密封蝶閥及單、雙、三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)簡介

蝶閥是用盤形關(guān)閉件（可以是圓形或矩形等）轉(zhuǎn)動90°或90°左右來啟閉閥門的一種旋轉(zhuǎn)閥。蝶閥是一種古老的閥門，早期由于密封性能不良，只能作調(diào)節(jié)用，例如煙道閥便是一種調(diào)節(jié)蝶閥。隨著合成橡膠等彈性密封材料的出現(xiàn)，以及密封機(jī)構(gòu)的深入研究， 出現(xiàn)了密封式的蝶閥。彈性金屬閥座及新的結(jié)構(gòu)形式的出現(xiàn)，使蝶閥在高溫、低溫環(huán)境中也逐漸被采用。 目前蝶閥的發(fā)展趨勢是既可作調(diào)節(jié)用，又可作密封用。

蝶閥具有結(jié)構(gòu)簡單，不易產(chǎn)生熱變形、重量輕、占據(jù)空間位置小、阻力相對小、啟閉迅速，啟閉功率小、密封性好、壽命較長等優(yōu)點(diǎn)，故得到廣泛應(yīng)用，尤其在低壓大口徑閥門中的應(yīng)用日益擴(kuò)大。總之密封蝶閥在水系統(tǒng)、氣系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。如市政工程的給、排水系統(tǒng)，火力發(fā)電廠、核電站各種供水系統(tǒng)、熱力管網(wǎng)及污水處理系統(tǒng)，水電站大型水輪機(jī)的進(jìn)水閥，電力、化工、石油、冶金、船舶、造紙、城市燃?xì)狻⑾滤馈⑹称饭I(yè)以至原子能和*中，都相釆用蝶閥，而且有向高中壓發(fā)展的趨勢。蝶閥能輸送和控制的介質(zhì)有水、凝結(jié)水、污水、海水等各種液體及空氣、煤氣等氣體及蒸汽、干燥粉末、泥漿、果漿及帶懸浮物的混合物。目前已有Class600?1500的蝶閥。

在20世紀(jì)70?80年代，我國也曾制造過PN40的蝶閥，目前我國已能制造PiVlOO乃至更高壓力的蝶閥。世界上zui大的蝶閥尺寸為32ft C9. 75m） .閥門的密封機(jī)理是靠作用在密封面上有一定的密封比壓而達(dá)到的，蝶閥也不例外。蝶閥的密封總的來看有三種形式：①靠過盈量產(chǎn)生比壓壓緊。②靠直接壓力或力矩將密封副壓緊，如雙偏心、三偏心蝶閥， 密封環(huán)內(nèi)充氣充液。③靠泊松效應(yīng)利用介質(zhì)壓在密封圈上。由圖4-1可知，上下游壓差越大則越易密封。 有時(shí)還利用“肘節(jié)效應(yīng)”的彈性體，該彈性體中間斷 面薄于外徑或內(nèi)徑，當(dāng)壓力作用時(shí)，結(jié)構(gòu)允許閥座外徑撓曲而使接觸表面密封。

蝶閥可以按多種方法進(jìn)行分類，例如蝶閥按用途和作用分，可分為截?cái)嘈秃驼{(diào)節(jié)型；按結(jié)構(gòu)形式分為中線型、單偏心、雙偏心和三偏心蝶閥；按密封材料分，可以分為橡膠密封蝶閥、四氟密封蝶閥和金屬密封蝶閥。

密封蝶閥的密封副有金屬對金屬的硬密封，也有 金屬對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4-2）。

（1） 中線蝶閥

中線蝶閥（圖4-3）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，且蝶板兩邊面積對于閥桿軸線對稱。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。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4-4。顯然，中線型如做成金屬對金屬，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稱蝶板要大。

（2） 單偏心蝶閥

單偏心蝶閥（圖4-5）閥軸偏離了蝶板中心平面 產(chǎn)生了一次偏心，從而蝶板靠閥軸的上下端不成為回轉(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)動蝶板時(shí)，密封面將產(chǎn)生干涉，開關(guān)有困難。

（3）雙偏心蝶閥

雙偏心蝶閥（圖4-6），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、0形或U形屬密封環(huán)等形式。 如果要制成錐面對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。

（4） 三偏心蝶閥

三偏心蝶閥（圖4-7）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)動分析，判斷密封副是 否會產(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0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）。 

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