三偏心蝶阀设计方案

◆三偏心蝶阀技术设计方案

一、产品介绍

该阀是我公司技术人员经优化设计的高性能金属密封蝶阀。采用了“斜置椭圆蝶板径向动平衡密封系统”，能可靠地实现蝶阀密封零泄漏，是真正具有国际领先水平的高科技新产品。该产品成批投产后创造了良好的经济效益和社会效益，并作为以国代进产品，被国外各企业大量选用，深受广大新老用户的欢迎，是值得您高度信赖的优质产品。

该阀的蝶板在启闭过程中，实现了蝶板密封圈与阀座密封面之间的无滑动摩擦、卡挤，密封面上的压力角大于摩擦角，采用的“径向动平衡密封系统”设计，使蝶板开启阻力极低。启闭过程中蝶板密封面沿 360°圆角各点可以瞬间快速完成，逐点接触和逐点脱离。开启密封即分离，快速准确实现关闭接触自动相吻合的密封动作。

该种阀由于采用多重密封，经过高精度机械加工成椭圆型截面密封环，它与阀座金属密封面组成密封副。这种密封结构，在高压工况下不产生塑性变形，在高温或低温工况下，不存在冲压应力、焊接应力、弹性退火或咬坏脆裂现象，彻底解决了传统蝶阀密封结构不合理引起泄漏的弊病，大大提高了阀门的密封可靠性。

保温蝶阀也称夹套蝶阀，是在普通三偏心金属硬密封蝶阀的基础上在阀体外部焊装了金属夹套，在保温蝶阀的阀体两侧装有夹套接口，可涵入蒸汽或其它过热气体，以防止介质在常温状态下凝固或结晶。保温蝶阀的法兰较普通金属硬密封蝶阀要大一到两个规格，主要用于石油、化工、冶金、制药等各类系统。

二、适用围

本阀适用于高、中、低压，高温、低温的管路中作闭路密封装置、节流装置和调节装置。广泛适用于石油、化工、冶金、矿山、电力、能源、交通、农田、水力、环保、建筑、医药、生物等行业。特别适用密封要求较严格的工况，如煤气管道上，也适用水、蒸气、油品、空气、尘气、硝酸等腐蚀性介质。

使用温度-196℃—600℃，工作压力 PN0.25—10Mpa 或 150—600 磅级。本阀完全可以取代笨重、价高的闸阀、截止阀、球阀、节流阀，并作为以国代进产品。

三、阀门结构特征和工作原理

3.1 三偏心硬密封蝶阀的结构特征

蝶板回转中心（即阀门轴中心）与蝶板密封面形成一个尺寸 a 偏置，并与阀体中心线形

成 1 个 b 偏置，阀体密封面中心线与阀座中心线（阀体中心线）形成一个角度为β的角偏置。

启的瞬间立即脱离阀座密封面。在其 90~0 度关闭时，只有在关闭的瞬间，其阀板密封面才会接触并压紧阀座密封面。由于θ1、θ2 角的形成，使蝶阀关闭时，其密封副两密封面之间的密封比压可以由外加驱动转矩产生，不仅消除了常规蝶阀中弹性座作弹性老化，冷流，弹性失效等因素造成的两密封面之间密封比压降低和消失，而且可以通过对外加驱动转矩的改变，实现对其密封比压的任意调整，从而使其密封性能大大的提高。

3.3 结构特点

3.3.1 无摩擦运动。独特的三偏心结构使蝶板在启闭过程中实现全行程无摩擦转动，消除了密封件和阀座之间的所有接触摩擦，延长了阀门使用寿命。而双偏心结构的硬密封蝶阀在启闭过程中虽然也有一定的减摩功能，但在 20°左右的启闭围，两轴端密封件和阀座之间的摩擦不可避免，一旦由于密封面磨损使密封件达到必须的密封比压所要求的弹性变形量不能保证时，阀门将产生泄漏。

3.3.2 由扭矩产生弹性密封。蝶板密封圈由靠护圈（压板）镶嵌定位在蝶板上，但没有固定死，它能在径向自由移动，密封圈的这种特殊形状使它具有很大的弹性。依靠关闭力矩使弹性密封圈紧压在阀座锥面上，

并使密封圈产生一定的向蝶板中心的弹性变形，由于该弹性变形使蝶板不必依靠管道介质压力就能保证可靠的密封。

3.3.3 倾斜的锥面设计确保均匀的密封接触。三偏心蝶阀特别选定的锥形角，使弹性密封圈以一定的接触角与阀座接触。这个接触角均匀地围绕其圆周面，确保阀杆处密封圈和阀座间的完全接触，这种几何形状使得密封圈的密封应力完全均匀分布，保证了整个密封面的密封。

3.3.4 阀板密封圈为多层不锈钢 316(OR 316L)夹 PTFE(OR 柔性石墨)，阀座密封面堆不锈钢。由于阀座密封面向上升起的这种结构，固体物不易在那里积聚，可长久保持阀门的密封性能。（详见下图）

3.3.5 阀门采用蜗轮蜗杆手动操作，在蜗轮箱盖上设置有指针，能随蝶板的运动同步显示阀门的开启或关闭状态。

3.3.6 蝶阀默认采用通轴式结构，也可采用段轴式结构。下轴为置式，采用阀盖端面静密封；上轴采用 V 型填料密封，通过调节填料压盖的压紧力，可获得良好的密封效果。

3.3.7 采用不锈钢硬化轴承，摩擦力矩小，低磨损，耐腐蚀。

3.3.8 结构先进，优化创新高科技。

3.3.9 克服了高温高压工况下，水刀的切割损伤。

3.3.10 阀门密封付间无滑动摩擦卡挤，阻力小，扭矩低，操作启闭轻松自由。

3.3.11 密封付无擦伤，且有补偿调节功能，使用寿命长。

3.3.12 适用高温、高压工况，且特别适用要求高密封性能的工况，如煤气管道等。

四、蝶阀使用标准及设计依据

1.设计标准

弹性阀座的蝶阀设计应符合 GB/T 12238 的规定。

金属复合密封蝶阀的设计应符合 /T 8527 的规定。

美标蝶阀的设计应符合 API 609 的规定。

2. 压力温度额定值

2.1 阀门的压力温度额定值按 ASME B16.34、ASME B16.42、GB/T12224或GB/T 17241.7标准要求。

2.2 对于非金属蝶阀的密封圈等非金属件，其适用的温度围和压力温度额定值低于阀门壳体的压力温度额定值时，需在质量证明文件和铭牌上注明。

3. 结构长度

3.1 美标系列

美标系列蝶阀的结构长度按 API609 或 ASME B16.10 的规定。

(1) 钢制双法兰式蝶阀的结构长度按短型系列。

(2) 凸耳和对夹式蝶阀的法兰连接孔可以是通孔或螺纹孔，螺纹孔的旋合深度至少等于公称螺栓直径，但是靠近阀杆的螺纹孔旋合深度可为公称螺栓直径的 67%，定位法兰螺栓由我公司配套。

3.2 国标系列

国标系列的蝶阀，其结构长度标准按照 GB/T 12221 标准的规定。

(1) 双法兰连接的蝶阀按 GB/T 12221-2005 表 10 短型系列。

(2) 凸耳和对夹式连接的蝶阀按 GB/T 12221-2005 表 10 的要求。其中偏心蝶阀按长型系列，其它的按短型系列。

(3) 凸耳和对夹式蝶阀的法兰连接孔可以是通孔或螺纹孔，螺纹孔的旋合深度至少等于公称螺栓直径，但是靠近阀杆的螺纹孔旋合深度可为公称螺栓直径的 67%，定位法兰螺栓由我公司配套。

4. 壳体强度

4.1 阀门壳体不允许在强度试验前涂漆或涂覆其他防泄漏材料，但衬套阀门除外。

4.2 阀门壳体强度试验按 API 598 或 GB/T 26480 的规定，经壳体强度试验后，不应有结构损伤，阀门壳壁及各连接处不允许有可见渗漏。

5.密封性能

阀门的密封性能试验按 API 598 或 GB/T 26480 的规定。对于 API609 B 类阀门应进行双向密封试验，非优选方向的密封试验应按密封试验压力的 70%执行。

6. 连接端

6.1 法兰连接按 ASME B16.5、ASME B16.47、HG/T20592 或 GB/T17241.6 的规定。

6.2 法兰式蝶阀的法兰应与阀体整体铸造。

6.3 对焊端部的连接按 ASME B16.25-2012 图 2a)和图 3a）要求，不使用法兰式阀门切去法兰的方法制造对焊连接阀门。

7. 最小壁厚