[发明专利]一种用于超高压氢能源阀门的复合填料密封系统

说明书

本发明涉及阀门密封技术领域，具体涉及一种用于超高压氢能源阀门的复合填料密封系统。本发明包括填料函以及同轴贯穿填料函的阀杆，阀杆与填料函之间设置填料件，并通过压紧件压紧该填料件；其特征在于：所述填料件与压紧件之间夹设有填料垫，所述填料垫同轴套设在阀杆上，且填料垫上贯穿布置有径向孔；填料垫的用于抵靠填料件的配合端面处还内凹有平衡孔，所述平衡孔连通所述径向孔。本发明可在介质压力作用下自动形成密封，并具备结构简单紧凑和密封效果好的优点，最终能有效提高超高压氢能源阀门的阀杆动密封效果。

技术领域

本发明涉及阀门密封技术领域，具体涉及一种用于超高压氢能源阀门的复合填料密封系统。

背景技术

在氢能源领域，阀门大多处于高压及超高压场合，如目前国际上应用比较广泛的加氢站阀门压力等级主要有35MPa和70MPa两种，部分甚至高达100MPa以上。氢气本身的分子量小，容易泄漏，且泄漏后和氟气、氯气、氧气、一氧化碳以及空气混合均有爆炸的危险；所以，氢能源领域，对超高压阀门的密封要求极高，而阀杆密封是整个阀门密封系统中关键的一环。目前的高压阀门阀杆密封结构，往往采用单层填料密封结构，即在填料函中装有填料，再用螺栓和螺母压紧填料压盖和压套，压套挤压填料使得填料变形产生径向压力实现阀杆密封。此种结构运行初期密封效果尚可，但在长期运行后，在高压、往复运动条件下，填料会逐渐磨损、失效，密封性能会逐渐降低直至密封失效。另外，随着介质的增高，填料的圈数会增多，但由于填料的径向比压是随着填料高度的增加而呈指数衰减的，填料高度越大，填料的径向比压衰减得越快，接触流体介质的下部填料往往得不到密封所需的径向比压，起不到密封作用，亟待解决。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于超高压氢能源阀门的复合填料密封系统，可在介质压力作用下自动形成密封，并具备结构简单紧凑和密封效果好的优点，最终能有效提高超高压氢能源阀门的阀杆动密封效果。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于超高压氢能源阀门的复合填料密封系统，包括填料函以及同轴贯穿填料函的阀杆，阀杆与填料函之间设置填料件，并通过压紧件压紧该填料件；其特征在于：所述填料件与压紧件之间夹设有填料垫，所述填料垫同轴套设在阀杆上，且填料垫上贯穿布置有径向孔；填料垫的用于抵靠填料件的配合端面处还内凹有平衡孔，所述平衡孔连通所述径向孔。

优选的，所述平衡孔轴线平行填料垫轴线；各平衡孔环绕阀杆轴线依序均布在填料垫的端面处。

优选的，各径向孔环绕阀杆轴线依序均布在填料垫的外壁处；以环绕填料垫外壁一圈的径向孔形成一组传导单元，所述传导单元为两组以上且沿阀杆轴线依序布置。

优选的，所述填料件包括由阀腔处向外依序布置的第一级V型填料、第二级导向套以及第三级V型填料；所述第一级V型填料的凹槽的槽口朝向填料垫的配合端面，且填料垫的配合端面轴向外凸从而形成吻合该凹槽的顶凸；所述平衡孔的开孔位置位于顶凸的顶端处。

优选的，各V型填料均由两层以上的V型填料单元层叠形成，上一层V型填料单元的凹槽匹配下一层V型填料单元的凸起，且上一层V型填料单元的凹槽截面的顶角角度小于下一层V型填料单元的凸起截面的顶角角度。

优选的，所述凹槽的槽底处布置导压腔，该导压腔沿凹槽的槽底延伸形成环绕腔。

优选的，所述第二级导向套的内壁及外壁处均布置密封圈，从而密封配合相应的阀杆外壁和填料函内壁。

优选的，填料垫所用材料为奥氏体不锈钢金属材料；第一级V型填料所用材质为PTFE材料；第三级V型填料所用材质为柔性石墨材料。

优选的，所述压紧件包括位于填料函函口处的压套和位于填料函内端口处的预紧盖；所述预紧盖同轴的螺纹配合在填料函处，压套通过填料压盖压紧在填料函函口处；所述压套顶端为球面结构，从而用于对中匹配填料压盖底面处的锥形凹面。