2.9 填料的初步设计
填料密封是用填料堵塞泄漏通道，阻止泄漏的一种古老密封型式。填料密封主要用于动密封，也可用于静密封。它广泛应用于泵、压缩机、制冷机、搅拌机及各种阀门、阀杆的旋转密封。填料函结构设计的合理与否直接关系到产品的使用性能。
2.9.1 填料的常规设计
压紧填料的力（N）按式（2-55）计算：
（2-55）
式中 
—公称压力，MPa；
—填料最大轴向比压系数；
—阀杆直径，mm；
—填料压盖直径，mm。
1断面弯矩M1(N·mm)按式（2-56）计算：
（2-56）
式中 
—填料压盖两螺栓间的距离，mm；
—压紧填料的力，N；
—填料压盖直径，mm。
带孔式填料压盖断面的断面系数W1(mm3)按式（2-57）计算：
（2-57）
式中 D —填料压盖直径，mm；
A —填料压盖两螺栓间的距离，mm；
r —填料压盖螺孔半径，mm；
b —填料压盖厚度，mm。
开口式填料压盖断面的断面系数W1(mm3)按式（2-58）计算：
（2-58）
断面的弯曲应力
(MPa)按式（2-59）计算：
（2-59）
式中 
—1断面弯矩，N·mm；
—填料压盖断面的断面系数。
截面弯矩M2(N·mm)按式（2-60）计算：
（2-60）
式中 
—填料压盖直径，mm；
—压紧填料的力，N；
—阀杆直径，mm。
2断面中性轴到填料压盖上端面的距离Y2(mm)按式（2-61）计算：
（2-61）
式中 
—填料高度，mm。
2断面中性轴的惯性矩I2(mm4)按式（2-62）计算：
（2-62）
2断面的断面系数W2按式（2-63）计算：
（2-63）
式中 
—2断面中性轴的惯性矩，mm4；
—2断面的断面系数；
—截面弯矩，N·mm。
（2-64）
式中 
—2断面中性轴的惯性矩，mm4；
—2断面中性轴到填料压盖上端面的距离，mm；
—填料高度，mm。
2断面的弯曲应力（MPa）按式（2-65）计算：
（2-65）
式中 
—截面弯矩，N·mm；
—2断面的断面系数。
3断面弯矩（N·mm）按式（2-66）计算：
（2-66）
（开口式填料压盖）
（2-67）
（带孔式填料压盖）
（2-68）
3断面的断面系数按式（2-69）计算：
（2-69）
3断面的弯曲应力（MPa）按式（2-70）计算：
（2-70）
式中 
—3断面弯矩，N·mm；
—3断面的断面系数。
2.9.2 LNG蝶阀填料的选材
柔性石墨填料 —柔性石墨填料在阀门中的应用较为广泛，有如下优良性能：
① 独特的柔韧性以及回弹性，制作切口填料可以自由沿轴向弯曲90°以上，使用中不会因温度压力变化，震动等因素而引起泄漏，因而安全可靠，是理想的密封材料。
② 耐温性能好。低温可应用于-200℃，在高温氧化性介质中可用到500℃，在非氧化性介质可应用到2000℃，并能保持优良的密封性。
③ 耐腐蚀性强。对酸、碱类、有机溶剂、有机气体及蒸汽均有良好的耐腐蚀性。不老化，不变质，除强氧化性介质（硝酸）、发烟硫酸、铬酸、卤素等外，能耐一切介质的腐蚀。
④ 摩擦系数低，自润性良好。
⑤ 对气体及液体具有优良的不渗透性。
⑥ 使用寿命长，可反复使用。
柔性石墨在石油、化工、发电、化肥、医药、造纸、机械、冶金、宇航和原子能等工业中得到广泛的应用，柔性石墨填料一般可压制成型。适用公称压力≤32MPa。
2.9.3 LNG蝶阀填料的结构
LNG超低温蝶阀填料结构简图如图2-8所示。
图2-8 LNG超低温蝶阀填料结构简图
2.9.4 填料强度校核设计条件
工作介质：液化天然气；
设计压力：4.6MPa；
设计流量：3200m³/d
设计温度：-162℃；
填料最大轴向比压系数Φ：3.02；
填料直径df：75mm；
填料压盖D：125mm；
填料压盖D1：80mm；
填料压盖D2：115mm；
填料压盖d1（带孔式）：82mm；
填料压盖d0（带孔式）：22mm；
填料压盖A：150mm；
填料压盖H：43mm
填料压盖h1：5mm；
填料压盖h2：35mm；
填料压盖h3：37.77mm；
填料压盖b：12.5mm；
填料压盖r：5mm。
2.9.5 填料强度校核计算
设计压力pN=4.6MPa，填料压盖D=125mm，填料最大轴向比压系数Φ=3.02，填料直径df=75mm代入式（2-55），故压紧填料的力为：
填料压盖D=125mm，压紧填料的力
，填料压盖A=150mm代入式（2-56），则1断面弯矩为：
将填料压盖r=55mm，填料压盖D=125mm，填料压盖b=12.5mm，填料压盖A=150mm代入式（2-57），则带孔式填料压盖断面的断面系数为：
将带孔式填料压盖断面的断面系数
；1断面弯矩
代入式（2-59），则断面的弯曲应力为：
将压紧填料的力
，填料压盖A=150mm，填料压盖D=125mm，填料直径df=75mm代入式（2-60），则2截面弯矩为：
将填料压盖H=43mm，填料压盖b=12.5mm，填料压盖D=125mm，填料压盖D1=80mm，填料压盖D2=115mm，填料直径df=75mm代入式（2-61），则2断面中性轴到填料压盖上端面的距离为：
填料压盖H=43mm，填料压盖b=12.5mm，填料压盖D=125mm，填料压盖D1=80m，填料压盖D2=115m，填料直径df=75mm，2断面中性轴到填料压盖上端面的距离Y2=0.93mm代入式（2-62），则2断面中性轴的螺性距I2为：
将2断面中性轴的惯性距
，2截面弯矩
代入式（2-64），则2断面的断面系数为：
将填料压盖2断面的断面系数
，2截面弯矩
代入式（2-65），则2断面的弯曲应力为：
将填料压盖A=150mm，填料压盖D=125mm，压紧填料的力
，填料直径df=75 mm代入式（2-66），则3断面弯矩为：
将填料压盖A=150mm，填料压盖D=125mm，填料压盖r=55mm，填料直径df=75mm代入式（2-68），则3端面的长度为：
填料压盖b=12.5mm，3端面的长度
，填料压盖H=43mm代入式（2-69），则3断面的断面系数为：
将填料压盖2断面的断面系数
，2截面弯矩
代入式（2-70），则3断面的弯曲应力为：
填盖压板的许用应力
查表可得
，
，故合格。