2.3.1 阀杆（或柱塞）编织填料密封

聚酯装置专用阀门的阀杆编织填料密封结构与普通阀门基本类似，所不同的是聚酯装置阀门的工作介质不同，填料密封结构有所不同；其次是聚酯装置阀门密封柱塞的情况比较多，也有一些是密封阀杆的，而普通阀门则基本都是密封阀杆。柱塞的直径比阀杆大很多，所以聚酯装置阀门的密封轴径比较大，应用的编织填料密封件规格也比较大；而阀门的阀杆直径一般比较小，应用的编织填料密封件规格也比较小。聚酯装置阀门的熔体介质在工作温度下是液态，随着温度的降低，其流动性逐渐下降，而在常温下则呈固态。而且在常温下，工作介质与阀门内腔或填料密封件之间的黏结性很强。所以一旦工作介质在工作温度下进入填料密封副内，当温度下降以后，转动或轴向移动阀杆所需要的力就会显著增加，填料密封件的摩擦磨损也会随之越来越严重。当进入填料密封副内的工作介质达到一定量以后，一旦工作温度有所降低，阀杆（或柱塞）将很难转动或轴向移动。

（1）阀杆（或柱塞）编织填料密封的结构 聚酯装置专用阀门的阀杆密封结构比较复杂，密封性要求较高，阀杆编织填料密封结构要求有润滑剂注入孔，而且要求填料中间部位有用于注入并储存润滑剂的隔环，如图2-2所示。

填料密封组件3和6被安装在阀盖2的填料函内，其内径与阀杆1紧密接触，填料压盖7施加一定量的轴向压紧力，依次作用在填料密封组件6和3上，在轴向压紧力的作用下，填料密封组件发生变形并产生一定量的径向压紧力作用在阀杆密封面和填料函内壁上。此时的径向密封力和轴向压紧力的比值称为径向比压系数，就是一定量的轴向压紧力作用在填料密封件上能够产生多大的径向密封压紧力。一般情况下，在一定范围内，填料的材料越软，径向比压系数越大；填料的材料越硬，径向比压系数越小。对于绝大部分常用填料的材料来说，径向比压系数为0.4～0.8，也就是说，能够产生的径向密封力比作用在填料密封件上的轴向压紧力要小很多。

（2）阀杆（或柱塞）的旋转转矩 将编织填料安装在填料函内，用填料压盖沿轴向压紧，使编织密封填料变形而在径向产生压紧力，编织填料密封件紧紧地贴合在阀杆表面上，保持编织填料与阀杆之间的密封。填料压盖的轴向压紧力越大，填料对阀杆的径向比压越大，阀杆的旋转或轴向移动阻力也就越大。图2-3所示为对于某种特定材料的编织填料密封件，阀杆的旋转转矩与填料压盖的轴向压紧力之间的关系。

从图2-3中可以看出，阀杆旋转转矩随压盖压紧力的增大而迅速增大。一般情况下，聚酯装置阀门的工作压力有低压、中压和高压之分，但阀杆或柱塞的旋转速度很低，旋转总圈数或轴向移动总量都不大，所以填料密封件的摩擦磨损也不是很大。

（3）编织填料密封件组合 聚酯装置阀门在工况运行条件下，不同工况点的阀门工作温度和压力各不相同，有些甚至相差较大。但是，聚酯装置阀门有一个共同的特点：一旦有介质进入填料密封件内，其密封性会迅速下降，浸入填料密封件内的熔体介质越多，其密封性下降得越厉害。所以，具有良好的抗浸入性能是选择填料密封件的首要条件，而具有较高的回弹率是第二个必要条件。现在使用的填料密封件在满足以上两个条件方面都没有达到很理想的效果。所以聚酯装置阀门实际应用中大多采用组合密封件配合使用，以达到较好的效果。例如，图2-2所示的结构中下填料密封组件3是两种材料组合安装的，中间部分的填料是具有很好回弹性能的填料，最底部的两圈填料和靠近隔环的两圈填料致密性好，抗浸入性能好，比较坚硬，用来保护和保持中间部分的填料。隔环外面靠近压盖的上填料密封组件6也是采用相同的材料组合而成，这样组合使用密封效果很好。

（4）聚酯熔体介质对填料密封的影响 对于高温熔体介质填料密封，在长期工况运行过程中，高温熔体介质会浸入填料密封圈内部，随着运行时间加长，浸入填料密封圈内部的熔体介质会逐渐增多，从下至上浸入的深度越来越大，冷却后熔体会将填料与阀杆黏结在一起，致使填料逐渐变硬而失去密封效果，造成阀杆既不能旋转也不能轴向移动。如果黏结程度比较轻，则松一下填料压紧螺栓，敲击振动一下相关部位有可能使阀杆转动；如果黏结程度比较严重，就很难转动阀杆了。阀门在工况运行的初始阶段，当温度上升到正常工作温度以后，浸入填料密封圈内部的熔体介质基本能够软化，阀杆填料密封有可能不会泄漏，也有可能会泄漏。

随着工况运行时间越来越长，浸入填料密封圈内部的熔体介质越来越深，熔体介质遇到空气中的氧气会发生质的变化，形成一种很坚硬的黑色结焦固态物，具有很强的黏结性和附着性，会使填料密封圈失去密封性能。在这种情况下，应取下填料压紧螺栓，解体阀门、抽出阀杆、掏出全部填料密封圈，并将填料函内壁和阀杆表面黏结的结焦物彻底清除干净，然后更换新的填料密封圈。由于熔体阀门的填料函比较深，如果不解体阀门抽出阀杆，已经失去密封性能的填料密封圈将很难全部取出并清除结焦物，只能更换最上面的很少几圈，下面已经严重变质的则不能更换，所以现场更换填料密封圈的效果可能不好。最好的方法是现场解体阀门，将阀瓣、阀杆、阀盖、支架等组合部分带回检修车间并更换全部填料密封圈。

（5）现场熔体阀门使用填料密封圈情况 聚酯生产装置中使用的阀门来自不同的国家，阀门生产日期可能跨越几十年。不同供应商生产的熔体阀门、不同年代生产的熔体阀门，其结构差别很大，各有各的优点，也各有不足之处。同时，阀门产品在不断优化，今天的熔体阀门与20年前的熔体阀门就有很大不同。

现场使用的聚酯装置阀门有很多是国外生产的，国外阀门的阀杆直径系列与国内阀门不完全相同。例如，熔体出料阀的阀杆直径是ϕ45mm，填料函内径是ϕ60mm，即填料密封圈的宽度是7.5mm，更换填料密封圈时应用木槌将8mm×8mm的填料绳稍微敲扁一点，直到将填料函安装满为止，这样可以避免重新开模具加工特殊尺寸的填料密封圈。下面是某企业不同安装位号的熔体阀填料密封件的使用情况。

16F01熔体三通换向阀对位聚苯填料尺寸是ϕ120mm×ϕ145mm×40mm，每个柱塞一组填料，共2组。

18F01熔体三通换向阀对位聚苯填料尺寸是ϕ132mm×ϕ160mm×60mm，每个柱塞一组填料，共2组。

18M01熔体六通阀对位聚苯填料尺寸是ϕ87mm×ϕ100mm×50mm，每个柱塞一组填料，共5组。

16F01熔体取样阀对位聚苯填料尺寸是ϕ28mm×ϕ38mm×45mm，每台阀门一组。

R05进料阀成形石墨环填料12圈+编织填料绳4圈，尺寸是ϕ30mm×ϕ46mm×8mm，每台阀门一组。

R05熔体出料阀成形石墨环填料16圈+编织填料绳6圈，尺寸是ϕ50mm×ϕ70mm×220mm，每个阀杆一组，共2组。

28M01熔体五通阀编织填料绳尺寸是6mm×6mm×60mm，每个柱塞一组填料，共4组。

12R01、13R01、18F01、16P01熔体取样阀成形柔性石墨环尺寸是ϕ23mm×ϕ35mm×36mm+2圈编织填料绳，每台阀门一组。

28F01熔体取样阀编织填料绳填料尺寸是ϕ43mm×ϕ60mm×50mm，每台阀门一组。

05F01熔体三通换向阀填料函尺寸是ϕ85mm×ϕ97mm×50mm，每个柱塞一组填料，用6mm×6mm编织填料绳4圈+1个金属垫，也可以用对位聚苯成形填料。

F04熔体三通换向阀填料尺寸是ϕ50mm×ϕ70mm×40mm成形柔性石墨环+2圈编织填料绳，每个柱塞一组填料，共2组。

5单元Q06熔体出料三通阀填料函尺寸是ϕ106mm×ϕ130mm有隔环+成形柔性石墨环+2圈编织填料绳，每个柱塞一组填料，共2组。

6单元Q06熔体出料三通阀对位聚苯填料尺寸是ϕ75mm×ϕ95mm×112mm，每个柱塞一组，共2组。

上述各位号熔体阀的工作温度、介质特性、工作压力等参数基本相同，所使用的填料密封件有对位聚苯环、成形柔性石墨环+编织填料绳组合、编织填料绳等。相同的工况条件可以使用不同的填料材料，对位聚苯填料环可以用成形柔性石墨环+编织填料绳或编织填料绳替代，无论是哪种填料材料，第一要满足使用工况条件（如温度、压力、介质特性等），第二不能有带颜色的物质脱落下来。这是由于熔体介质是白颜色的，因此不能受到任何污染。使用成形柔性石墨环时最下部2～3圈用编织填料绳，可以有效避免污染物料。加工好填料密封圈以后，用手捋一下，手上沾有深色物的为不合格，不能使用；手上没有深色物的为合格，可以使用。