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1、2006年第4期阀门—9—文章编号:100225855(2006)0420009202浮动式双向金属密封蝶阀的设计李洪武(上海双高阀门集团有限公司,上海201609)摘要分析了三偏心蝶阀在反向受压时存在的问题,论述了一种新型浮动式双向硬密封蝶阀的设计原理及阀座加工的工艺要求。关键词蝶阀;浮动式;密封;结构中图分类号:TH134文献标识码:AThedesignprincipleoffloatingbi2directionalmetalsealingbutterflyvalveLIHong2wu(Shangha
2、iShuangGaoValveGroupCo.,Ltd,Shanghai201609,China)Abstract:throughanalyzingthepotentialproblemsfortri-eccentricbutterflyvalvewhenreceivedpressurefromreversedirection,thisarticlediscussesthedesignprincipleforanewtypeoffloatingbi-lateralmetalsealingbutterflyv
3、alveandthetechnicalrequirementsonseat-machining.Keywords:butterflyvalve;floating;seal;structure1概述值的存在使阀门在受到较小的压力下便能轻松开经过近几年的发展,双偏心蝶阀和三偏心硬密启。封蝶阀设计与制造趋向成熟和完善,其结构更加新颖和可靠,性能比较优越,尤其是对于大口径的设备而言,这一点显得十分的突出。但是,在工况条件为阀门双向密封时,双偏心和三偏心蝶阀难于达到设计要求。偏心蝶阀因其阀杆与通道中心的偏心结构的存在
4、,反向施压几乎为零。浮动式双向密封蝶阀是专为解决蝶阀在管道中反向受力时仍然能保持可靠的密封而研制开发的新型阀门,它具有耐腐蚀,抗磨损,使用寿命长等特点。驱动方式为手动、气动和电动,压力级最大可达614MPa。该阀适用于石油、化工、天然气、供水等行业中需要有双向受力的管道上。2结构原理传统蝶阀的双偏心、三偏心结构如图1所示。蝶板密封面几何形状采用斜锥形面或球形面,密封圈的弹性是通过蝶板的径向挤压和正向介质的推力图1偏心结构蝶阀与阀体密封副产生“楔块效应”,使密封圈产生柔211受力分析性接触而达到密封的目的。在
5、顺压方向上该蝶阀具在反向受压时,对于偏置蝶板,蝶板左右两半有越关越紧的特性,而反向施压,因蝶阀偏心h作者简介:李洪武(1975-),男,青海人,助理工程师,主要从事阀门的制造工作。—10—阀门2006年第4期面所受压力差为(图2)式中MM———密封面间摩擦力矩MC———阀杆轴承的摩擦力矩MT———密封填料的摩擦力矩MJ———静水力矩(当阀杆垂直安装时为0)Md———动水力矩因蝶阀偏心h值的减小,受影响的阀杆力矩表现为MM,即密封面间摩擦力矩22MM=4qMRbMfM(h+R)偏心值h,密封面间摩擦力矩MM减
6、小。同时,可以将因偏心而产生的力矩降到最小,当阀门反向试压时,依靠蜗杆操作器的自锁功能就可以将阀门反向的承压能力提高一个新的水平。212楔角确定图2蝶板典型的三偏心结构由蝶板回转轴线(即阀杆轴△F=P(S2-S1)线)与蝶板密封面偏置一个尺寸a,并与阀体通道轴πR2线偏置一个尺寸h,阀座回转轴线与阀体通道轴线S1=-2hR2形成一个角度θ。浮动式双向密封蝶阀采用斜锥圆2πR弧面密封结构,蝶板密封副中心圆弧面切线构成偏S2=+2hR2心角为2θ,其他偏心结构同普通三偏心(图3)。θ角因偏心h值很小,将偏心面积
7、近似于长方形,则度的大小直接决定了蝶板关闭瞬间楔入效果,一般△F=4PhR来说,θ角度越大,楔入效果越差,而开启则较轻松,因此在设计新型的双向密封的蝶阀时,优先要θ角度越小,楔入效果越好,而开启则较困难。因此解决其偏心问题,即径向偏心h。为了保证蝶阀在管合理的控制θ角度对研制双向密封蝶阀具有关键的道上实现轻松开启,偏心h值需慎重选取。三偏心蝶作用,经过几年的研究得到一系列数据,根据阀门口阀的特点是在阀门开启很小的角度下,即能实现蝶径的不同以及加工的方便性,双向密封蝶阀θ角度板密封面与阀座密封面的脱离,但与之
8、带来的是反控制在14°～20°之间为宜。向施压效果比较差。因此,在设计蝶阀时应减小偏心h值,减小后的偏心值设为0。e值趋向很小,但不为0,e值在阀门反向受压时影响趋向很小,这有利于阀门反向施压时具有可靠的密封性,从而实现实质上的双向密封性能。此时,对于偏置蝶板的左右两半面所受压力差为ΔF=P(S2-S1)2πRS1=-2eR22πRS2=+2eR2ΔF=4PeR取极限limΔF=lim4PeR≈0e→0(同样,因
