三偏心金属密封蝶阀的原理及特性.pdf

1998 年第 3 期 　　　　　　　　　　　　　　阀 　　　门 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 — 1 — 三偏心金属密封蝶阀的原理及特性 ( ) 上海工业自动化仪表研究所 上海 　200233 　李小明 　　摘要 　论述了偏心抛物线形密封面取代球形密封面的动作原理及结构特性 。分析了三偏心金 属密封蝶阀的技术特性和使用性能 , 给出了双偏心密封结构与三偏心密封结构的形线转换方程。 叙词 　蝶阀 　金属密封 　设计 1 　概述 随着现代工业技术的飞速发展 , 蝶阀被广 泛应用于管道控制系统 , 特别是其他控制阀类 难以满足的大口径管道控制系统。通常 , 蝶阀 的阀座为固定式 , 其材质有高分子聚合物和金 属两类 , 聚合物阀座主要适用于温度不高的工 况。金属密封阀座蝶阀虽然能满足较高的温度 和压力工况 , 但金属阀座的弹性较聚合物阀座 低 , 密封性能较差。 2 　双偏心蝶阀结构 由图 1 知 , 双偏心金属密封蝶阀具有偏心 h 1 和 h2 , 蝶板处于关闭阀位时 , 在密封压差 1 阀轴　2 蝶板　3 阀座 Δ 图 1 　双偏心密封结构 P 一定的条件下 , 蝶板上介质压力与密封半 径 R 的平方成正比。阀轴承受的偏置力矩为 2 π Δ R ph 2 , 其值数倍于阀座的摩擦力矩 , 对大 口径蝶阀, 甚至十几倍于阀座的摩擦力矩。这 对阀轴强度和执行机构驱动力提出了很高的要 求 , 限制了蝶阀性能的进一步提高 , 特别是在 使材料强度大幅度下降的高温工况中 , 双偏心 密封结构更是受到限制。 3 　三偏心蝶阀动作原理 为了解决双偏心蝶阀在结构上存在的缺 陷 , 提高蝶阀性能 , 适应工况的更高要求 , 经 研制开发了三偏心金属密封蝶阀 , 其特征是以 偏心抛物线形密封面取代了球形密封面 , 以浮 动金属阀座取代了固定金属阀座。由图 2 知 , 1 阀座　2 蝶板　3 阀轴 三偏心金属密封蝶阀以偏心抛物线形密封面取 图2 　双偏心密封与三偏心密封结构转换 代了双偏心蝶阀的球形密封面 , H 1 和 H2 分 　　在图 2 中 , 若阀座内径为 2 R ( 即 θ B 1 B 2) , 球形密封面和抛物线形密封面在 xoy 别为轴向和径向偏心 , 为角度偏心。 　　　　　　　　　　　　　　　　　阀 　　　门 　　　　　　　　　　　　1998 年第 3 期 — 2 — 坐标系中的形线方程为 变化的 , 其变化方向与蝶板启闭方向相反 , 使 2 ( ) 2 2 2 ( ) x + y - h = h + R 1 蝶板在启闭时更容易脱离或楔入阀座。如图 4 2 ( ) ( ) 所示 , 当蝶板开启时 , 阀座处于松弛状态 , 可 x = 2 P y + y ′ 2 2 在阀体沟槽中浮动。当蝶板关闭时 , 阀座随蝶 　　由两形线相切关系可