3、填料密封

填料密封又称压紧填料密封，俗称盘根，是最古老的一种密封结构，在我国古代的提水机械中，就是用填塞棉纱的方法来堵住泄漏的，世界上最早出现的蒸汽机也是采用的这种密封形式。19世纪石油和天然气开采技术的产生与发展，使填料密封的材料有了新的发展。到了20世纪，填料密封因结构比较简单可靠、价格不贵、来源广泛而获得许多工业部门的青睐。

填料密封主要用于机械行业中的过程机器和设备运动部分等动密封，比如离心泵、压缩机、真空泵、搅拌机、反应釜的转轴密封和往复泵、往复式压缩机的柱塞或活塞杆，以及做螺旋运动阀门的阀杆与固定机体之间的密封。

填料密封是依靠填料和机械(如轴、轴套)的接触面来实现密封作用。填料一般由石棉绳、石棉盘根、压型石墨等材料等组成。填料密封材料的摩擦系数极低，有的填料密封材料本身还具有自润滑性，可以极大减小运动件的阻力。

阀门填料密封原理:盘根的密封是靠其本身拥有的迷宫效应实现的，轴的表面与盘根接触只能做到部分贴合而不是完全贴合，盘根本身内部也存在曲折的极为微小的间隙通道，这些间隙就形成了迷宫带[‘}，介质在其中被多次节流，从而达到了密封的作用;密封被填充在阀杆和填料函之间的空间中，由螺栓通过填料压盖压紧，由于填料摩擦系数极低(石墨与钢件的摩擦系数在常温下只有0.28)且大多填料还具有自润滑性，故填料密封对运动轴的阻力极小，不会影响泵轴及阀杆的动作。

填料密封是有一定弹性的、可压缩性的接触密封形式，当填料有少量损失时仍可以有效密封;当填料密封发生微量泄漏后，重新压紧填料即可恢复密封。

良好的填料密封是“轴承效应”和“迷宫效应”的良好集合。适当的压紧力使轴与填料之间保持必要的贴合及自润滑性能，可减少摩擦磨损，提高使用寿命。阀门设计制造中广泛使用填料密封。同样，在再热主汽门阀杆轴向密封中完全可以采用填料密封来彻底解决阀杆轴向蒸汽外漏的问题。

4、阀杆轴向密封改造方案

达拉特发电厂四期2 x 600 MW机组工程汽轮机采用上海汽轮机厂生产的设备，汽轮机型式为:亚临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，汽轮机具有七级非调整回热抽汽，汽轮机额定转速为3000r/min。发电机为上海电机厂生产的三相、同步、水一氢一氢冷却方式、静态励磁。该汽轮机采用高中压联合方式启动，高压主汽门方式冲转，转速达到290r/min时切换到高压调门控制升速、带负荷。每台机组配有两个高压主汽门、四个高压调门、两个再热主汽门和四个再热主汽调门。为了彻底解决再热主汽阀阀杆轴向漏汽的问题，提出并实施了如下改造。

4.1、阀杆轴向密封结构改造

(1)再热主汽阀阀杆轴向密封结构改造前后如图2、图3所示。阀杆轴向密封保留原有的球形密封环与阀杆轴肩及轴套3的内球面硬密封结构。

图2 改造前结构

图3 改造后结构

(2)将驱动端支架设计成组合式部件，将外侧腔壁去掉，新添加一个端盖代替去掉的外侧腔壁，将最外侧轴套1安装在新加端盖上。这样的结构可以方便阀杆与摇臂的装配，阀门检修及检查也方便拆装。

(3)将次外侧轴套2适当缩短改设计为填料底环，并将原来次外侧轴套2安装孔改为一段加大的沉孔，将填料底环套装沉孔内，顺次在沉孔内装入耐高温高压的石墨填料环组件、填料压套，用填料压板压住密封填料形成有效的密封。

(4)由于支架端盖外侧加工了一个大孔，会使该零件强度降低，故在设计新增端盖时适当增加强度;新增端盖止日与支架端盖新加工大孔形成配合并用一圈螺栓将两个零件紧固在一起，这样即可轻易保证装配精度，又不影响整体构件强度。

(5)为便于热态补充压紧轴向密封填料，改造中使压兰螺栓置于杠杆圆柱面外面，并在新增端盖相应位设置过孔，可从过孔伸入扳手拧紧压兰螺栓从而进一步随时调整填料压力。

(6)为防止杠杆套轴向窜动间隙过大，在轴上设置两半环与环套配合形成的轴用挡圈。

4.2、安全性校核计算实例

4.2.1、操作力计算(表1)