三偏心蝶閥的發展及應用
為滿足各種工況,蝶閥隨著其自身不斷地演變、發展得到廣泛的關注和應用,蝶閥先后經歷了從同心向單偏心、雙偏心和三偏心的演變。碟閥的演變過程及三偏心碟閥的發展和應用簡單介紹如下。
1 蝶閥分類
1.1 同心蝶閥
該種蝶閥的結構特征為閥桿軸心、蝶板中心、本體中心在同一位置上。結構簡單、制造方便。常見的襯膠蝶閥即屬于此類。缺點是由于蝶板與閥座始終處于擠壓、刮擦狀態、阻距大、磨損快。為克服擠壓、刮擦、保證密封性能、閥座基本上采用橡膠或聚四氟乙烯等彈性材料、但也因而在使用上受到溫度的限制、這就是為什么傳統上人們認為蝶閥不耐高溫的原因。
1.2 單偏心蝶閥
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閥門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。
1.3 雙偏心蝶閥
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。雙偏心的效果使閥門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。
1.4 三偏心蝶閥
要耐高溫,必須使用硬密封,但泄漏量大;要零泄漏,必須使用軟密封,卻不耐高溫。為克服雙偏心蝶閥這一矛盾,又對蝶閥進行了第三次偏心。其結構特征為在雙偏心的閥桿軸心位置偏心的同時,使蝶板密封面的圓錐型軸線偏斜于本體圓柱軸線,也就是說,經過第三次偏心后,蝶板的密封斷面不再是真圓,而是橢圓,其密封面形狀也因此而不對稱,一邊傾斜于本體中心線,另一邊則平行于本體中心線。
這第三次偏心的最大特點就是從根本上改變了密封構造,不再是位置密封,而是扭力密封,即不是依靠閥座的彈性變形,而是完全依靠閥座的接觸面壓來達到密封效果。因此一舉解決了金屬閥座零泄漏這一難題,并因接觸面壓與介質壓力是成正比的,耐高壓高溫也迎刃而解。
2 三偏心蝶閥的發展
三偏心碟閥自問世以來,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。即便最基本的零泄漏,理論上三偏心碟閥都可以做到,但實際上還是有賴于周密的設計,精密的制造。三偏心蝶閥在設計制造過程中應注意以下幾點:
2.1 遵守相關規格
API609已經成為工業重要管線上用閥門的國際規格。在設計制造時應嚴格按照API 609規格設計、制造。同時要兼顧BS 5155 ANSI B16.34、ASME SEC VIII等規格,這樣就保證了三偏心蝶閥在多領域的應用。
2.2 無死區設計
在設計過程中應特別考慮蝶閥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,做到了閥門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閥門是所常見的跳躍現象,根除了閥門的低開度范圍內因磨擦等各種不安定因素所造成的調控不穩定的現象,即根除了死區。這樣閥門就可以在0~90°范圍內使用。
2.3 閥體閥座結構
三偏心蝶閥的閥座安裝構造有兩種,一種是安裝在閥板上,另一種是安裝在閥體上。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。
2.4 薄層片閥座結構
閥座應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。目前已經有很多制造商采用這種閥座。
2.5 可更換式密封副
密封副是閥門的關鍵所在,所以閥座要可以更換,有些產品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閥門、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。
綜上所述、三偏心蝶閥作為閥門最新科技的結晶、揚各種閥門之長、避各種閥門之短、必將越來越受到廣大用戶和設計人員的重視。
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