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(dòng)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(duì)于介質(zhì)雙向受壓密封的管道，當(dāng)介質(zhì)正向流動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)，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(dòng)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(duì)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(dòng)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(duì)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(duì)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(dòng)水作用下帶移動(dòng)密封不銹鋼圈的新型金屬硬密封蝶閥。對(duì)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(duì)正向承壓比壓、反向承壓比壓、金屬密封圈的移動(dòng)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(duì)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(dòng)帶有擦拭性能和刀形切口的多層次密封圈與閥體上移動(dòng)閥座之間具有清掃作用,非常有效把結(jié)晶在移動(dòng)閥座密封面上的顆粒狀晶體、污垢、纖維等物質(zhì);移動(dòng)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，非常抗擦傷,
開關(guān)無磨擦：利用三維偏心的原理,關(guān)閥時(shí)蝶板密封面隨著三維偏心位移只有在后一刻才靠向移動(dòng)閥座密封面，而不會(huì)產(chǎn)生磨擦。開閥時(shí), 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(huì)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(dòng)補(bǔ)償雙向壓：（請(qǐng)見圖三）按圖從左往右施壓時(shí)，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(shí)，移動(dòng)閥座在受壓力的推力和彈簧推力時(shí)，移動(dòng)閥座自動(dòng)向蝶板推緊，當(dāng)壓力越高移動(dòng)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(dòng)閥座密封和蝶板密封如有磨損或損傷，在彈簧作用下移動(dòng)閥座自動(dòng)向蝶板推進(jìn)，在反向受壓時(shí)蝶板會(huì)向箭頭移動(dòng)，這時(shí)則移動(dòng)閥座在彈簧和壓力的作用它也會(huì)跟著前移，從而得到良好的自動(dòng)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(dòng)、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(dòng)閥座的密封面*脫離，做無磨擦轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩小，閥門的自動(dòng)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(gè)可調(diào)節(jié)壓板，在維修時(shí)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(dòng)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(dòng)，推動(dòng)上、下楔塊，使楔塊楔面推動(dòng)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(dòng)，推動(dòng)上、下楔塊作向上運(yùn)動(dòng)，楔塊楔面帶動(dòng)蝶板平移，蝶板密封面和閥體密封面脫離，蝶板移動(dòng)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(dòng)蝶板向左旋轉(zhuǎn) 90°，蝶閥開啟。由于蝶板相對(duì)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(shí)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(dòng)的壓力，使蝶閥在介質(zhì)雙向流動(dòng)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(dòng)帶動(dòng)楔形塊運(yùn)動(dòng)，楔形塊位移對(duì)蝶板密封面施加密封力，提高了蝶閥的密封性能，同時(shí)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(dòng)蝶板作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，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(dòng)，然后旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，延長了蝶閥的開啟和關(guān)閉時(shí)間，減小了蝶閥的水動(dòng)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(huì)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(huì)引起閥桿產(chǎn)生彎曲變形。上、下楔塊進(jìn)一步推動(dòng)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(dòng)，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(dòng)時(shí)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(duì)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。
