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        偏心密封蝶閥知識
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        偏心密封蝶閥知識

        * 來源 : http://www.cunuf.com * 作者 : 美國YLOK閥門 * 發表時間 : 2018-11-30 * 瀏覽 : 4

        第二部分 偏心密封蝶閥及其它蝶閥的基本知識

              蝶閥的家族可謂龐大,單就偏心密封蝶閥來說,就可以分為各種不同的種類。下面著重介紹印證蝶閥發展史的單偏心密封蝶閥、雙偏心密封蝶閥以及三偏心密封蝶閥。另外,對于法蘭蝶閥和彈性金屬硬密封蝶閥的特點也有一定的介紹。

        一、單偏心密封蝶閥特點

                 為解決同心蝶閥的蝶板與閥座的擠壓問題、由此產生了單偏心蝶閥、其結構特征為閥桿軸心偏離了蝶板中心、從而使蝶板上下端不再成為回轉軸心、分散、減輕了蝶板上下端與閥座的過度擠壓。但由于單偏心構造在蝶閥的整個開關過程中蝶板與閥座的刮擦現象并未消失、在應用范圍上和同心蝶閥大同小異、故采用不多。單偏心密封蝶閥具有以下幾個特點:

        1 .具有性能可靠,壽命長久的密封結構。

        2 .具有流阻小,剛性好,壓力損失小的桁架式結構。

        3 .閥板密封圈易于更換,便于維修。

        4 .閥板密封圈采用“ T ”形結構,密封副呈線性密封。

        5 .蝶閥底端采用雙金屬止推墊片,止推性能優良。

        6 .蝶閥既可立式安裝,也可臥式安裝,適用性好。

        7 .該類蝶閥推薦單向使用,在反向密封要求不嚴格時,可雙向使用。

        8 .蝶閥完全關閉時,密封試驗泄漏量為零。

        9 .更換閥板密封圈、 O 形圈、閥體、閥板、轉軸等材質,可適用多種介質和不同溫度。

        二、雙偏心密封蝶閥特點

              在單偏心蝶閥的基礎上進一步改良成型的就是目前應用最廣泛的雙偏心蝶閥。其結構特征為在閥桿軸心既偏離蝶板中心、也偏離本體中心。雙偏心的效果使蝶閥被開啟后蝶板能迅即脫離閥座、大幅度地消除了蝶板與閥座的不必要的過度擠壓、刮擦現象、減輕了開啟阻距、降低了磨損、提高了閥座壽命。刮擦的大幅度降低、同時還使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座、提高了蝶閥在高溫領域的應用。但因為其密封原理屬位置密封構造、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生密封效果、故對關閉位置要求很高(特別是金屬閥座)、承壓能力低、這就是為什么傳統上人們認為蝶閥不耐高壓、泄漏量大的原因。 其特點如下:

        1. 采用全流量設計,不受雜質卡阻影響,兩端的聯體“ O 型密封線使管道安裝無須墊片而保持可靠密封,并可根據不同使用要求選用不同材質。

        2. 蝶板材料采用流線型設計,可雙向使用,流阻小,流量特性優異。

        3. 軸銷采用退銷結構,可將蝶板閥桿緊密結合在一起,不致削弱軸的強度且具有良好的互換性。

        4. 閥體連接可適用于 ANSI125/150 DIN2501 PN10/16 JISB2210 10K JIS G5527 7.5K 標準。

        三、三偏心密封蝶閥的特點

               三偏心蝶閥自問世以來,為滿足日益嚴酷的工況要求,其本身也經歷著自我完善和不斷發展的過程。即便要求最高的零泄漏,三偏心蝶閥理論上都可以做到,但實際上其還是要依賴于周密的設計,精密的制造。以世界著名的巴蝶蝶閥株式會社為例,該公司在吸取、總結其他品牌三偏心蝶閥的長短處的基礎上,推出了三偏心蝶閥Tritec ,其特點如下

         (一) API 規格

                眾所周知, API609 事實上 已成為工業重要管線上用蝶閥的國際規格。而 Tritec 正是全面嚴格按照 API609 規格的 1997 年最新版設計,制造的。三偏心蝶閥的基本設計不僅僅局限于 API 一個規格, 而是 BS5155 ANSI B 16.34 ASME SEC VIII 等各大規格都能對應,這保證了三偏心蝶閥在所有的工業領域都有用武之地。

        (二)雙重安全構造

        三偏心蝶閥嚴格按照 API609的規格要求,為防止因受流體壓力、溫度的影響而引起的蝶板變形、閥桿錯位、密封面咬合等現象的發生,在蝶板上下側分別裝有兩個各自獨立的止推環,從而保證了蝶閥在任何工況下都能正常工作; 同時,為防止未知原因所引起的閥桿破損、飛出而造成的突發事故,在蝶閥下端內外兩處設計了各自獨立的閥桿飛出防止機構。

        (三)無死區設計

               在設計過程中,特別考慮了在調控領域中的應用問題,充分利用三偏心蝶閥的密封原理,做到了蝶閥開關時蝶板不刮擦閥座,閥桿的扭矩通過蝶板直接傳遞至密封面,也就是說蝶板與閥座間幾乎無磨擦現象發生,從而杜絕了打開普通蝶閥時所常見的跳躍現象,根除了蝶閥的低開度范圍內因磨擦等各種不安定因素而造成的調控不能現象,即根除了死區(不感帶)。這意味著三偏心蝶閥幾乎可以從 0 開度開始即進入可調控區域,直至 90 開度,其正常調控比是一般蝶閥的 2 倍以上,調控比最高可高達 100:1   以上。這為三偏心蝶閥作為調控閥使用創造了良好的條件,特別是在大口徑時,截止閥的成本極高,另外,截止閥無法實現零泄漏,在需要緊急關斷的工況中,必須在截止閥的旁側加裝關斷閥,而三偏心蝶閥集調控與關斷于一身,其經濟效益是極其可觀的。

        (四)本體閥座構造

                三偏心蝶閥的閥座安裝構造有兩種,大多數是為圖方便而安裝在蝶板上,但三偏心蝶閥則采用了本體閥座構造,將閥座安裝在本體上。其優點是與蝶板閥座相比,大大減少了閥座直接接觸介質的機會,從而降低了閥座受沖蝕的程度,延長了閥座的使用壽命。

        (五)薄層片閥座結構

        閥座由不銹鋼薄片與石墨薄片層疊而成,這種結構可以有效地防止介質中的微小固形物的影響和熱膨脹所可能引起的密封面咬合,即使出現微小的損傷,也不會產生泄漏,而這對于雙偏心蝶閥來說是不可想像的。

        (六)可更換式密封副

              密封副可謂獨樹一幟,不但本體閥座可以更換,而且由于蝶板密封面與蝶板是獨立的,蝶板密封面也可以更換,也就是說當蝶板密封面受損時,不必再興師動眾地運回制造廠或大舉分解蝶閥,只需調換蝶板密封面即可,這不但大大降低了保養成本,還大大減少了維修工時和檢修強度與難度。

        (七)均衡固定結構

               從三偏心蝶閥的密封面形狀特點出發,密封副固定方式采用了螺栓橢圓形分布固定,不但定位精確,而且還使每個螺栓都均衡受力,杜絕了因應力分布不均而產生的密封副松動,泄漏。

        (八)本質耐火構造

               很多蝶閥都聲稱具有耐火構造,但其中極大部分蝶閥為了減少泄漏量而采用了軟硬雙重閥座構造,其實這很危險。因為火災時軟密封閥座的不完全燃燒會使金屬支持閥座產生應力,溫差變形,從而導致耐火機能失靈。所以,目前歐美正在逐漸排除這類名不副實的耐火閥。 Tritrc 因為是零泄漏,所以不需要軟密封的介助,屬名副其實的本質耐火構造,并獲有 API607 API6FA   BS6755Part2 的耐火檢驗合格認可證書。這保證了 Tritec 可以被應用于石油,石化等各種危險區域。

        (九)高密封填料構造

               在蝶閥的泄漏問題上,傳統上往往都集中于閥座的泄漏,即內漏,而忽略了填料部的泄漏,即外漏。而實際上,在目前環境問題被日益重視的當代社會,外漏危害性遠大于內漏已成為不爭的事實。三偏心蝶閥屬回轉型蝶閥,其閥桿動作僅為 90 °回轉,這與閘閥,截止閥等閥桿動作為螺旋多回轉往復運動相比,其填料部所受磨損程度很低,相對地使用壽命很長,更由于 Tritec  在填料密封等防止外部泄漏構造上,采取了最高標準設計,從而可以在按照 EPA21 規格下進行外部泄漏測試時,標準密封性能保證在100ppm 以下。而實際上,在現有的測試成績中,在勞埃德的監測情況下,外部泄漏值低至 7ppm 。這些指標都意味著 Tritec 可以在化工等各種領域中的有毒,有害介質管線中大顯身手。

        四、法蘭式蝶閥的特點

             法蘭蝶閥引進了自密封設計理念,其中閥瓣與閥軸的連接采用了專利設計退拔銷結構。該蝶閥的主要特點是密封可靠,可雙向密封,并且連接緊密,不致松動,使蝶閥使用長久。其特點如下:

        (一)雙向密封

             通常傳統蝶閥,由于其結構上的原因,在反方向(不利于密封方向)工作壓力下,不能很好的密封,目前國家相關標準也未有雙向密封的強制規定。這是由于:

        1. 采用自密封設計理念

             閥瓣密封圈用橡膠直接以鋸齒狀嵌入閥瓣,無須使用壓圈或螺栓固定,從而避免了采用傳統螺栓壓板型密封而導致的密封圈受力不均,使螺栓脫落以及密封圈過早損壞的問題。密封圈在反方向工作壓力的作用下,產生自密封力,使密封比壓增加,密封圈壓緊閥座,反方向工作壓力愈大,則自密封力也愈大,從而使密封圈與閥座結合緊密,達到雙向密封的效果。

        2. 閥瓣剛性好,不易變形 蝶閥 DN300 以上的閥瓣為雙平板桁架流通式結構,流阻小,剛性好,在反方向工作壓力下,不易產生變形,使密封圈不會隨著閥瓣變形而脫離閥座最佳密封點,從而保證了密封圈的密封效果。

         3. 橡膠密封圈壽命長

          1 )由于采用了自密封的設計理念,橡膠圈與不銹鋼閥座之間的較小過盈量只是維持初始密封,故密封需要的比壓是隨著系統壓力的增加而增加。

          2 )另外,在鋸齒狀凹槽內留有供橡膠彈性退讓的所謂“呼吸”槽,使橡膠在受到壓力時有一定的伸縮空間,這樣在長期工作中就不致于產生彈性疲乏,故密封圈的壽命較傳統型式大大增加。

        (二)專利設計退拔銷結構

              通常蝶閥在使用過程中,由于采用傳統銷連接,銷從閥軸中心穿過,不僅降低了閥軸的強度,而且在長期使用過程中與閥軸之間產生間隙,從而在開關蝶閥時產生沖擊載荷,這種載荷遠遠大于正常情況下擠壓應力和剪切應力所產生的載荷,常常在使用過程中發生銷嚴重變形或斷裂的現象,使蝶閥關閉不嚴或失效,并且大大降低了蝶閥的使用壽命。若新生產的蝶閥采用了美國專利設計退拔銷結構取代軸與閥瓣間的銷連接結構,退拔銷不穿過閥軸的中心,不僅不會削弱軸的強度,而且還與閥軸的貼合面大大增加,通過擰緊退拔銷螺母,使退拔銷和閥軸結合面間產生預緊力,從而使閥瓣閥軸緊密結合在一起而無間隙,在開啟和關閉蝶閥時不會產生沖擊載荷,使閥瓣轉動平穩,從而實現密封可靠。

        (三)獨特的底部軸向調整鎖緊裝置設計 DN300以上規格的蝶閥中,考慮到蝶板自重密封的可靠性,在制造中通過軸向位置的精密調整及固定,使閥瓣在閥座上的位置處于最佳密封狀態。對于可能在長期使用過程中引起的閥瓣下垂,也可方便進一步調整鎖定,實現長期使用零泄露。

        (四)密封圈更換方便

                當密封圈需要更換時,無須拆下閥瓣,只需將蝶閥全開,再將操作裝置中的鍵取出,將操作裝置調至關閉狀態后依然保持和主閥鍵聯接,然后朝開啟方向繼續轉動手輪,直至密封圈位于閥體密封面對側即可更換密封圈。

                要達到上述獨特的優越性需要精湛的工藝來保證,需花費較高的成本,但為保證蝶閥品質滿足客戶要求,提升國內同類蝶閥的技術水平,我們的產品仍應堅持采用先進的技術、精湛的工藝來制造,力爭在水道用軟密封蝶閥產品上能達到國際先進水平。

        五、彈性金屬硬密封蝶閥的結構特點

                橡膠密封蝶閥缺點是作節流使用時,由于使用不當會產生氣蝕,從而使橡膠座剝落、損傷等情況發生。為此,現在國際上又開發金屬密封蝶閥,氣蝕區減小,在日本近年來還開發耐氣蝕、低振動、低噪聲的梳齒形蝶閥。近幾年我國也開發了金屬密封蝶閥,彈性金屬密封蝶閥是國家級重點新產品。高性能的彈性金屬密封蝶閥采用了一個雙偏心和一個特殊斜錐橢圓密封結構,解決了傳統偏心蝶閥在啟閉  0 °~ 10 °瞬間密封面仍處于滑動接觸摩擦的弊病,實現蝶板在開啟瞬間密封面即分離,關閉接觸即密封的效果,達到延長使用壽命、密封性能最佳的目的。彈性金屬密封蝶閥具有以下結構特點:

        1. 三向偏心的獨特設計使密封面之間無摩擦傳動,延長了蝶閥的使用壽命。

        2. 由扭矩產生彈性密封。

        3. 巧妙的楔形設計使蝶閥有越關越緊的自動密封功能,密封面之間具有補償性、零泄漏。

        4. 體積小、重量輕、操作輕巧、便于安裝。

        5. 可根據用戶要求配置氣動、電動裝置,滿足遙控和程控的需要。

        6. 更換零件材質可適用于各種介質,并可進行襯里防腐(襯 F46 GXPP PO 等)。

        7. 連續結構多樣化:對夾、法蘭、對焊。

        第三部分 偏心密封蝶閥的原理圖及結構特征

        偏心密封蝶閥有著不同的種類,應用的領域以及各自的特點自然也不盡相同。但從根本而言,偏心密封蝶閥的基本原理卻有著異曲同工之妙。

         一、單偏心密封蝶閥的工作原理圖

        1 、結構特征:閥板的回轉中心(即蝶閥軸中心)位于閥體的中心線上,且與閥板密封截面形成一個 a 尺寸偏置。 單偏心蝶閥是閥板的回轉中心在閥體的中心線上,閥板相對于密封面偏離一個距離,適宜軟密封。

         2 、蝶閥關閉時,閥座和閥板密封面處在有相對過盈的接觸狀態,要達到密封主要是靠壓緊密封圈使其在周邊方向上膨脹產生密封比壓和管道壓力對閥板的力,使其達到密封,所以只能單向密封。

        3 、當蝶閥開啟時閥板與閥座的接觸到一面脫離閥座,另一面始終是沿半圓周的軸向方向的二點接觸,反復啟閉密封圈容易磨損,影響密封性能,更不可能實現金屬密封。

        4 、從幾何的角度可以很明顯的看出,上圖中的 x 是不存在的,反過來還有一定的過盈。

        二、雙偏心密封蝶閥的工作原理圖

            結構特征:閥板回轉中心(即蝶閥軸中心)與閥板密封截面形成一個尺寸 a 偏置,并與閥體中心形成一個尺寸 b 偏置。

         三、三偏心密封蝶閥的工作原理圖

          結構特征:閥板回轉中心(即蝶閥軸中心)與閥板密封面形成一個尺寸 a 偏置,并與閥體中心形成一個 b 偏置;閥體密封面中心線與閥座中心線(即閥體中心線)形成一個角度為β的角偏置。

         四、蝶閥結構的適用環境分析

           蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內,圓盤形蝶板繞著軸線旋轉,旋轉角度為 0 °~ 90 ° 之間,旋轉到 90 °時,蝶閥呈全開狀態。               蝶閥結構簡單、體積小、重量輕,只由少數幾個零件組成。而且只需旋轉 90 °即可快速啟閉,操作簡單,同時該蝶閥具有良好的流體控制特性。蝶閥處于完全開啟位置時,蝶板厚度是介質流經閥體時唯一的阻力,因此通過該蝶閥所產生的壓力降很小,故具有較好的流量控制特性。蝶閥有彈性密封和金屬密封兩種密封型式。彈性密封蝶閥,密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。

         采用金屬密封的蝶閥一般比彈性密封的蝶閥壽命長,但很難做到完全密封。金屬密封能適應較高的工作溫度,彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。 如果要求蝶閥作為流量控制使用,主要的是要正確選擇蝶閥的尺寸和類型。蝶閥的結構原理尤其適合制作大口徑蝶閥。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業上得到廣泛應用,而且還應用于熱電站的冷卻水系統。

           常用的蝶閥有對夾式蝶閥和法蘭式蝶閥兩種。對夾式蝶閥是用雙頭螺栓將蝶閥連接在兩管道法蘭之間,法蘭式蝶閥是蝶閥上帶有法蘭,用螺栓將蝶閥上兩端法蘭連接在管道法蘭上。

        相關產品:進口蝶閥進口三偏心蝶閥進口偏心蝶閥

         

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