由于低温下橡胶材料的缺陷和大多数非金属材料存在的冷脆及严重冷流现象，因此低温阀阀杆与阀体间的密封设计无法采用密封圈的形式，只能采用填料函密封结构和波纹管密封结构。一般波纹管密封多应用于介质不允许微量泄漏和不适宜填料的场合，其单层结构的寿命很短，多层结构的成本高，加工困难，所以在低温阀门的生产过程中一般不采用。
填料函密封结构制造加工简单，维修更换方便，在实际应用中相当普遍。但是填料一般工作温度不能低于-40℃，为了保证填料的密封性能，低温阀门的填料函装置应在接近环境温度的条件下工作。在低温状态下，随着温度的降低填料弹性逐渐消失，防漏性能随之下降。由于介质渗漏造成填料与阀杆处结冰，将会影响阀杆的正常操作，同时也会因阀杆运动而将填料划伤，引起严重泄漏。所以在一般情况下要求低温阀填料在0℃以上温度工作，这就要求设计时通过长颈阀盖结构，使填料函远离低温介质，同时选用具有低温特性的填料。常用填料有聚四氟乙烯、石棉、浸渍聚四氟乙烯石棉绳和柔性石墨等，其中由于石棉无法避免渗透性泄漏，聚四氟乙烯线膨胀系数很大、冷流现象严重，所以一般不采用。柔性石墨是一种优良的密封材料，对气体、液体均不渗透，压缩率大于40%，回弹性大于15%，应力松弛小于5%，较低的紧固压力就可达到密封。它还有自润滑性，用作阀门填料可以有效防止填料与阀杆的磨损，其密封性能明显优于传统的石棉材料，因此是目前最优秀的密封材料之一。
由于填料一般都是非金属材料，其线膨胀系数比金属填料函和阀杆大得多。因此在常温下装配的填料，降到一定温度后，其收缩量大于填料孔和阀杆的收缩量，可能造成低温阀门预紧压力减小引起泄漏。在设计时可以对填料压盖螺栓采用多组碟形弹簧垫片进行预紧，使填料在低温时的预紧力能得到连续补偿，以保证填料密封效果。
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