上海申弘閥門有限公司
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市政供熱雙向壓金屬密封蝶閥改進(jìn)方案近年來，我國金屬硬密封蝶閥發(fā)展很快，其主要結(jié)構(gòu)是偏心蝶閥。偏心結(jié)構(gòu)蝶閥的蝶板與閥座之間的密封是靠傳動裝置的力矩使蝶板壓向閥座實(shí)現(xiàn)的，閥桿啟閉扭矩越大，閥座的密封性能越好。對于介質(zhì)雙向受壓密封的管道，當(dāng)介質(zhì)正向流動時，介質(zhì)壓力使密封比壓增大．提高密封性能；介質(zhì)反向流動時，介質(zhì)壓力使蝶板與閥座之間的密封比壓減小，有可能發(fā)生泄漏，偏心結(jié)構(gòu)金屬硬密封蝶閥不能*保證反向介質(zhì)流動的密封。隨著我國南水北調(diào)工程的開展、長輸管線的不斷建設(shè)以及工業(yè)環(huán)保、水處理、高層建筑、給排水管路改造，對蝶閥的密封性能也提出了更高的要求，既要保證蝶閥在正向狀態(tài)能夠密封，也要在反向狀態(tài)能夠保證密封，因此，介質(zhì)雙向流動都能保證密封的雙向壓硬密封蝶閥得到國內(nèi)閥門行業(yè)的關(guān)注。本文通過分析偏心蝶閥的密封力和閥桿變形，提出一種雙向壓金屬硬密封蝶閥。
本實(shí)用新型公開了一種雙向金屬硬密封蝶閥,包括閥體,蝶板,上閥軸,下閥軸,金屬密封圈,調(diào)節(jié)壓圈,自潤滑軸承和定位環(huán),所述蝶板通過所述上閥軸,所述下閥軸和所述自潤滑軸承安裝在所述閥體軸頸內(nèi),所述金屬密封圈安裝在所述閥體的定位槽中,所述調(diào)節(jié)壓圈通過調(diào)節(jié)螺釘安裝于所述閥體上,所述定位環(huán)安裝在所述上閥軸,所述下閥軸與所述閥體之間,并對所述蝶板形成定位,所述金屬密封圈為Y型彈性金屬密封圈.本實(shí)用新型提供的雙向金屬硬密封蝶閥,其密封性能可靠,且使用壽命長.
1 偏心蝶閥密封力分析
2 雙向壓金屬硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)
2.1 結(jié)構(gòu)
二、市政供熱雙向壓金屬密封蝶閥改進(jìn)方案結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
：針對金屬硬密封蝶閥的雙向密封問題,基于液壓元件設(shè)計(jì)中的油缸活塞原理,設(shè)計(jì)了一種在動水作用下帶移動密封不銹鋼圈的新型金屬硬密封蝶閥。對基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,確定了采用雙偏心結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);對正向承壓比壓、反向承壓比壓、金屬密封圈的移動距離進(jìn)行了計(jì)算,有效地解決了雙偏心金屬硬密封蝶閥的反向承壓問題;對密封副材料選擇進(jìn)行了分析,有效地保證了密封效果和比壓要求。
耐顆粒磨損：雙向壓硬密封蝶閥蝶板的運(yùn)動帶有擦拭性能和刀形切口的多層次密封圈與閥體上移動閥座之間具有清掃作用,非常有效把結(jié)晶在移動閥座密封面上的顆粒狀晶體、污垢、纖維等物質(zhì);移動閥座密封圈采用高韌性耐磨不銹鋼,經(jīng)過特殊處理耐磨性強(qiáng)和有良好的綜合力學(xué)性能和抗腐蝕性，非?？共羵?
開關(guān)無磨擦：利用三維偏心的原理,關(guān)閥時蝶板密封面隨著三維偏心位移只有在后一刻才靠向移動閥座密封面，而不會產(chǎn)生磨擦。開閥時, 在偏心的作用下蝶板只需轉(zhuǎn)過很小的角度（2°～5°）, 蝶板的密封面與閥體的密封面就*脫離開, 蝶板的密封面與閥體的密封面不會產(chǎn)生摩擦,本蝶閥的使用壽命提高數(shù)倍。
不受介質(zhì)溫度影響：且蝶板上的密封環(huán)采用耐磨優(yōu)質(zhì)彈性石棉膠板與高韌性不銹鋼組成多層次結(jié)構(gòu)，而形成硬軟結(jié)合，具有金屬密封和彈性密封的雙重優(yōu)點(diǎn)，不易磨損，不易被沖刷，無論在低溫和高溫的情況下，均有良好的密封性能。
自動補(bǔ)償雙向壓：（請見圖三）按圖從左往右施壓時，利用信偏心的原理，蝶板與閥體越關(guān)越緊，從而得到良好的密封；按圖從右往左施壓時，移動閥座在受壓力的推力和彈簧推力時，移動閥座自動向蝶板推緊，當(dāng)壓力越高移動閥座向蝶板越推越緊，從而得到良好的密封；因此本閥屬于雙向壓硬密封蝶閥，雙向壓也能達(dá)到100%的零泄漏；在長期的使用下，移動閥座密封和蝶板密封如有磨損或損傷，在彈簧作用下移動閥座自動向蝶板推進(jìn)，在反向受壓時蝶板會向箭頭移動，這時則移動閥座在彈簧和壓力的作用它也會跟著前移，從而得到良好的自動補(bǔ)償功能。
適合向流速介質(zhì)；堅(jiān)固的一軸式使之高流速的介質(zhì)中且無振動、無噪音。
壽命長開關(guān)輕松：有效合理的減小偏心,因此本閥的扭矩大大的減小;無易損部件，由于偏心的作用，閥門啟閉過程中蝶板與移動閥座的密封面*脫離，做無磨擦轉(zhuǎn)動，扭矩小，閥門的自動補(bǔ)償功能，大大的提高了閥門的壽命，操作輕巧。
維修方便：該閥門的一端設(shè)計(jì)了一個可調(diào)節(jié)壓板，在維修時只需拆下可調(diào)節(jié)壓板，即可進(jìn)行維修密封環(huán)及其他配件，如其他配件都是完好的，但是密封還漏的情況下，也無須把其他配件拆卸下來，直接拆卸調(diào)節(jié)壓板做少許加工即可；也解決了以前的拆卸困難的問題。
雙向壓金屬密封蝶閥結(jié)構(gòu)見圖 3。主要由下楔塊軸、閥體、蝶板、閥桿、上楔塊軸、填料、閥蓋、填料壓蓋及導(dǎo)向塊等組成。其工作原理是，在開啟狀態(tài)，閥桿右旋，導(dǎo)向塊引導(dǎo)閥桿帶動蝶板向右旋轉(zhuǎn) 90°，使蝶板密封面與閥體密封面處于平行位置，閥桿繼續(xù)右旋，導(dǎo)向塊引導(dǎo)閥桿向下運(yùn)動，推動上、下楔塊，使楔塊楔面推動蝶板和閥體密封面接觸，蝶閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)密封；在關(guān)閉狀態(tài)，閥桿左旋，導(dǎo)向塊引導(dǎo)閥桿向上移動，推動上、下楔塊作向上運(yùn)動，楔塊楔面帶動蝶板平移，蝶板密封面和閥體密封面脫離，蝶板移動一定的偏心距離后，閥桿繼續(xù)左旋，導(dǎo)向塊引導(dǎo)閥桿旋轉(zhuǎn)，并帶動蝶板向左旋轉(zhuǎn) 90°，蝶閥開啟。由于蝶板相對于閥體密封面偏移一定距離后旋轉(zhuǎn)，因此蝶板開啟和關(guān)閉時不和閥體密封面產(chǎn)生干涉。
閥桿上、下部位設(shè)置的楔形塊的推力能夠克服介質(zhì)反向流動的壓力，使蝶閥在介質(zhì)雙向流動的工況下實(shí)現(xiàn)可靠的密封。蝶板上設(shè)置了楔形燕尾梢，閥桿做上、下運(yùn)動帶動楔形塊運(yùn)動，楔形塊位移對蝶板密封面施加密封力，提高了蝶閥的密封性能，同時能夠補(bǔ)償密封副的磨損，提高了金屬密封蝶閥可靠性。楔形塊的楔面在蝶板楔形燕尾槽內(nèi)推動蝶板作往復(fù)直線運(yùn)動，使蝶板接觸或脫離閥體密封面，減小密封面的擦傷。蝶板先直線運(yùn)動，然后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，延長了蝶閥的開啟和關(guān)閉時間，減小了蝶閥的水動力矩。蝶板密封面和閥體密封面均為錐面，密封可靠，設(shè)計(jì)和加工簡單。
2.2 密封分析
可知偏心蝶閥閥桿彎曲變形量大于雙向壓金屬密封蝶閥上、下楔塊軸的彎曲變形量。雙向壓金屬密封蝶閥上、下楔塊軸布置在閥腔上、下部位，適當(dāng)增加上、下楔塊軸橫截面積，即增大慣性矩 I，增加了閥桿剛度，使變形量 δ2 為減小，不會使蝶閥的流體阻力過大。上、下楔塊軸孔與閥桿的配合間隙大于或等于變形量 δ2，則上、下楔塊的變形不會引起閥桿產(chǎn)生彎曲變形。上、下楔塊進(jìn)一步推動閥桿，增大楔形塊的楔緊力，蝶板獲得更大的密封力，可以補(bǔ)償變形量 δ2 引起的蝶板向密封面反向的微量移動，提高了反向密封的可靠性。
3 市政供熱雙向壓金屬密封蝶閥改進(jìn)方案結(jié)語
雙向壓金屬密封蝶閥的特殊結(jié)構(gòu)解決了偏心蝶閥介質(zhì)反向流動時不能保證可靠密封的問題，其設(shè)計(jì)新穎、性能良好、結(jié)構(gòu)相對簡單、容易制造且安裝操作方便。通過產(chǎn)品試制和密封試驗(yàn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)定的密封耐壓效果。該閥適用于石油、化工、天然氣及供水等行業(yè)中有雙向流通需要的壓力管道。
