一般说来，阀门阀杆与填料以及法兰与垫片之间产生外漏所造成的后果，往往比阀座的内漏更严重。在石油、化工、电站等工业部门，阀门的外漏不但造成原材料及能源的浪费，还会污染环境，伤害农业，甚至引起火灾、爆炸、中毒等危害生命**的事故，给国民经济造成严重损失。因此，阀门的外漏情况如何，是文明生产和**生产的重要际志，也是衡量一个国家工业生产管理水平和技术进步程度的一个尺度。

本节仅就球阀常用的几种填料函密封和法兰密封结构以及密封结构的特点与用途作简要介绍。

一、填料函的密封结构

阀杆密封有填料密封和无填料密封之分。波纹管及膜片密封属于无填料密封，与填料密封相比，其优点是密封性能可靠，只要密封元件没有发生（疲劳）破裂，即可作到**不漏；缺点是密封件制造较困难，成本高，而且使用过程中一旦破裂，渗漏十分严重，因此在使用无填料密封时，往往还要加一道填料密封。对于球阀，阀杆只作旋转运动，采用波纹管及膜片密封更困难，故仅在特殊场合才予应用。填料函密封虽不及无填料密封可靠，但由于结构简单，加工制造方便，价格低廉，因此在球阀上使用*普遍。

1.填料函密封的结构型式

填料函由填料箱、填料和填料垫以及填料压紧机构等组成。填料箱设置于阀体或阀盖（顶装式球阀）上，起容纳填料作用。对于球阀，根据工况条件，通常采用软质密封填料和成型填料。填料垫置于填料箱底部，起支承填料的作用。软质填料函密封的填料垫有平面垫（图3-37）和斜面垫（图3-34b和图3-35a）两种。

图3-34 铰链螺栓式填料函

a） 1-填料箱 2-填料垫 3-填料 4-填料压环 5-铰链螺栓 6-填料压盖 7-螺母 8-阀杆

b） 4-铰链螺栓 5-填料压套 其余与a）同

图3-35 压套螺母式填料函

1-填料箱 2-填料垫 3-填料 4-填料压套 5-压套螺母 6-阀杆

图3-36 压套螺塞式填料函

斜面垫能使填料产生径向分力，使填料与阀杆紧密贴合而保持密封。成型填料密封则应根据填料的型式配以合适的填料垫（图3-34a和图3-35b）。填料用由填料压盖和填料压套组成的压紧机构压紧。填料压紧机构有螺纹压盖式和螺栓压盖式两种。螺纹压盖式有如图3-35所示的压套螺母式和图3-36所示的压套螺塞式两种，它们适用于小通径球阀。螺栓压盖式有固定螺栓式和铰链螺栓式之分，前者因更换填料时拆卸不方便，在球阀上不常用。图3-34a为填料压盖与填料压套作成一体的铰链螺栓式填料压盖；图3-34b为填料压盖与填料压套分离式结构，其结合面采用锥面或圆弧面，具有自动调心作用，即使在偏离阀杆轴线的情况下，也能均匀压紧填料，便于装配调节和更换填料。

图3-37 双重密封填料函

1-填料箱 2-填料垫 3-填料 4-引漏管及接头 5-分隔环 6-铰链螺栓 7-填料压套 8-填料压盖9-螺母10-阀杆

在密封要求特别严格的使用场合，如原子能工业用球阀，为避免介质漏到外界，能长期可靠运行，可在填料函中部安装分隔环，将填料分隔成上、下两组，即构成所谓的“双重密封”填料函（图3-37）。其中下面一组填料作为主密封，经该处渗漏出来的介质用引漏管将其汇集到专门的容器中。上一组填料仅起辅助密封作用。这种填料函的缺点是结中复杂，纵向尺寸大，压紧填料所需的力也大，从而加大了阀杆的载荷，容易引起阀杆“卡死”、填料磨损加剧等弊病。

图3-38 O形密封圈填料函

1-填料箱 2-阀杆 3-初级密封圈 4-O形密封圈

图3-38所示为O形密封圈填料函，它的特点是：结构简单、尺寸小、加工工艺好、能保证可靠密封，且安装和更换方便。0形密封圈填料函勿需压紧机构，

因此，在球阀上等到广泛的应用，特别是中、大通径球阀。图3-34a、图3-35b及图3-36b所示为V形填料。由于密封性能好、摩擦系数低且具有自封性能（见后述），因此，它在球阀上得到了广泛的应用。但由于聚四氟乙烯弹性差并有冷流倾向，在温度和压力波动较大的场合，可能会因密封比压不足而渗漏；或者因密封比压过高而导致“冷流”破坏。如采用图3-39所示碟型（或圆柱螺旋形）弹簧支承，即可使塑料填料与阀杆和填料箱内壁之间的密封比压保持恒定，从而避免上述缺点。

图3-39 弹性支承填料函

1-阀杆 2-填料箱 3-碟形弹簧 4-金属垫 5-下填料 6-V形填料 7-上填料 8-填料压套

大家知道，传统的软质填料密封是靠填料压盖的轴向压力，使之在阀杆与填料以及填料与填料箱侧壁之间产生一定的径向接触应力（径向比压）而达到密封的，因此，填料箱底部的径向比压必需大于介质的压力。但是研究结果表明，径向比压沿填料箱的分布是不均匀的，即沿底部方向是逐减的，因此，要达到密封，压盖的轴向力必需相当大，这就造成填料与阀杆之间摩擦转矩增大，磨损增加。为了解决这一问题，**各国密封专家都在致力于研究能使径向比压沿填料箱方向均匀分布的新型填料函密封结构。

图3-40 带有不同刚度碟形弹簧的填料函密封结构

1-填料压盖 2-填料 3-碟形弹簧 4-阀杆 5-可压缩的空间

图3-40是带有不同刚度碟形弹簧的填料函密封结构，碟形弹簧的刚度沿填料箱底部方向逐渐增加，以使径向比压沿填料函均匀分布。

图3-41 具有不同截面软质填料的填料函密封结构

1-填料压盖 2-密封环 3、4-填料 5-阀杆

图3-41是带有不同截面积的软质填料的填料函密封结构。填料的横截面积沿填料箱底部方向减少，这样，通过填料压盖轴向力对逐渐减小的横截面的作用，从而使径向比压沿压盖槽底部方向增大。

图3-42 能分别调节填料压紧力的软质填料密封结构

1、2-填料 3-金属环 4-垫圈 5-弹簧

图3-42是能分别调节填料压紧力的软质填料密封结构。这种填料密封结构是在用螺纹连接的金属环3之间装有填料1和2，通过选择合适的填料作用力以及适当的垫圈4的厚度，使填料径向比压均匀分布。弹簧5是使填料表面的径向比压保持稳定的。

图3-43 反向压紧填料的软质填料函密封结构

1-螺母 2-弹簧 3-螺栓 4-封盖 5-O形圈 6-填料 7-金属套 8-填料函 9-阀杆

图3-43是反向压紧填料的软质填料函密封结构。在这种结构中，一组填料环6放置在可移动的金属套筒7中，并由封盖4盖住，填料的预压缩力用螺栓3进行调节。该密封装置工作时，由于介质压力作用在金属套上，从而引起填料的进一步压缩，致使阀杆9表面上的径向比压增大，因而提高了填料密封的紧密度。弹簧6可使填料径向比压保持稳定，并可延长填料的工作寿命。

图3-44 活加载填料函密封结构

图3-44是原子能工业阀门用活动加载的膨胀石墨填料函密封结构。所谓活动加载就是把弹簧力施加到填料压盖上以自动补偿填料箱中密封材料的磨损。实践证明，常用的涂石墨石棉填料在安装后的一段时间内，由于松弛而引起（35～50%）的体积减小，这种结构不能提供足够的补偿。因此必需采用膨胀石墨填料，但由于石墨会从阀杆与填料箱底部之间以及阀杆与填料垫之间的间隙中挤出，故必需在填料箱顶部和底部各装一个结构合理的环，以确保膨胀石墨容纳其中，这种环还有利于阀杆导向以及石墨的过份磨损。