三偏心金属密封蝶阀的原理及特性.pdfVIP

维普资讯 f， ＼ 一， ’ 、 1998年第 3期 阀 门 i 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 刊 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。 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 hl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 △P一定的条件下，蝶板上介质压力与密封半 图1 双偏心密封结构 径 R 的平方成正 比。阀轴承受的偏置力矩为 7rR Aph2，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，Hl和 H2分 在 图 2中，若 阀座 内径 为 2R (即 别为轴向和径向偏心， 为角度偏心。 BIBz)，球形密封面和抛物线形密封面在 ．roy 维普资讯 阀 门 1998年第3期 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 + (Y—h) = h2+R (1) 蝶板在启闭时更容易脱离或楔入阀座。如图4 =2P(y+Y) (2) 所示，当蝶板开启时，阀座处于松弛状态，可 由两形线相切关系可得 P=h，Y=R ／ 在阀体沟槽中浮动。当蝶板关闭时，阀座随蝶 2h，代入式 (2)，得 板的楔入浮动到最佳的密封位置，在蝶板的挤 =2h(Y+R ／2h) (3) 压下阀座与蝶板及阀体间的密封力逐渐达到最 将阀座由BtB2位置沿抛物形线偏转 大值。 角，至 AtA2位置，得 Y=一tg0 · (4) 求得At(t，Yt)，A2(2，Y2)，且有 AtA2=~／(t— 2)2+(t— 2)2 = (4R +4ht霉z【)(1+ ) (5) 在抛物面上，任意斜截面为椭 圆 (推导 1．网体 2．阀轴 3．蝶板 4．阀座 5．压盖 略