦系数对阀杆的磨损造成密封面的损伤出现使用周期较短的状况，无法满足实际工业生产的需要。

剖析传统的阀用盘根填料的密封缺点，最主要的解决办法就是从根本上改变密封填料受力方向不受控制、填料变形不受控制的状况，有效控制盘根向理想的方向变形，在受力较小的条件下同时避免密封流体在轴向和径向上的泄漏。并根据不同工况信息充分利用不同材质的填料性能的差异采用不同的填料组合，通过其自身性能的互补，以防止阀杆的腐蚀和降低填料与阀杆的摩擦系数从而达到优良的综合密封性能。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种密封效果优良的新型组合密封填料环。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种新型组合密封填料环，由密封主体、顶环和底环组成，密封主体由依次叠放的压环、密封圈和支撑环组成，顶环位于密封主体的上方，底环位于密封主体的下方，所述的密封圈的截面呈V型。

所述的密封主体由柔性石墨压制而成，顶环和底环都是由Inconel网增强的柔性石墨编织成的盘根压制而成。

所述的顶环由两个同样的盘根压制而成。

所述的密封主体由改性聚四氟乙烯经机械加工车削而成，顶环和底环都是由聚四氟乙烯纤维编织成的盘根压制而成。

所述的压环、密封圈和支撑环的数量相同，均为一至四个。

所述的密封圈的数量为一至三个。

采用上述技术方案的组合密封填料环，顶环和底环在具备密封作用的同时利用自己的回弹性对V型密封圈受到的压紧力起到缓冲作用，并向V型密封圈提供持续的压紧力。密封主体由压环、V型密封圈、支撑环相互叠加，由于支撑环的作用，在压紧力作用下V型密封圈的唇部发生变形，当介质压力增大和压紧力增大时唇尖改变接触形状，唇部与被密封面贴合更紧密，密封效果更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的一个实施例的结构示意图。

图3为本实用新型的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的新型组合密封填料环，由密封主体、顶环和底环组成，密封主体由依次叠放的压环3、密封圈4和支撑环5组成，顶环位于密封主体的上方，顶环由两个同样的盘根1、2压制而成。底环6位于密封主体的下方，底环由盘根压制而成。密封圈4的截面呈V型。

密封圈的V型结构使其在受到压盖的轴向压力后，由于支撑环的作用，根据受力分析，填料环的唇尖会均匀的沿径向变形，并在其与阀杆及密封腔的接触部位产生压力。当介质工作压力升高时，唇尖改变接触形状和加大接触压力，使唇部与被密封面结合得更加紧密。用较小的压力达到同时对阀杆和填料腔进行密封的效果，填料环均匀性变形，有利于通过轴向压紧力控制其与阀杆的摩擦系数。盘根环1、2和底环6，作为辅助密封分别置于密封主体的两端，在具备密封作用的同时利用自己的回弹性对V型密封圈受到的压紧力起到缓冲作用，并向V型密封圈提供持续的压紧力。

根据工况的不同，本实用新型可采用不同的材料制作：

当压环3、V型密封圈4、支撑环5由柔性石墨压制成型，顶环和底环都是由Inconel网增强的柔性石墨编织成的盘根压制而成的时候，主要适用最高温度不高于650℃，最高压力不高于350bar的阀门密封。在高温高压工况下，V型密封圈材质采用固定碳含量大于99％柔性石墨，同添加增强Inconel网的柔性石墨盘根环组合使用，充分发挥柔性石墨在高温状态下不软化、不变形、不分解的优异性能，及其自身优良的自润滑性、热传导性以及耐腐蚀性。Inconel网增强克服高纯度石墨易碎的弊端，使填料承受高压工况下，不变形，不翻转。

当压环3、V型密封圈4、支撑环5由改性聚四氟乙烯经机械加工车削而成，顶环和底环都是由聚四氟乙烯纤维编织成的盘根压制而成的时候，利用聚四氟乙烯优异的耐化学腐蚀性，主要适用于酸碱强腐蚀介质，PH值在0～14之间，温度最高不超过250℃，压力不高于150bar的阀门密封。

根据填料腔的深度和介质的工作压力，可如图2所示，把1～3个V型密封圈组合使用，或者如图3所示，把1～4套密封主体组合使用，因柔性石墨和聚四氟乙烯都具有非常优异的自润滑特性，所以随着密封环的增多，摩擦阻力也不会有很大的变化，故在实施的过程中无需考虑润滑。

Claims (6)

1、一种新型组合密封填料环，由密封主体、顶环和底环组成，其特征在于：密封主体由依次叠放的压环、密封圈和支撑环组成，顶环位于密封主体的上方，底环位于密封主体的下方，所述的密封圈的截面呈V型。

2、如权利要求1所述的新型组合密封填料环，其特征在于：所述的密封主体由柔性石墨压制而成，顶环和底环都是由Inconel网增强的柔性石墨编织成的盘根压制而成。

3、如权利要求2所述的新型组合密封填料环，其特征在于：所述的顶环由两个同样的盘根压制而成。

4、如权利要求1所述的新型组合密封填料环，其特征在于：所述的密封主体由改性聚四氟乙烯经机械加工车削而成，顶环和底环都是由聚四氟乙烯纤维编织成的盘根压制而成。

5、如权利要求1所述的新型组合密封填料环，其特征在于：所述的压环、密封圈和支撑环的数量相同，均为一至四个。

6、如权利要求1所述的新型组合密封填料环，其特征在于：所述的密封圈的数量为一至三个。

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