三偏心蝶阀的蝶板偏心角及回转中心位置的优化设计

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1、""流体机械"---年第".卷第!!期三偏心蝶阀的蝶板偏心角及回转中心位置的优化设计!开封空分集团有限公司李咸有摘要介绍了三偏心蝶阀的密封结构特点和工作原理；以减小密封宽度!为目"的，分析了蝶板偏心角!的计算与选择方法；为了减小摩擦力矩并且使蝶板关闭时弹性变形均匀，介绍了蝶板回转中心最佳位置的设计计算方法，对确定其回转中心的相关条件和几何参数作了分析。关键词蝶阀偏心角密封回转中心!引言近几年来，现代化工业的快速发展，使蝶阀广泛应用于先进的工艺过程。为此世界各国都在研究新的蝶阀密封结构形式，使其能够满足新的工艺要求。最近，我们在双

2、偏心的基础上使蝶板的中心偏置一定的角度，形成三偏心密封结构，它保留了双偏心蝶阀的优点，同时又减小了偏心驱动力矩。但是，三偏心结构的设计相当复杂，合理选择回转中心的位置显得十分重要，本文就最佳偏心角和回转中心的优化设计进行探讨。"三偏心结构的密封原理当前三偏心结构的密封副形式多种多样，有图!三偏心结构球形、抛物线形、锥面形等，由于锥面密封面的加工性能好，按一般工艺就可以保证其设计精度，在)蝶板最佳偏心角的选择原则此，以锥面密封为例讨论其密封原理。图!为三偏心蝶板的设计原理图。蝶板密封)*!保证阀门的密封性面为锥面，若采用正圆锥体，

3、由于其大端直径大于阀门的密封性是靠密封副间挤压变形后，阻阀座密封圈内径，启闭蝶板时容易与阀座发生干断介质的渗透力而切断介质的流动来实现的。为涉，采用偏心角为!的偏心锥面解决了这个问了实现密封，在密封副间必须具备一定的密封力，题。设回转中心为#点，密封最佳点为$、$，则!"具体反映在密封面上即需要一定的密封比压。根#$!%#$"，#$!%%!$，能够实现快速脱离密封据密封原理可知，应满足密封条件：面，而且#$!&#&，因此’点也能顺利通过阀座，’"%’%［’］（!）并实现接触密封。当蝶板继续关闭时，由于#&(式中’———实际密封比

4、压，+$,&#$!，故蝶板越关越紧，能实现阀门的自锁。万方数据!收稿日期："---—-"—"!E9FG)/，,9G((，)&&&HIJKL!>MNK,COP)-［!］———密封材料的许用比压，!"#那么各点的坐标为=（-:;<，&），>［-:;<(""7!"———必需密封比压，!"#-:;（<"7#），-89（:"7#）］，?［-:;<"7-:;<（"%)必需密封比压值按下式计算：#），7-89（:"%#）］，"［&7-（89:#7:;<"）+:;<"，#%$%（)）-:;<#+:;<"］。!"$!&’(&"设直线%&%(的斜率

5、为$(，则：式中#———与密封面材料有关的系数56$$$($5（6"7#）（@）$———在给定密封材料情况下，考虑介质圆.的方程：)压力对比压值的影响系数)))（/%0:;<"）%［17（-%0）89:"］$0（/）%———介质工作压力，!"#式中0为密封圈密封半径，.(.)$-%0，圆心坐&"———密封面接触宽度，**标：［70:;<，（0%-）89:］""由此可见，阀门密封必需密封比压!与接"设直线%&2的方程1$$(/%&，将点>的坐触密封宽度&有关。"标代入方程得到方程的截距为：而启闭时的摩擦力矩：&$-［(7:;（<"

6、7#）:;<"］+89（:"7#）))’"$!(!&")"!*%（(+)）（,·**）（-）那么直线%&2的方程：式中(———密封直径，**1$/5（6"7#）%-89（:"7#）7-［:;<"*———轴向偏心距，**7:;（<"7#）］5（6"7#）（2）)"———密封材料的摩擦系数将式（2）代入式（/）求出其交点间距离即接触要减小启闭瞬间的摩擦力矩，需要尽可能地密封宽度&："减小实际密封比压!，通常取!$(’.!，代入式"&")))))（-），同时也将式（)）代入式（-）整理后得：（）$0:;<#7-（(789:#）%)0-

7、)’$-’./()（#%$%）&（.*)%()A（(789:#）［89:"%:;<#:;（<"7#）］""!"）（.）从式（.）可知在其它条件不变的情况下，减小B89（:"7#）（(&）而接触密封宽度&在式（4）中已经确定，锥密封宽度可以减小摩擦力矩。根据式（(）知!$"(’.!"0［!］，代入式（)）整理后得：度)"也已知，将它们代入式（(&）就可计算出符合(2’（3#%$%）)要求的偏心角#。&"1)（4）［!］由此可以看出，接触密封宽度&"在满足式.蝶板最佳回转中心选择原则及计算（4）的条件下，可以根据实际情况适当取较小值

8、。-’)蝶板的锥度)"的选择.’(三偏心的位置分析蝶板的锥度大小与所选的密封材料的摩擦系设图(C点为回转中心，则当蝶板顺时针或逆数)"有关，为了使阀门在关闭位置时实现自锁，时针转动时，点"(、")运动方向分别为3(和3)的根据机械原理知：方向。56)"")"（3