金属硬密封蝶阀的设计与研制.pdf

196年第3期
金属硬密封蝶阀的设计与研制
合肥通用机械研究所鹿彪张立红
摘要介绍了双偏心和三偏心金属密封塚的结构特点,重点分祈了三偏心结构的设计和
主要尺寸的计算方法,给出了有关的计算公式。
闻:闻全密封
一、概述
≥400m时,采用三偏心结构(图3)。
工业技术的飞跃发展对蝶阀提出了更苛刻
1.双偏心结构
的要求,普通软密封蝶已经不能适应一些特
双心结构的特点是其蝶板与阀座在关闭
殊的工况,金属硬密封蝶阀在髙温、高压、磨损的瞬间接。当门开启时,蝶板快速脱离阀
及腐蚀等工况下已得到了广泛的应用,ヨ舸,金座,最大限度地降低了密封副的磨损,摩擦力矩
属硬密封蝶阀的最高使用温度达到6ン,最小,开启灵活。从理论上讲,球形密封面是最理
高使用压力达4.MAPa,并广泛适用デ控制蒸想的密封面形式(图2),但其加工难度比较大
汽、燃气、热空气及罻蚀性介质等,其市场需求特别是对于大口径螺阅,加工工艺上很难保证
量逐年增大,设计和开发新型的金属硬密封繫其设计几何精度
汊很有必要。
金属硬密封蝶闷的密封副绪构是该类产品
的关健,并直接影响产品的性能和制造成本。因
此,各国的金属硬密封蝶阀制造商都在绕密
封副的结构进行深入研究,并各有其独特的阀
门密封副结构,如法国加肖公司,芬兰耐利公
司,美国科斯顿公司以及日本栗本公司等。我们
借鉴了国外产品的特点,参考了有关的标准和
资料,并通过现场測绘,运用数学计算方法作了
分析和验证,在此基础上设计开发出符合我国
实际情况的金属硬密封蝶阀产品(专利号
ZL95203441.7)。
经过现场考核和检验,产品性能与国外同
类产品相近。该产品已经转让给上海良工阀门
图1双偏心结
厂、安庆石化总厂和包头阀门总厂等。
1.阀杆2.螺板3.弹性阅座4.压盖5.体
二、设计
m一旋转轴中心线nーー体通道中心线P一密
阅门关闭时,蝶板密封面与弹性阀座相吻封面运动轨迹∈一径向傷心乙一一轴向信心
合,密封副在介质压力作用下产生微小的弹性
2.三偏心结构
变形,从而实现密封。要达到密封性能好,操作
三偏心结构比双偏心结构多了一个角偏
灵活和扭矩小,金属硬密封蜾蝶阀的密封副结构a,蝶板密封面采用偏心锥面。该结构不仅有双
至关重要。根据阀门的公称通径,选择其结构形?偏心结构的优点,同时由于其偏心锥面的作用
式。DN≤350mm时,采用双偏心结构(图1)。DN在阀门关闭时能够实现自锁,不会因驱动扭矩
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1996年第3期
过大而使阀门关闭过位。三偏心结构的设计难转半径,故蝶板越关越紧,能够实现阀门自锁。
度比较大,但其锥面密封面的加工性比球面好
得多,按一般工艺可以保证其设计精度。此种结
构适合于大口径蝶阀
N
4三偏心蝶板设计原理
圆m和m(图4)为e=0时、P2、K1和K2
图2双偏心球形密封饭板
的旋转轨迹,其半径分别为R和R(R(2)a和B的求解
在3y座标系中,R和P2的座标为
P1(一H,√限-厚
P2(ーHーb,VRー(H+b)2
则,直线PaB的斜率为
にーーRー(H+万
K
直线P凸的方程为y=Kx+b,将B点
座标代入式中,则直线PaPB的截距为
K:+√一F
图3三偏心结构
K1和K2点的座标为
e-一径向偏心工…一轴向偏心
な一一角心(a=2°~4)β一維顶角(B约为20°)
K(一,ー-F)
K2(一Iーb,ーへ√にー(+b)2)
3.三偏心蝶板
则直线P0K的斜率为
(1)启闭过程
K
√(&ー2+R-(H+b)2
图4为三偏心蝶板的设计原理简图,繫板
密封面为锥面,处于关闭位置。对于锥体密封蝶
3)
板,若蝶板采用正圆锥体,则由于其大端直径大
直线P0K1的方程为y=Kx?b,将K1点
于阀座密封内径,而在开启或关时蝶板不座标代入式中,则直线PK的截距为
能通过阀座。采用偏心角为a的偏心锥面解决
み1=KIー√&一F
(4)
了这个问題。由于B2和K2两点的旋转半径比
K1?b1
解方程
密封副接触位置(δ点)的旋转半径小,所以,
yuki+61
得P的座标(动,贴)为
媟板可旋入座,并实现接触密封。另外,P2和
brーb
KbnーK:b
K1两点的旋转半径大于密封副接触位置的旋
K'为一K1ーK1
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