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密封蝶閥及單、雙、三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)簡介

更新時(shí)間:2013-11-27      瀏覽次數(shù):2176

蝶閥是用盤形關(guān)閉件(可以是圓形或矩形等)轉(zhuǎn)動(dòng)90°或90°左右來啟閉閥門的一種旋轉(zhuǎn)閥。蝶閥是一種古老的閥門,早期由于密封性能不良,只能作調(diào)節(jié)用,例如煙道閥便是一種調(diào)節(jié)蝶閥。隨著合成橡膠等彈性密封材料的出現(xiàn),以及密封機(jī)構(gòu)的深入研究, 出現(xiàn)了密封式的蝶閥。彈性金屬閥座及新的結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn),使蝶閥在高溫、低溫環(huán)境中也逐漸被采用。 目前蝶閥的發(fā)展趨勢是既可作調(diào)節(jié)用,又可作密封用。

蝶閥具有結(jié)構(gòu)簡單,不易產(chǎn)生熱變形、重量輕、占據(jù)空間位置小、阻力相對小、啟閉迅速,啟閉功率小、密封性好、壽命較長等優(yōu)點(diǎn),故得到廣泛應(yīng)用,尤其在低壓大口徑閥門中的應(yīng)用日益擴(kuò)大。總之密封蝶閥在水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。如市政工程的給、排水系統(tǒng),火力發(fā)電廠、核電站各種供水系統(tǒng)、熱力管網(wǎng)及污水處理系統(tǒng),水電站大型水輪機(jī)的進(jìn)水閥,電力、化工、石油、冶金、船舶、造紙、城市燃?xì)?、下水道、食品工業(yè)以至原子能和*中,都相釆用蝶閥,而且有向高中壓發(fā)展的趨勢。蝶閥能輸送和控制的介質(zhì)有水、凝結(jié)水、污水、海水等各種液體及空氣、煤氣等氣體及蒸汽、干燥粉末、泥漿、果漿及帶懸浮物的混合物。目前已有Class600?1500的蝶閥。

在20世紀(jì)70?80年代,我國也曾制造過PN40的蝶閥,目前我國已能制造PiVlOO乃至更高壓力的蝶閥。世界上zui大的蝶閥尺寸為32ft C9. 75m) .閥門的密封機(jī)理是靠作用在密封面上有一定的密封比壓而達(dá)到的,蝶閥也不例外。蝶閥的密封總的來看有三種形式:①靠過盈量產(chǎn)生比壓壓緊。②靠直接壓力或力矩將密封副壓緊,如雙偏心、三偏心蝶閥, 密封環(huán)內(nèi)充氣充液。③靠泊松效應(yīng)利用介質(zhì)壓在密封圈上。由圖4-1可知,上下游壓差越大則越易密封。 有時(shí)還利用“肘節(jié)效應(yīng)”的彈性體,該彈性體中間斷 面薄于外徑或內(nèi)徑,當(dāng)壓力作用時(shí),結(jié)構(gòu)允許閥座外徑撓曲而使接觸表面密封。

蝶閥可以按多種方法進(jìn)行分類,例如蝶閥按用途和作用分,可分為截?cái)嘈秃驼{(diào)節(jié)型;按結(jié)構(gòu)形式分為中線型、單偏心、雙偏心和三偏心蝶閥;按密封材料分,可以分為橡膠密封蝶閥、四氟密封蝶閥和金屬密封蝶閥。

密封蝶閥的密封副有金屬對金屬的硬密封,也有 金屬對橡膠或塑料的軟密封。密封圈可以放在蝶板上,也可以放在閥體上。下面是幾個(gè)典型的密封蝶閥結(jié)構(gòu)。根據(jù)蝶板在閥中的放置位置,蝶閥又可做成中心對稱的(I型)、偏置(H型)的(單偏心、雙偏心和三偏心)或斜置(Z型)的(圖4-2)。

(1) 中線蝶閥

中線蝶閥(圖4-3)閥桿軸心線與蝶板中心平面在同一個(gè)平面內(nèi)并與閥體管道中心線垂直相交,且蝶板兩邊面積對于閥桿軸線對稱。中線蝶閥一般制成襯膠的形式,由于結(jié)構(gòu)簡單,中心對稱(I型)雙向密封效果一樣,并且流阻較小,開關(guān)力矩也小,因此在中、小型蝶閥上廣泛應(yīng)用。但軸頭由于經(jīng)常處于摩擦狀態(tài),比其他部位磨損快,容易在此處泄漏,因此襯膠蝶閥中有時(shí)在軸頭襯有四氟薄膜以減少摩擦或增加彈簧以補(bǔ)償磨損等,見圖4-4。顯然,中線型如做成金屬對金屬,要密封有些困難,斜置板和偏置板蝶閥軸頭沒有磨擦,但它們的流阻和密封力矩都比中心對稱蝶板要大。

(2) 單偏心蝶閥

單偏心蝶閥(圖4-5)閥軸偏離了蝶板中心平面 產(chǎn)生了一次偏心,從而蝶板靠閥軸的上下端不成為回轉(zhuǎn)軸心,消除了上下軸端的摩擦磨損產(chǎn)生泄漏。 密封效果更好,不過兩個(gè)方向密封效果不一致,一般正向(從閥軸流向密封面)易于密封,反向則由于沒

 

有密封面的支承作用,易于泄漏。但采用橡膠軟密封,利用其彈性,可以很好地實(shí)現(xiàn)雙向密封。由于其密封接觸機(jī)理屬于“球在圓錐里”(ball in cone),因此蝶板在各開度下總有兩點(diǎn)不能脫離接觸,當(dāng)用于調(diào)節(jié)時(shí),此兩點(diǎn)將比其他部位磨損更多一些,對密封將產(chǎn)生不利影響。如果做成金屬硬密封,兩個(gè)正錐配合,在轉(zhuǎn)動(dòng)蝶板時(shí),密封面將產(chǎn)生干涉,開關(guān)有困難。

(3)雙偏心蝶閥

雙偏心蝶閥(圖4-6),為了改善單偏心的情況, 將閥軸偏移一個(gè)距離e,使軸心與密封點(diǎn)的連線和密封面成鈍角(大于90°),這樣,密封時(shí)便不產(chǎn)生干涉,而且越關(guān)越緊,產(chǎn)生更大的密封面壓緊力。雙偏心的特點(diǎn)是當(dāng)閥門開啟時(shí)蝶板密封面能迅速與閥座脫

離,接觸刮擦作用大幅度降低,同時(shí)可以做成金屬密封閥。

雙偏心蝶閥可以設(shè)計(jì)成橡膠、聚四氟和金屬硬密封的形式。例如c形、0形或U形屬密封環(huán)等形式。 如果要制成錐面對錐面金屬硬密封而不至于產(chǎn)生干涉,有時(shí)二次偏心要做得很大,造成需要很大的偏心力矩,以致開閥力矩過大,為減少偏心距,又推出三 偏心蝶閥。

(4) 三偏心蝶閥

三偏心蝶閥(圖4-7)是將正錐角旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度, 改為斜錐角,這樣偏心e可以減小,開啟力矩也隨之減小。當(dāng)然這只是直觀地理解,實(shí)際軸心應(yīng)設(shè)置在什么地方還是應(yīng)該采用三維做運(yùn)動(dòng)分析,判斷密封副是 否會(huì)產(chǎn)生干涉。值得指出的是三偏心蝶閥的密封圈不但可以設(shè)計(jì)成多層次式,也可以做成像Neles那樣的U形或0形圈,有些時(shí)候甚至可以采用橡膠、四氟等非金屬材料,但是采用非金屬彈性密封材料,是否有必要做成三偏心值得商榷(雙偏心即可)。 

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