上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標不銹鋼截止閥標準，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，其特點是金屬密封圈的直角壓力角大于材料的摩擦角。本實用新型由于是通過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受力后變形充分，密封圈的變形位移不會產(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)簡單合理、使用壽命長、應(yīng)用范圍寬等優(yōu)點。本蝶閥采用的是三維偏心原理設(shè)計，使密封面的空間運動軌跡達到理想化，密封面相互之間無磨擦、無干涉，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，達到零泄漏；
3、耐高壓、耐腐蝕、耐磨損、使用壽命長等。
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，閥門開啟時，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)閥門開啟或關(guān)閉時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：
1、雙流向均可承壓，實現(xiàn)無流向限制的安裝方式。
2、全金屬密封設(shè)計，閥座、密封圈采用司太立合金堆焊技術(shù)，解決了高溫高壓、低溫等嚴苛工況下，蝶閥密封性能差的難題；可以耐壓高達 2500 磅級，耐溫低至 -196 ℃高達 850℃，密封達到 0 泄漏，調(diào)控比高達 100:1 以上。
3、閥座和閥體采用分體設(shè)計，閥板與密封圈采用分體設(shè)計，產(chǎn)品可實現(xiàn)通配互換。不會因為密封磨損問題而導(dǎo)致整臺閥門報廢，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：
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，可以實現(xiàn)反復(fù)多次開關(guān)；
4、承壓及耐高溫能力強，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閥門有：截止閥,電動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點為參照坐標系原點,O′點為偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心,圓錐半角為β,三個偏心分別為: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。
三偏心蝶閥自問世以來、為滿足日益嚴格的工況要求、其本身也經(jīng)歷著自我完善和不斷發(fā)展的過程。即便基本的零泄漏、理論上三偏心蝶閥都可以做到、但實際上還是有賴于周密的設(shè)計、精密的制造。在吸取、總結(jié)其他品牌三偏心蝶閥的長短處的基礎(chǔ)上、推出了自己特色的上海東寶牌三偏心蝶閥，其特點如下∶
三偏心蝶閥的特點
1、API規(guī)格
*、API609已事實上成為工業(yè)重要管線上用閥門的規(guī)格。而三偏心蝶閥則全面嚴格按照API609規(guī)格的新1997年版設(shè)計、制造。更可貴的是、三偏心蝶閥基本設(shè)計不僅僅局限于API一個規(guī)格、BS515NSIB16.34、ASMESECVIII等各大規(guī)格都能對應(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、不但定位準確、而且還使每個螺栓都均衡受力、杜絕了因應(yīng)力分布不均而產(chǎn)生的密封副松動、泄漏。
3、雙重安全構(gòu)造
三偏心蝶閥嚴格按照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、閥桿錯位、密封面咬合、在蝶板上下側(cè)分別裝有兩個各自獨立的止推環(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、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)計了各自獨立的閥桿飛出防止機構(gòu)、這也從側(cè)面保證了三偏心蝶閥的壓力等級可以做到高達2500磅級。
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)點是與蝶板閥座相比、大大減少了閥座直接接觸介質(zhì)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。
5、無死區(qū)設(shè)計
三偏心蝶閥在設(shè)計過程中、特別考慮了在調(diào)控領(lǐng)域中的應(yīng)用問題、充分利用三偏心蝶閥的密封原理、做到了閥門開關(guān)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(xiàn)象發(fā)生、從而杜絕了打開普通閥門是所常見的跳躍現(xiàn)象、*了閥門的低開度范圍內(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開度開始即進入可調(diào)控區(qū)域、直至90開度、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、截止閥的成本*、另外、截止閥無法實現(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、也不會產(chǎn)生泄漏、而這在對雙偏心蝶閥或其它三偏心蝶閥來說是不可想像的。
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、其實這很危險。因為火災(zāi)時軟密封閥座的不燃燒會使金屬支持閥座產(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。三偏心蝶閥因為是零泄漏、所以不需要軟密封的介助、屬名副其實的本質(zhì)耐火構(gòu)造、并獲有API607、API6FA和BS6755Part2的耐火檢驗合格認可證書。這保證了三偏心蝶閥可以被應(yīng)用于石油、石化等各種危險區(qū)域。
8、可更換式密封副
三偏心蝶閥的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、蝶板密封面可也可以更換、也就是說當(dāng)?shù)迕芊饷媸軗p時、不必再興師動眾地運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和檢修強度與難度。
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蝶板共同作用,蝶板邊緣密封面的支持使蝶板受力達到平衡,閥桿對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,介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會相互削弱,使得蝶板的受力減小;而當(dāng)介質(zhì)正流時(沿x軸的正方向 ), 介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會相互疊加,增大了蝶板的受力。所以,應(yīng)取介質(zhì)正流時的工況,對蝶板進行分析。
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,所以將對蝶板的力學(xué)模型進行適當(dāng)?shù)暮喕?對蝶板邊緣進行重點分析。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(簡化為橢圓線)的支撐力達到平衡。閥桿與蝶板連接部位取在離密封面較遠的中心部位,使其對密封面的剛度影響減小。蝶板連接部位的受力可以忽略,重點研究橢圓面上的介質(zhì)壓力與閥桿扭矩的疊加,對作用在密封面上壓力的影響。
三偏心蝶板為板狀結(jié)構(gòu),對其中間部位可按照平板問題進行分析。但蝶板邊緣空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,邊緣上的應(yīng)力和變形分布對蝶閥的性能影響很大,密封面的貼合程度,啟閉時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,對蝶板的荷載情況進行了推導(dǎo)和計算。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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