密封蝶閥的結(jié)構(gòu)與優(yōu)缺點(diǎn)

發(fā)表評(píng)論

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密封蝶閥的密封副有金屬對(duì)金屬的硬密封，也有金屬對(duì)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(duì)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1）。

一、中線蝶閥

中線蝶閥（圖2）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(duì)于閥桿軸線對(duì)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(duì)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。

1—閥體；2—密封圈；3—上閥桿；4—閥板；5—下閥桿

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3。顯然，中線型如做成金屬對(duì)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(duì)稱蝶板要大。

1—閥體；2—自潤滑軸承；3—密封圈；4，6—墊片； 5—碟簧；7—推力塊；8—氟橡膠O形圈（第3級(jí)密封）； 9—環(huán)狀層密封（第2級(jí)密封）；10—彈簧作用的機(jī)械密封（初級(jí)密封）；11—一體式帶桿蝶板（外包聚四氟乙烯）

二、單偏心蝶閥

單偏心蝶閥（圖4）閥軸偏離了蝶板中心平面產(chǎn)生了一次偏心h，從而蝶板靠閥軸的上下端不再成為回轉(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(duì)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。

三、雙偏心蝶閥

雙偏心蝶閥（圖5），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、O形或U形屬密封環(huán)等形式。如果要制成錐面對(duì)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。

四、三偏心蝶閥

三偏心蝶閥（圖6）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O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）。

五、特殊結(jié)構(gòu)的蝶閥

1、蝶板能取出的蝶閥（圖7）密封圈分前后兩套。當(dāng)常用的一套損壞時(shí)可以在不卸下整個(gè)閥門的情況下更換損壞的密封圈。

2、四通蝶閥（圖8）有四個(gè)通道，可以用來改變介質(zhì)的流向，常用于電廠凝汽器冷卻水的反沖洗中。

3、雙閥瓣蝶閥，如圖9所示，蝶閥蝶板上有雙道密封圈，具有進(jìn)口和出口密封的良好性能。中腔可通水，以加強(qiáng)密封性，可用于介質(zhì)為水和氣體的場合，特別適用作真空閥。該閥在日本SHOWA公司有制造，應(yīng)用在上海石洞口電廠。但在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)防止開閥時(shí)水倒流到汽輪機(jī)中對(duì)葉片造成危害。

4、三通金屬密封蝶閥（圖10）：用來改變介質(zhì)流向。

5、液控蝶閥（液壓緩閉止回蝶閥），見圖11，用液壓系統(tǒng)將閥門開啟（同時(shí)將裝在臂上的重錘升起），有時(shí)設(shè)有電磁閥將液壓油放回油箱，在重錘的作用下，將閥門關(guān)閉，由于該閥借助于液壓缸或控制閥門的方法，使蝶閥分階段關(guān)閉，從而達(dá)到減少水錘的作用。此種閥門根據(jù)采用信號(hào)來源不同還可以作為防止管道破斷的閥門。

圖12是普通型液控蝶閥外形圖，它由閥體下部（閥體、蝶板、閥桿等）、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（連桿體、重錘、前后平板、擺動(dòng)液壓缸、高壓軟管）以及液壓油箱等組成。這種蝶閥派生出多種類型。

a.普通型（保位型）。圖13為普通型（保位型）典型原理圖，電動(dòng)泵與手動(dòng)泵出口都有止回閥。當(dāng)電動(dòng)泵開啟時(shí)，液壓油直接進(jìn)入液壓缸使閥門開啟，到達(dá)全開位置時(shí)，位置行程開關(guān)將泵停止。當(dāng)接到關(guān)閥指令時(shí)，電磁閥打開通路，閥門按液壓缸預(yù)調(diào)的程序快關(guān)或慢關(guān)。這種液壓系統(tǒng)比較簡單，但要求液壓閥及活塞缸必須是零泄漏，否則保位行程開關(guān)將離位，油泵開啟運(yùn)轉(zhuǎn)。

b.保壓型。圖14為保壓型原理圖，其是在普通型原理上，在電磁（泄壓）閥前增加一個(gè)小型蓄能器，以遲緩由于泄漏使重錘掉錘現(xiàn)象。

c.鎖定型。鎖定型（圖15）是在普通型的基礎(chǔ)上加一個(gè)插銷。當(dāng)開啟以后，用插銷將蝶板鎖定在開啟位置，在接到開閥指令時(shí)，蓄能器將插銷拔開，在重錘作用下將閥門關(guān)閉。蓄能器（無重錘）全液壓型（圖16）開關(guān)都依靠蓄能器的油壓。

d.電動(dòng)開啟、液壓阻尼關(guān)閉的閥門。它一般是在閥桿的一端安裝一個(gè)電動(dòng)裝置，而通過電磁離合器帶動(dòng)閥桿、蝶板開啟，使另一端的液壓阻尼缸的重錘同時(shí)開啟。當(dāng)需要關(guān)閉時(shí)發(fā)出信號(hào)，電磁離合器斷開，在重錘的作用下閥門按液壓缸阻尼程序關(guān)閉。

6、快關(guān)或快開蝶閥，與一般蝶閥沒有原則上的區(qū)別，主要是要考慮高速的慣性及緩沖。此外，由于快關(guān)閥是一個(gè)關(guān)鍵閥門，要求可靠性很高，不能由于卡住而關(guān)不下來，因此一般要有微小的游動(dòng)動(dòng)作。

7、兩步動(dòng)作的蝶閥的基本動(dòng)作是蝶板先旋轉(zhuǎn)90°然后移動(dòng)壓向密封面。由于動(dòng)作復(fù)雜，應(yīng)用比較少。美國在20世紀(jì)70～80年代，曾經(jīng)制造過齒輪齒條的兩步動(dòng)作蝶閥（圖17），公稱尺寸為DN900，應(yīng)用在美國海軍。我國在20世紀(jì)60～70年代從英國引進(jìn)過凸輪式的兩步動(dòng)作蝶閥應(yīng)用在云南三聚磷酸鈉廠。大亞灣核電站DN750安全殼隔離閥也是兩步動(dòng)作的（AMRI）。21世紀(jì)初也有單位仿ORBIT球閥的原理制造兩步動(dòng)作的蝶閥。

8、連桿機(jī)構(gòu)蝶閥，可以說是兩步動(dòng)作蝶閥的延伸，密封面為平面，故易于得到較好的密封效果。但在壓力較高時(shí)，需要開啟力矩較大，因此這種蝶閥多用于真空系統(tǒng)和低壓氣體系統(tǒng)，或作高溫閥。在西歐有很多公司提出過多種四連桿機(jī)構(gòu)蝶閥（圖18～圖20）。

9、高溫和低溫蝶閥（圖21、圖22）都有一個(gè)保溫問題。此外，為使溫度不傳至填料處，把蝶閥制成長頸結(jié)構(gòu)。在高溫蝶閥的長頸部位上可有散熱片，而低溫蝶閥則設(shè)有保冷板，以減少冷損。顯然高溫和低溫閥對(duì)材料都有嚴(yán)格要求。

10、核電站用蝶閥，由于結(jié)構(gòu)緊湊、簡單、重量輕、開關(guān)迅速、流量系數(shù)高等特點(diǎn)，在核電站有廣泛應(yīng)用，在工藝系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等都應(yīng)用頗多。

a.在安全殼內(nèi)的工藝系數(shù)多采用襯膠蝶閥：小于或等于DN600，小于或等于PN16，t≤80℃。

b.循環(huán)水系統(tǒng)大口徑蝶閥：小于或等于DN1200，小于或等于PN10，t≤80℃。

c.海水用蝶閥：一般為防止海水和鹽霧腐蝕，要求內(nèi)部襯膠、涂環(huán)氧漆或其他防腐涂料，有的采用雙向不銹鋼和鈦合金。

d.小汽機(jī)真空蝶閥：小于或等于DN2400，大亞灣采用的是二連桿蝶閥（DN2000）。

e.安全殼與外界隔離的安全殼隔離閥：大亞灣采用Amri的金屬密封蝶閥，DN250、DN750。

f.汽輪機(jī)再熱器中低壓連通管快關(guān)調(diào)節(jié)蝶閥（雙閥組），一般為DN1200～1600。

g.在大功率石墨慢化沸水堆系統(tǒng)上，分離汽包內(nèi)的水位應(yīng)保持不變，并用循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán)，在這個(gè)條件下，為保證在飽和水溫度下工作的循環(huán)水泵入口處不出現(xiàn)汽蝕現(xiàn)象，以及為了限制其出力，在該循環(huán)泵的出口采用了蝶形調(diào)節(jié)閥，其公稱尺寸為DN800，公稱壓力為PN100，工作溫度tp≤270℃。