浮动座双向硬密封蝶阀的设计

浮动座双向硬密封蝶阀的设计

摘要：分析三偏心蝶阀在反向受压时存在的问题，论述了一种全新的浮动阀座式双向高压硬密封蝶阀的设计原理及其关键工艺的阐述。

关键词：蝶阀；浮动式阀座；双向硬密封；专利产品

1.概述

经过近几年的快速发展，三偏心硬密封蝶阀设计与制造趋向成熟和完善，其结构更加新颖可靠，性能比较优越，尤其是在大口径的管路系统中使用，这一点显得十分突出。但是，在工况介质要求双向密封时，老的蝶阀结构就难以达到设计要求。偏心蝶阀因其阀杆与通道中心的偏心结构的存在，反向施压时，使得偏心力矩始终向着开启的方向，由于阀杆不是绝对刚性而产生扭曲微量开启；以及介质的推力使蝶板的运动向着脱离楔形的方向，全部的介质推力都施加在阀杆上，使阀杆产生弯曲带动蝶板及密封圈脱离楔形阀座。这两点使得反向密封非常困难，以及让很多国内知名专家都认为反向密封理论上是不可能的。我们针对存在的问题进行细致分析，采用浮动阀座以及活塞原理，使阀座在介质推力作用下浮动补偿偏心力矩产生的小开度和阀杆弯曲的位移，类似固定球阀的活动阀座，这样可以完全解决反向中存在的问题。浮动阀座双向硬密封蝶阀是专为解决蝶阀在管道介质反方向流动时仍能保持可靠密封而研制开发的新型阀门，具有正反向压力相当、耐腐蚀、耐磨损、使用寿命长等显著特点，反向压力最大可达10MPa。该阀使用于石油、化工、硫酸、冶金、天然气、供水等行业中，介质流向部固定，需要双向受力且密封的管路上。

2.结构原理

传统蝶阀的三偏心结构，蝶板密封面几何形状采用斜锥形面，密封面的弹性是通过蝶板的偏心力矩和正向介质推力与阀体密封副产生“楔块效应”，使密封圈产生柔性接触而达到密封的目的。在顺流方向上，偏心力矩和介质推力都有助于密封，使得越关越紧的特性；反向流动施压时，偏心力矩和介质推力都使得阀瓣向打开方向运动，结果反向很难密封。因此，将传统的阀座与阀体在一起的结构做了变化，使阀座与阀体分开，阀座在受到反向介质力时可以游动，来补偿偏心力和介质推力而产生的密封圈移位，在压力越大时介质对阀座的推力也越大，使阀座更加紧密的贴在密封圈上有利于密封，反向“楔块效应”也得到了充分的利用。

3.浮动阀座设计

浮动阀座的锥度同传统基本相似，其中最主要要考虑的是阀座的截面积，截面积上的介质力和预紧力在密封圈上产生的比压应大于必需比压，否则达不到初始密封，就无法密封。还有弹簧的选取应考虑公称压力和实际工况的压力情况，是正向压力时阀座紧密贴合端盖就行了，反向压力时要迅速的被反向介质推力F

压缩，使阀座6轻松的被推向密封圈8上，快速的形成反向“楔块效应”；阀座的浮动间隙量应根据阀杆在受到最大推力时的最大弯曲量进行计算，并留有余量。这些因素都充分而正确考虑后设计的阀座，在反向压力的情况下就可以获得可靠的密封效果。

4.工艺简述

总的加工工艺与传统的加工方法基本一致，阀座需要单独加工后留锥形密封面不加工，待与阀体一起压配后加工锥形密封面，压配时要注意垫垫片以调节密封面的中心高和预留阀座浮动空间，压配好后在斜度板上车磨密封面。加工好后再与蝶板一起配镗阀杆轴孔，加工方法与传统的一样，最后进行装配，装配时卸下垫片换上弹簧，通过端盖螺丝的压紧调节预紧力。这样在结构上和工艺上保证反向密封的有效实现，并可获得与正向同样的密封效果。

5.结束语

双向高压硬密封蝶阀的开发成功，解决了硬密封蝶阀无法有效双向密封的难题，满足了广大客户对双向密封产品的需求，也为公司创造了新的经济增长点。在实际使用中，该阀门也达到了设计要求，正反向密封效果都很好。并获得了国家专利，专利号：ZL 2011 2 0282845.6.

参考文献：

[1]《实用阀门设计手册》陆培文主编北京：机械工业出版社出版2002

[2]《实用阀门设计手册》杨源泉主编北京：机械工业出版社出版1992

[3]《机械设计手册》徐灏主编机械工业出版社出版.