对某二氧化碳项目高温高压阀门填料密封的原理、理论计算、结构设计等问题进行了分析研究,指出了设计结构中应注意的问题,为同类阀门填料密封设计提供了参考。

1 前言

阀门密封始终是阀门设计中关注的问题。由 于需要实现阀门的“零泄漏”，因此选用了可适用 于高温高压环境下的石墨填料密封。 国内外对填料密封均作了大量研究分析，刘 兴玉、郝木明等人［1 －2］对填料进行了理论分析，研 究了填料的压力分布规律，其中郝木明对石墨填 料进行微元分析，得出了侧压系数的计算公式;宋 鹏云、肖光凯等人［3 －4］分别对填料分析中侧压因 数进行理论分析和试验研究，励行根等人［5］对柔 性石墨填料密封性能进行了研究，重点通过试验 比较了平口和 V 口组合填料的摩擦力和泄漏率 的不同，蔡仁良［6］在其著作中提到了国外作者 W． Ochonski 提出的软填料的压缩率计算公式， 洪小飞等人［7］提出了高参数阀门泄漏问题的维 修更改方法。以上这些均对本次填料密封的设计 提供了非常有益的指导。

2 填料密封的结构 

填料密封是用填料填塞泄漏通道，阻止泄漏 的一种密封形式。填料密封结构简单，常见结构 如图1 所示。密封原理从理论上讲就是填料对阀 杆的压力大于工质压力; 从机理上讲，主要是“轴 承效应”和“迷宫效应”。轴承效应即是填料与阀 杆挤压，由于石墨具有压缩性和润滑性，所以填料 与阀杆的情况类似转子与轴承，二者之间充满润 滑剂，既可以相对运动，也具有密封作用。迷宫效 应，即是由于阀杆表面光洁度原因，石墨填料和阀杆只是部分贴合，部分留有间隙，再加上各级填料 环的存在，这些间隙基本相互隔断，类似迷宫带， 对气流有节流降压作用。