上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹三偏心金屬密封蝶閥結(jié)構(gòu)分析三偏心蝶閥蝶板的空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,蝶板的力及位移分布情況直接影響到蝶閥的密封以及閥門的啟閉。如果蝶板的變形不合理,則會(huì)直接影響閥門的密封效果,導(dǎo)致泄露,還有可能發(fā)生自鎖等情況。 隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展 , 蝶閥被廣泛應(yīng)用于管道控制系統(tǒng), 特別是其他控制閥類難以滿足的大口徑管道控制系統(tǒng)。為了解決雙偏心蝶閥在結(jié)構(gòu)上存在的缺陷, 提高蝶閥性能, 適應(yīng)工況的更高要求, 經(jīng)研制開(kāi)發(fā)了三偏心蝶閥, 其特征是以偏心拋物線形密封面取代了球形密封面 , 以浮動(dòng)金屬閥座取代了固定金屬閥座。
新型的三偏心蝶閥，它包括有閥體、閥座、閥桿、蝶板、密封圈，其特點(diǎn)是金屬密封圈的直角壓力角大于材料的摩擦角。本實(shí)用新型由于是通過(guò)限定密封圈周邊的壓力角均大于材料的摩擦角，從而保證了密封圈周邊上每點(diǎn)受力后變形充分，密封圈的變形位移不會(huì)產(chǎn)生自鎖情況，從而大大地提高閥門的密封效果。本新型還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、使用壽命長(zhǎng)、應(yīng)用范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。本蝶閥采用的是三維偏心原理設(shè)計(jì)，使密封面的空間運(yùn)動(dòng)軌跡達(dá)到理想化，密封面相互之間無(wú)磨擦、無(wú)干涉，加之密封材料選擇得當(dāng)，從而使蝶閥的密封性、耐腐蝕性、耐高溫性和耐磨性等得到了可靠的保證。其主要特點(diǎn)如下：
1、操作力矩小，操作方便，省力靈巧；
2、三維偏心結(jié)構(gòu)，使蝶板越關(guān)越緊，其密封性能可靠，達(dá)到零泄漏；
3、耐高壓、耐腐蝕、耐磨損、使用壽命長(zhǎng)等。
三偏心金屬密封蝶閥結(jié)構(gòu)分析三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)原理：
一偏心：閥桿旋轉(zhuǎn)中心與閥座中心線偏離，確保閥座與閥板之間的密封。
二偏心：閥桿旋轉(zhuǎn)中心與閥座中心線偏離，閥門開(kāi)啟時(shí)，是蝶板密封面迅速脫離閥座密封面。
三偏心：密封面椎體中心與閥門中心線偏離，當(dāng)閥門開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí)消除蝶板密封面和閥座密封面的干涉及摩擦。
三偏心金屬密封蝶閥結(jié)構(gòu)分析三偏心蝶閥主要特點(diǎn)：
1、雙流向均可承壓，實(shí)現(xiàn)無(wú)流向限制的安裝方式。
2、全金屬密封設(shè)計(jì)，閥座、密封圈采用司太立合金堆焊技術(shù)，解決了高溫高壓、低溫等嚴(yán)苛工況下，蝶閥密封性能差的難題；可以耐壓高達(dá) 2500 磅級(jí)，耐溫低至 -196 ℃高達(dá) 850℃，密封達(dá)到 0 泄漏，調(diào)控比高達(dá) 100:1 以上。
3、閥座和閥體采用分體設(shè)計(jì)，閥板與密封圈采用分體設(shè)計(jì)，產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)通配互換。不會(huì)因?yàn)槊芊饽p問(wèn)題而導(dǎo)致整臺(tái)閥門報(bào)廢，只需更換閥座和密封圈就可以正常使用，從而降低使用成本。
三偏心蝶閥優(yōu)點(diǎn)：
1、密封性能好，提高了系統(tǒng)的可靠性；
2、摩擦阻力小，啟閉省力、靈活；
3、使用壽命長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)反復(fù)多次開(kāi)關(guān)；
4、承壓及耐高溫能力強(qiáng)，適用范圍廣。
三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)分析
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥三偏心蝶閥的密封副通常為斜錐面,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的蝶板為斜切圓錐所得,O點(diǎn)為參照坐標(biāo)系原點(diǎn),O′點(diǎn)為偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心,圓錐半角為β,三個(gè)偏心分別為:圓錐軸線x′與流道中心線x的角度偏心α、偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心O′與流道中心線x軸的徑向偏心α以及偏心蝶板回轉(zhuǎn).中心O′與蝶板中面的軸向偏心e。角度γ為蝶板密封面與流道中心線x軸的夾角,該角度沿著密封面旋轉(zhuǎn)的方位不斷變化,在圖中蝶板上下兩端的γ角分別為γ1和γ2。
三偏心蝶閥自問(wèn)世以來(lái)、為滿足日益嚴(yán)格的工況要求、其本身也經(jīng)歷著自我完善和不斷發(fā)展的過(guò)程。即便基本的零泄漏、理論上三偏心蝶閥都可以做到、但實(shí)際上還是有賴于周密的設(shè)計(jì)、精密的制造。在吸取、總結(jié)其他品牌三偏心蝶閥的長(zhǎng)短處的基礎(chǔ)上、推出了自己特色的上海東寶牌三偏心蝶閥，其特點(diǎn)如下∶
三偏心蝶閥的特點(diǎn)
1、API規(guī)格
*、API609已事實(shí)上成為工業(yè)重要管線上用閥門的規(guī)格。而三偏心蝶閥則全面嚴(yán)格按照API609規(guī)格的新1997年版設(shè)計(jì)、制造。更可貴的是、三偏心蝶閥基本設(shè)計(jì)不僅僅局限于API一個(gè)規(guī)格、BS515NSIB16.34、ASMESECVIII等各大規(guī)格都能對(duì)應(yīng)、這保證了三偏心蝶閥在所有的工業(yè)領(lǐng)域都有用武之地。
2、均衡固定結(jié)構(gòu)
從三偏心蝶閥的密封面形狀特點(diǎn)出發(fā)、三偏心蝶閥的密封副固定方式采用了螺栓橢圓形分布固定、不但定位準(zhǔn)確、而且還使每個(gè)螺栓都均衡受力、杜絕了因應(yīng)力分布不均而產(chǎn)生的密封副松動(dòng)、泄漏。
3、雙重安全構(gòu)造
三偏心蝶閥嚴(yán)格按照API609的規(guī)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(cuò)位、密封面咬合、在蝶板上下側(cè)分別裝有兩個(gè)各自獨(dú)立的止推環(huán)、從而保證了閥門在任何工況下的正常工作；
三偏心蝶閥
同時(shí)、為防止未知原因所引起的閥桿破損、飛出而造成的突發(fā)事故、在閥門下端內(nèi)外兩處設(shè)計(jì)了各自獨(dú)立的閥桿飛出防止機(jī)構(gòu)、這也從側(cè)面保證了三偏心蝶閥的壓力等級(jí)可以做到高達(dá)2500磅級(jí)。
4、本體閥座構(gòu)造
三偏心蝶閥的閥座安裝構(gòu)造有兩種、大多數(shù)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(gòu)造、將閥座安裝在本體上。其優(yōu)點(diǎn)是與蝶板閥座相比、大大減少了閥座直接接觸介質(zhì)的機(jī)會(huì)、從而降低了閥座受沖蝕的程度、延長(zhǎng)了閥座的使用壽命。
5、無(wú)死區(qū)設(shè)計(jì)
三偏心蝶閥在設(shè)計(jì)過(guò)程中、特別考慮了在調(diào)控領(lǐng)域中的應(yīng)用問(wèn)題、充分利用三偏心蝶閥的密封原理、做到了閥門開(kāi)關(guān)時(shí)蝶板不刮擦閥座、閥桿的扭矩通過(guò)蝶板直接傳遞至密封面、也就是說(shuō)蝶板與閥座間幾乎無(wú)磨擦現(xiàn)象發(fā)生、從而杜絕了打開(kāi)普通閥門是所常見(jiàn)的跳躍現(xiàn)象、*了閥門的低開(kāi)度范圍內(nèi)因磨擦等各種不安定因素所造成的調(diào)控不能現(xiàn)象、即*了死區(qū)（不感帶）、這意味著三偏心蝶閥幾乎可以從0開(kāi)度開(kāi)始即進(jìn)入可調(diào)控區(qū)域、直至90開(kāi)度、其正常調(diào)控比是一般蝶閥的2倍以上、調(diào)控比高可高達(dá)100:1以上。這為Tritec作為調(diào)控閥使用創(chuàng)造了良好的條件、特別是在大口徑時(shí)、截止閥的成本*、另外、截止閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)零泄漏、在需要緊急關(guān)斷的工況中、在截止閥的旁側(cè)加裝關(guān)斷閥、而三偏心蝶閥集調(diào)控與關(guān)斷于一身、其經(jīng)濟(jì)效益是極其可觀的。
6、薄層片閥座結(jié)構(gòu)
三偏心蝶閥的閥座由不銹鋼薄片與石墨薄片層疊而成、這種結(jié)構(gòu)可以有效地防止介質(zhì)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(xiàn)微小的損傷、也不會(huì)產(chǎn)生泄漏、而這在對(duì)雙偏心蝶閥或其它三偏心蝶閥來(lái)說(shuō)是不可想像的。
7、本質(zhì)耐火構(gòu)造
很多閥門都聲稱具有耐火構(gòu)造、但其中極大部分閥門為了減少泄漏量而采用了軟硬雙重閥座構(gòu)造、其實(shí)這很危險(xiǎn)。因?yàn)榛馂?zāi)時(shí)軟密封閥座的不燃燒會(huì)使金屬支持閥座產(chǎn)生應(yīng)力、溫差變形、從而導(dǎo)致耐火機(jī)能失靈。所以、目前歐美正在逐漸排除這類名不副實(shí)的耐火閥。三偏心蝶閥因?yàn)槭橇阈孤⑺圆恍枰浢芊獾慕橹倜逼鋵?shí)的本質(zhì)耐火構(gòu)造、并獲有API607、API6FA和BS6755Part2的耐火檢驗(yàn)合格認(rèn)可證書。這保證了三偏心蝶閥可以被應(yīng)用于石油、石化等各種危險(xiǎn)區(qū)域。
8、可更換式密封副
三偏心蝶閥的密封副可謂獨(dú)樹(shù)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(dú)立的、蝶板密封面可也可以更換、也就是說(shuō)當(dāng)?shù)迕芊饷媸軗p時(shí)、不必再興師動(dòng)眾地運(yùn)回制造廠或大舉分解閥門、只需調(diào)換蝶板密封面即可、這不但大大降低了保養(yǎng)成本、還大大減少了維修工時(shí)和檢修強(qiáng)度與難度。
三偏心蝶板結(jié)構(gòu)分析
在工況下,介質(zhì)壓力以及閥桿施加的閉合扭矩對(duì)蝶板共同作用,蝶板邊緣密封面的支持使蝶板受力達(dá)到平衡,閥桿對(duì)蝶板也有一定的支撐作用,能抵消一部分介質(zhì)的壓力。三偏心蝶閥中的介質(zhì)流向分為正流和逆流,介質(zhì)逆流時(shí),介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互削弱,使得蝶板的受力減小;而當(dāng)介質(zhì)正流時(shí)(沿x軸的正方向 ), 介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互疊加,增大了蝶板的受力。所以,應(yīng)取介質(zhì)正流時(shí)的工況,對(duì)蝶板進(jìn)行分析。
三偏心蝶板受力分析
在正流狀態(tài)下,蝶板受介質(zhì)力、閥桿作用力及密封面支撐力的共同作用。蝶板邊緣的支持力與形變分布直接影響蝶板密封和啟閉性能,所以將對(duì)蝶板的力學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,對(duì)蝶板邊緣進(jìn)行重點(diǎn)分析。如圖2所示,蝶板橢圓繞回轉(zhuǎn)中心y′軸旋轉(zhuǎn),受介質(zhì)壓力和閥桿扭矩的共同作用,與密封面(簡(jiǎn)化為橢圓線)的支撐力達(dá)到平衡。閥桿與蝶板連接部位取在離密封面較遠(yuǎn)的中心部位,使其對(duì)密封面的剛度影響減小。蝶板連接部位的受力可以忽略,重點(diǎn)研究橢圓面上的介質(zhì)壓力與閥桿扭矩的疊加,對(duì)作用在密封面上壓力的影響。
三偏心蝶板為板狀結(jié)構(gòu),對(duì)其中間部位可按照平板問(wèn)題進(jìn)行分析。但蝶板邊緣空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,邊緣上的應(yīng)力和變形分布對(duì)蝶閥的性能影響很大,密封面的貼合程度,啟閉時(shí)是否順利都與蝶板邊緣的力位移分布有關(guān)系。本文以蝶板邊緣為分析的重點(diǎn),對(duì)蝶板的荷載情況進(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
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