阀门的密封结构设计是决定其密封性能的核心环节，需根据介质特性（压力、温度、腐蚀性）、工况要求（启闭频率、泄漏等级）及应用场景（工业管道、核电、食品医药等）选择合适的结构形式。以下从密封原理分类、典型结构设计、技术要点及应用场景展开详细说明：
通过外部机械力（如螺栓预紧力、弹簧力）使密封面紧密贴合，阻断流体泄漏通道，适用于中低压及部分高压工况。
- 特点：密封可靠性依赖预紧力的精准控制，需定期维护调整。
- 典型结构：
- 平面密封（平行密封）
- 原理：阀座与启闭件（如闸板、阀瓣）的密封面为平行平面，通过螺栓预紧力挤压密封面实现贴合。
- 设计要点：密封面粗糙度需≤Ra0.8μm，常配合软密封材料（如橡胶、PTFE）填充微观间隙，或采用金属硬密封（如不锈钢 + 研磨）。
- 应用：低压闸阀、截止阀、隔膜阀，适用于水、空气等清洁介质。
- 锥面密封（楔形密封）
- 原理：密封面为锥形（如阀座锥角 30°/45°），启闭件（如球体、闸板）楔入时产生径向分力，增强密封面比压。
- 设计要点：锥面角度需精确匹配（如球阀球体与阀座锥度差 0.5°），金属硬密封时需堆焊硬质合金（如司太立）提高耐磨性。
- 应用：高压球阀、楔式闸阀，适用于石油、天然气等高压工况。
- 球面密封
- 原理：启闭件（如球体、球瓣）与阀座为球面接触，接触面积均匀，可实现双向密封。
- 设计要点：球面曲率半径需严格控制（如球阀球体与阀座半径差≤0.1mm），常配合弹性阀座（如金属弹簧加载 PTFE）补偿磨损。
- 应用：浮动球阀、球形止回阀，适用于需要双向密封的管道（如城市供热管网）。
利用介质压力辅助密封，压力越高，密封面贴合越紧，无需额外预紧力，适用于高压、高温工况。
- 特点：结构复杂但密封性更可靠，减少外部泄漏风险。
- 典型结构：
- 楔形环自密封（Bellow Seal）
- 原理：阀盖与阀体间安装楔形金属环，介质压力推动环楔入锥形槽，形成径向密封。
- 设计要点：楔形环材料需与阀体匹配（如不锈钢 + 退火处理），槽面粗糙度≤Ra1.6μm，避免划伤。
- 应用：核电站主蒸汽阀门、高压加氢装置阀门。
- 波纹管自密封（Bellows Seal）
- 原理：阀杆处安装金属波纹管，介质压力使波纹管膨胀，压紧阀盖密封面，同时波纹管弹性变形补偿阀杆运动。
- 设计要点：波纹管层数（通常 3-5 层）与压力等级匹配（如 PN160 需 5 层不锈钢波纹管），需通过疲劳测试（≥10000 次循环）。
- 应用：有毒介质（如氯气）、易燃易爆介质（如液化石油气）阀门，杜绝外漏。
- 填料密封（Packing Seal）
- 原理：阀杆与填料函间填充盘根（如石墨、PTFE），通过压盖拧紧力挤压填料，填充间隙。
- 设计要点：填料层数根据压力确定（如 PN16 需 3-4 层），压盖螺栓需对称拧紧（误差≤5% 扭矩），避免阀杆偏磨。
- 应用：通用阀门（如截止阀、闸阀），适用于中低压（≤PN40）、非剧毒介质。
- 波纹管 + 填料双重密封
- 原理：波纹管作为主密封，填料作为冗余密封，双重保障。
- 设计要点：波纹管失效时，填料自动承接密封任务，常用于高安全等级场合（如海上平台阀门）。
- 法兰密封
- 结构：平面法兰（RF）、凸面法兰（M）、环连接面法兰（RJ）。
- 设计要点：垫片类型与介质匹配（如金属缠绕垫适用于高温高压，橡胶垫片适用于低压水），螺栓预紧力按标准计算（如 ASME B16.5）。
- 螺纹密封
- 结构：圆锥管螺纹（NPT）、圆柱管螺纹 + 密封胶带（如生料带）。
- 设计要点：螺纹牙型需符合标准（如 ISO 7-1），密封胶带缠绕方向与螺纹旋向一致（顺时针），避免泄漏。
