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1、2010年第4期阀门∀25∀文章编号:10025855(2010)04002503三偏心硬密封蝶阀的等强度密封设计和工艺改进李军业(中核苏阀科技实业股份有限公司,江苏苏州215001)摘要介绍了三偏心硬密封蝶阀的等强度密封圈结构,论述了提高密封圈性能和长期使用寿命而做的工艺改进。关键词三偏心;蝶阀;等强度密封设计;工艺改进中图分类号:TH134文献标识码:AEqualstrengthsealingdesignandproces
2、simprovementfortrieccentricitymetalsealingbutterflyvalveLIJunye(SUFATechnologyIndustryCo,LtdCNNC,Suzhou215001,China)Abstract:Brieflyintroduceastructuredesignofequalstrengthsealingusedfortrieccentricitymetalsealingbutterflyvalve,andpresentsprocessimprovementssoastoen
3、surethesealingperformanceandlifetimeservice.Keywords:Trieccentricity;Butterflyvalve;equalstrengthsealingdesign;processimprovements1概述三偏心硬密封蝶阀近几年发展很快,其密封圈从早期的多层结构发展到密封效果更好,使用寿命更长的整体式金属结构。2结构特点三偏心蝶阀(图1)密封圈一般采用多层结构(图2,带夹层或不带夹层),其单层厚度仅2~3mm,从而具备了一定的弹性,但这种结构也存在缺陷。多层之间不易实现紧
4、密贴合。由于硬密封蝶阀图1整体密封圈结构的三偏心硬密封蝶阀需要较大的力矩才能实现气泡级密封,而单层厚度较薄,虽然容易实现密封,但层与层之间容易发生翘曲。!虽然采用的是多层结构,但真正起密封作用的只有其中一层。因此,针对一些要求苛刻的工况,采用了整体密封圈结构。虽然整体密封圈在一定程度上降低了弹性,但提升了阀门的使用寿命,在循环动作上千次的情况下仍能保持较好的密封性能。3受力分析从密封圈的受力分析(图3)可以看出,无论是图2多层密封圈作者简介:李军业(1974-),男,湖南隆回人,高级工程师,长期从事阀门设计工作。∀26∀
5、阀门2010年第4期5选材及加工三偏心硬密封蝶阀的密封圈一般选用304或304L奥氏体不锈钢,钢材强度较低。当密封圈厚度较薄时(等强度密封圈的密封唇厚度一般为2~3mm),容易产生弹性,但也容易产生塑性变形和翘曲,导致密封性能下降。因此,为了使等强度密封圈获得较好的密封性能,选用17-4PH或17-7PH沉淀硬化钢,其时效后硬度为32~36HRC,屈服强度>860MPa,并在阀座密封面上堆焊钴基硬质合金,图3密封圈受力不均硬度为38~43HRC,两个密封面之间存在6~多层密封圈,还是整体密
6、封圈都存在密封圈周边受10HRC的硬度差,密封圈具有高弹性的同时不容易力不均和变形不均的问题,从而影响密封性。因为发生翘曲,这些措施都为获得良好的长期密封性能密封圈周边相对支承边伸出的长度不同(类似于悬提供了保证。臂长度不相等),即X1#X2。另外,阀杆轴线径向偏等强度密封圈的结构特殊,要通过机加工均匀心B的影响,在阀杆力矩的作用下,密封圈周边的的去除X尺寸部分的金属(图5),需要铣床一层一密封力和产生的应力不等,有高压力区和低压力区,层的加工,获得近似曲面的等强度密封圈,或者通过导致密封圈周边的变形不一致。这种沿周边不一致5轴加工中心进行该
7、曲面的加工。同时,与密封圈的变形,影响了阀门的密封效果。为了使低压力区接触的类似于悬壁梁长度的零件,如蝶板及压板的域产生足够的密封比压,需要更大的力矩才能使阀外形设计和机加工,也是确保获得等强度密封圈的门密封,但是加大力矩会导致高压力区域的比压超关键。过密封面许用比压,导致阀门的密封性能逐步下降。4等强度密封圈设计针对三偏心蝶阀密封圈受力不均影响密封性能的情况,以及整体密封圈弹性不足的缺点,设计了一种新的高弹性等强度整体密封圈(图4),使X1=X2,并相应改变蝶板和压板的外形使其与密封圈边图5等强度密封圈缘的距离基本相等,以及尽量减小阀杆
8、轴的径向偏6工装设计心值B。密封圈与阀座接触起密封作用的厚度仍为为了保证等强度密封结构的密封性能,设计了2~3mm,这样在保证密封圈具有高弹性的同时,在保证阀座密
