蝶閥密封結(jié)構(gòu)技術(shù)探討

蝶閥以其成本低、體積小、質(zhì)量輕和壽命長等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國工業(yè)的發(fā)展, 各行業(yè)對(duì)設(shè)備的性能要求越來越嚴(yán)格, 尤其是在一些煤氣管道或其他有害物質(zhì)的管道中, 要求蝶閥必須達(dá)到零泄漏, 所以蝶閥的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是重要的研究課題。

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展, 蝶閥廣泛應(yīng)用于管道控制系統(tǒng), 特別是其他控制閥類難以適用的大口徑管道控制系統(tǒng)。通常, 蝶閥的閥座為固定式, 其材質(zhì)有高分子聚合物和金屬兩類, 聚合物閥座主要適用于溫度較低的工況, 金屬密封閥座蝶閥雖然能滿足較高的溫度和壓力工況, 但金屬閥座的彈性較聚合物閥座低, 密封性能較差〔2〕。蝶閥各種性能的改善與其不斷改進(jìn)密切相關(guān)。如蝶閥的密封結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展先后經(jīng)歷了普通蝶閥、單偏心蝶 閥、雙偏心蝶閥和三偏心蝶閥的演變過程(圖1) 。

圖1 （a） 普通蝶閥 （b）單偏心蝶閥 （c）雙偏心蝶閥 （d）三偏心蝶閥

為解決普通蝶閥的蝶板與閥座的擠壓問題產(chǎn)生了單偏心蝶閥。單偏心蝶閥的閥桿中心線與密封中心線錯(cuò)開, 形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu), 以便不通過橡膠襯密封面, 造成了蝶閥的密封面成為一個(gè)完整連續(xù)的圓弧曲面, 這樣對(duì)于密封面的加工制造就非常方便,而且蝶板與閥座還可以進(jìn)行研磨, 這對(duì)于蝶閥的密封性能就有了充分的保證。蝶板上下端不再為回轉(zhuǎn)軸心, 分散減輕了蝶板上下端與閥座的過度擠壓,能較快離開密封面, 減小了配合面間的摩擦力。但是由于單偏心結(jié)構(gòu)在閥門的整個(gè)開關(guān)過程中蝶板與閥座的刮擦現(xiàn)象并未消失, 故采用不多。

雙偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)特征是閥桿軸心偏離閥座的密封面中心, 也偏離管路和閥門中心線〔3〕。雙偏心的效果使閥門開啟后, 蝶板能迅速脫離閥座, 大幅度地消除了蝶板與閥座的不必要的過度擠壓和刮擦等現(xiàn)象, 減輕了開啟力矩, 降低了磨損, 提高了閥座壽命。刮擦的大幅度降低, 同時(shí)還使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座, 提高了蝶閥的適用溫度, 但因?yàn)槠涿芊庠韺儆谖恢妹芊鈽?gòu)造, 即蝶板與閥座的密封面為線接觸, 通過蝶板擠壓閥座所造 成的彈性變形產(chǎn)生密封效果, 故對(duì)關(guān)閉位置要求很高(特別是金屬閥座) , 承壓能力較低, 蝶板或閥體密封面的摩擦現(xiàn)象非常嚴(yán)重。

三偏心蝶閥是在雙偏心的閥桿軸心位置偏心的同時(shí), 再加上圓錐形密封面中心線相對(duì)于閥門中心線偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度, 形成第三個(gè)偏心。閥座密封形線周長是隨角度偏心的增加而增加, 當(dāng)閥座被磨蝕和損傷時(shí), 只需向關(guān)閉方向改變關(guān)閉閥位就可以重新達(dá)到密封效果, 即增加了角度偏心和閥座的彈性壓縮量。經(jīng)蝶板閥座間啟閉磨合, 消除閥座的損傷,而采用浮動(dòng)性的閥座則可以確保關(guān)閉閥位變化后蝶板與閥座間的最佳密封形位〔4〕。第三個(gè)偏心可使 閥座與蝶板在閥門的整個(gè)行程中完全脫離, 蝶板與閥座的接觸只是在密封時(shí)的一瞬間, 因此極大地減少了閥座與蝶板之間在開關(guān)過程中的摩擦, 減少了磨損, 延長了使用壽命。由于其密封是靠閥座與蝶板上密封圈之間的擠壓實(shí)現(xiàn)的, 密封比壓可由閥桿扭矩來施加, 如果閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理, 則可實(shí)現(xiàn)極高的密封效果。對(duì)第三個(gè)偏心的合理設(shè)計(jì), 可排除閥門卡死的可能性, 因而提高了操作的可靠性。與一般的蝶閥相比, 三偏心蝶閥通常采用金屬硬密封 閥座, 解決了耐高溫的問題。在蝶板周邊鑲裝著由不銹鋼薄板與石墨薄板相互交錯(cuò)層疊而成的多層密封圈, 這種密封具有金屬硬密封和彈性軟密封的雙重優(yōu)點(diǎn), 解決了泄漏問題。三偏心蝶閥作為一種高性能閥門, 以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和性能優(yōu)勢(shì)成為調(diào)節(jié)閥市場(chǎng)中的首選。

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