图1  V型密封唇组件：在确定密封件的结构形式时，注意满足相关的标准要求以外，还要注意选择合适的材料

在对化工技术和流程工业技术领域中的设备进行评审时，应注意它们是否满足TA Luft空气质量控制技术规范的要求，这一技术规范对所有各种气体的排放都规定了相应的排放极限值。化工设备和流程工艺设备的元器件、附件等也需按照这些要求和技术规范进行设计制作，其中，对元器件密封件的要求有着非常重要的意义。

在流程工艺设备的调节阀和截止阀中，阀杆结构设计中要求使用摩擦小、能够自动补偿间隙的PTFE（聚四氟乙烯）材料的密封件。这一密封系统由适合于各种不同使用情况的V形密封唇以及底环、端环构成（见图1），其结构形式以及密封唇的灵活性都可按照不同的使用添加进行匹配（见下表），底环和端环则可根据毛毡的使用情况用金属材料制作。

PTFE材料的优越性能

整个密封组件始终受到弹簧力的作用，从而保障了始终如一的密封作用。适合于在这种工况下使用的PTFE材料由于其很好的耐热性能和很好的滑动摩擦性能，都按照特定的尺寸生产加工出来了，因此，绝不会出现其他材料密封件那样的“爬行”现象，即使是在设备停用较长时间之后再次启动时，也不会在驱动力的作用下损伤，这就是PTFE材料密封件的优点。

PTFE密封件中使用的特殊填充材料在密封件的耐磨损性能方面起到了很好的作用，从而也延长了密封件的使用寿命，另一个明显的优点是这种PTFE材料制作的密封件有着很好的耐化学腐蚀性能。因此，使用这种密封件的流程设备附件有着非常广泛的用途，可用于石化、化工、能源供应、食品和医疗产品、工业用气、建筑物自动化、实验室应用和工业化研究、低温技术等工业领域

图2  V型密封唇组件在使用中的结构和作用原理

PTFE材料中硬质点的填充颗粒有很多的优点，但也存在一些不利的影响，可造成被密封表面的磨损。为了保障密封件有着很长的使用寿命，被密封表面的表面质量状况就显得尤为重要，此时，与PTFE聚四氟乙烯密封件配套首先需要一个淬硬的表面：磨削后经过滚压加工的轴颈表面粗糙度要求为Rz≤1，这样可明显减少轴颈的磨损。

满足TA Luft空气质量控制技术规范

在流程设备的调节阀中，阀杆轴的密封属于TA Luft空气质量控制技术规范中要重点控制的部位。因为在一定的特定条件下阀杆轴的密封是控制污染的一个重要污染源，能够导致周围环境中的大气污染物严重超标。因此，今天的流程设备控制阀设计，都在密封件的设计中下了很大的功夫。在DIN EN ISO 15848 标准或者TA Luft/VDI 2440（2000年11月版）标准中都对流程设备中截止阀和调节阀的配置位置、顺序做出了明确的规定。使用PTFE聚四氟乙烯材料密封件之后，在250℃的温度条件下，24h内检测到的泄露极限值不得超过1×10-4mg/(sm)，而且要通过特别的型式鉴定来证明所设计的控制阀满足了这一规定和要求。检测时，使用的是氦气，检测工况是常规的工作情况。经过测试，最终才对控制阀是否在特定的工作条件和环境中满足TA Luft空气质量控制技术规范做出评判。

图3  不同PTFE材料V型密封唇测试得到的泄露率

密封件的渗透情况

流程设备调节阀的漏气污染情况不仅受到密封唇组几何形状和结构型式的影响，除了被密封表面的问题（密封件与轴颈之间的相对转动），由密封件材料带来的渗透也是一个具有决定性意义、必须高度关注的参数。在污染物排放最高极限的讨论中您就会很快的清楚泄露率与材料密封性之间的关系了。

图3表示的就是一系列不同PTFE材料类型密封唇试验的结果。在TA Luft空气质量控制技术规范的框架内，还增加了一些材料，例如名称为Virginales PTFE（标准PTFE材料）、Moldflon（热塑性材料）和HS 17002（改性PTFE材料）进行了试验。在试验时，各种材料类型都有添加了有机充填材料和无机充填材料两种类型。

在持久性检测时用西格玛型的曲线表示了密封组件的泄露情况。清楚了泄露状况之后，就可以追述PTFE材料的特性原因引起的差异了。在材料生产厂家大量的实验室试验基础之上，绘制出了表示PTFE材料泄露特性的曲线。

合适的添加材料

在PTFE材料中添加矿物质的以及金属材料的硬质点添加成分之后，例如添加碳、石墨、玻璃纤维、碳纤维和青铜以及有机成分，可以明显地改善其耐磨性能。此外，添加成分的多少也在密封材料的松紧方面有着一定的作用，添加成分越多，聚四氟乙烯合成材料的比重就越小。随着PTFE晶格之间孔隙度的提高，材料的透气性也就越高。使得渗入到密封材料中的润滑介质能够在各个方向均匀地分布。

这也就带来了一个问题：用什么方法能够在不降低密封材料耐磨性的条件下提高其孔隙度？此时所采取的措施中要注意的问题如下。

图4  标准和特种PTFE材料渗透率的比较

利用改性PTFE材料代替标准的PTFE材料（参见图4）。

提高涂镀层的厚度：图4所示HCI气体的渗透性情况表明，部件强度增加一倍后渗漏减少了大约50%。这里的问题就是：密封件的安装空间和摩擦性能的要求是否允许在现有的V型密封组件中再增加一个密封唇。

在对PTFE材料晶格要求严格的时候，应是不可渗透的。此时在晶格中负责渗透的无定形组织的份额应在烧结过程中通过冷却速度来施加影响。每小时冷却速度减少大约40℃，可以把氦气的渗透性能减少20%~25%。

降低使用时的温度：把密封件的工作温度降低12℃，降低15℃可把渗透率减少一半。

另一种提高密封件抗渗透性能的方法是：在密封材料中使用Moldflon，这是由德国ElringKlinger 塑料有限责任公司研发生产的一种PTFE材料。这是一种新型的热塑性塑料，其化学成分更加类似于改性聚四氟乙烯材料，但热塑性塑料可以加热熔解来制成不同的零件；因此可以做到几乎密不透气。与PTFE材料相比较，这种Moldflon材料作为密封材料时，有着比PTFE聚四氟乙烯材料更好的抗渗透性能。这一点在TA Luft空气质量控制技术规范的空间内，在传统的氦气泄露性能试验中也得到了证实（参见图3）。

通过添加合适的添加材料，可以毫无问题地提高密封件的机械强度，这一点在那些工作在高温环境中同时也承受高压作用的密封件非常有意义，另外，添加了填充材料的PTFE聚四氟乙烯材料有着比基本PTFE材料更好的抗剥蚀性能。从这些优点来看，Moldflon不失为一种流程设备调节阀、截止阀更好的密封材料。