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雙偏心金屬密封蝶閥密封結(jié)構(gòu)

雙偏心金屬密封蝶閥高壓差雙向密封的結(jié)構(gòu)特點和工作原理,介紹了蝶閥的測試和使用性能。

雙偏心金屬密封蝶閥高壓差雙向密封的結(jié)構(gòu)特點和工作原理,介紹了蝶閥的測試和使用性能。


1、概述

  雙偏心金屬密封蝶閥的兩個偏心是指蝶板的旋轉(zhuǎn)中心線與密封線的偏心和蝶板的旋轉(zhuǎn)中心線與通道中心線的偏心。閥門開啟過程中蝶板能夠瞬間與閥座脫離,消除了蝶板與閥座由于擠壓造成的刮擦現(xiàn)象,同時減小了啟閉扭矩,提高了密封性能。蝶閥密封副為線接觸密封,通過蝶板擠壓金屬閥座密封圈所造成的彈性變形產(chǎn)生密封效果。介質(zhì)壓力作用時,如果閥座密封圈變形量不均勻或較小,則可能產(chǎn)生蝶板與閥座脫離或蝶板與閥座密封圈之間的密封比壓不足,導(dǎo)致密封失效,故對閥門關(guān)閉時閥座密封圈的變形控制要求很高。針對密封圈變形導(dǎo)致的蝶閥無法實現(xiàn)雙向密封的問題,對閥座密封圈結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。


2、分析

  雙偏心蝶閥的密封原理是當(dāng)?shù)迮c閥座之間產(chǎn)生的實際密封比壓大于其必須密封比壓時,蝶閥即可實現(xiàn)密封。而密封比壓大小是由閥座產(chǎn)生的彈性變形量決定的。蝶閥的金屬密封閥座與蝶板密封處截面形狀為圓弧形(圖1) 。因為介質(zhì)作用在閥座上的區(qū)域僅為閥座的圓弧段,其力臂較短,彈性變形量較小,閥座與蝶板僅能在介質(zhì)壓差較低時形成可靠密封。如DN250 的蝶閥進行壓力試驗時,當(dāng)介質(zhì)流向為正向,介質(zhì)壓差大于0.3MPa 時,閥門即產(chǎn)生明顯的可見泄漏。當(dāng)介質(zhì)流向為反向,介質(zhì)壓差大于0.8MPa 時,蝶閥經(jīng)過一次開關(guān)后即無法再次實現(xiàn)密封,閥座已產(chǎn)生塑性變形。

 對蝶閥高壓差下出現(xiàn)密封泄漏的問題進行分析。由于蝶板安裝在閥桿上(此時閥桿相當(dāng)于簡支梁) ,當(dāng)介質(zhì)壓力正向作用在蝶板上時,蝶板所受到的力會傳遞到閥桿上,此時閥桿會產(chǎn)生彈性變形。同時蝶板由于介質(zhì)壓力的作用也產(chǎn)生彈性變形,而閥座產(chǎn)生的彈性變形量比蝶板和閥桿共同產(chǎn)生的彈性變形量小,導(dǎo)致蝶板與閥座之間形成的密封比壓減小。當(dāng)實際密封比壓小于必須密封比壓時,蝶閥無法實現(xiàn)密封。當(dāng)介質(zhì)壓力反向作用在蝶板上時,蝶板和閥桿共同產(chǎn)生的彈性變形量大于閥座的彈性變形量極限。此時實際密封比壓大于許用密封比壓,導(dǎo)致閥座產(chǎn)生了塑性變形。


3、改進

  針對蝶閥無法用于介質(zhì)壓差為中等壓力的情況,將閥座設(shè)計成具有高回彈性的結(jié)構(gòu)(圖2) ,提高了蝶板與閥座的密封性能,即使流動介質(zhì)壓力增大,也可以取得很好的密封效果。相對三偏心蝶閥該閥制作加工成本較低,經(jīng)濟效益良好,具有雙向密封功能。當(dāng)介質(zhì)正向流動時,在介質(zhì)的壓力作用下,閥座長圓弧段產(chǎn)生一個繞閥座根部的旋轉(zhuǎn)力矩,由于新型閥座的力臂較長,可產(chǎn)生較大的彈性變形,加大了與蝶板之間的貼合面積與貼合力,提高了閥座與蝶板之間的密封性能。介質(zhì)壓力越大,閥座與蝶板之間產(chǎn)生的密封比壓越大,密封性能越好。當(dāng)介質(zhì)反向流動時,介質(zhì)使蝶板產(chǎn)生彈性變形,此時蝶板壓緊閥座長圓弧段,閥座長圓弧段在蝶板和介質(zhì)的壓力作用下,會繞閥座根部向前旋轉(zhuǎn)移動,閥座長圓弧段的前端會頂住端蓋溝槽,同時會產(chǎn)生一定的彈性變形,增大了閥座的彈性變形范圍,提高了閥座與蝶板之間的密封性能。


  閥座采用可更換設(shè)計,即閥體與蝶板不變,通過更換閥座與端蓋,即可實現(xiàn)軟密封、金屬密封與防火結(jié)構(gòu)蝶閥轉(zhuǎn)換。解決了軟密封、金屬密封、防火結(jié)構(gòu)蝶閥的閥體等部件不通用的問題,降低了產(chǎn)品的制作成本。


4、試驗

  按照GB/T 4213 - 2008 的泄漏量試驗標(biāo)準(zhǔn)要求,對試制的PN40-DN250蝶閥進行了泄漏量檢測(表1) 。測試結(jié)果顯示,密封結(jié)構(gòu)改進后的蝶閥能夠承受閥門的多種壓差而不產(chǎn)生可見泄漏,達到了設(shè)計要求。蝶閥進行了5 萬次開關(guān)疲勞測試,測試后對蝶閥進行泄漏量試驗,未出現(xiàn)可見泄漏。蝶閥性能可靠,能夠達到工況要求。

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