三偏心硬密封蝶阀结构优化方案

三偏心硬密封蝶阀结构优化方案

本实用新型所提供了一种三偏心硬密封蝶阀。三偏心硬密封蝶阀，包括手轮，支架，阀体、阀杆、蝶板、密封圈，其特征在于:所述手轮设置在支架上，所述支架下端设置有阀体，所述阀体为金属中心镂空圆环状，所述阀体中心轴竖直方向设置有可转动的阀杆，所述阀杆通过通过穿过阀体、支架的转动轴与手轮相连，所述阀杆上设置有与阀体中心镂空形状大小相契合的蝶板，所述阀体内圈与蝶板相接的地方设置有密封圈。

一、三偏心硬密封蝶阀结构优化方案前言

        蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的新型阀门产品，已在石油、化工、冶金及水电等许多领域中得到极为广泛的应用。三偏心多层次硬密封蝶阀是应用为广泛的一种蝶阀，其中的三偏心主要是指轴向偏心H，径向偏心F和角偏心α（如所示）。该阀开关力矩的大小、密封性能的好坏及使用周期的长短除与三偏心的结构有关外，主要还取决于蝶板密封圈与阀座是否干涉及干涉量的大小。而是否干涉及干涉量的大小直接由这三个偏心量来决定。因此，在确定这三偏心值后，检查密封圈在整个开关过程中与阀座的干涉与否及干涉量的大小极为重要，是整个设计过程中的核心。

三偏心硬密封蝶阀结构优化方案 结构特点和作用原理 

    1.法兰三偏心多层次硬密封蝶阀与其他蝶阀较大区别在于：采用三偏心设计结构。其蝶板安装中心与旋转中心设计有严谨的偏心距。当阀门开启10℃乃至全开时，蝶阀的阀座密封面与蝶板即处于无接触状态，并闭时蝶板随阀杆回旋并偏转入阀座密封面而使之密闭。故因启闭过程中的少、无磨损而延长阀门的使用寿命。

    2.蝶阀的阀座采用内嵌O型橡胶圈或氟塑料为密封垫而组合成密封件。因此，对温差及磨损等具有自我补偿的功能，确保蝶阀的密闭不漏。

    3.当蝶阀管路流体压力传入阀座密封函槽内时，由于Posson's分力作用原理，使密封件在管路压力作用时和O型圈胀力而产生的合力，将阀座密封面挤向蝶板而使阀门密封。这种的密封结构可随管路压力的增加而产生更大的密封力。

    4.蝶阀的阀座可以微调。在阀门使用一定年限后，当密封圈自行磨耗出现渗漏时，可在不拆开阀门的情况下，由调节螺钉把密封压圈向蝶板方向微调到需要的尺寸，就可得到补偿并具有新阀同样的密封性能。

    5.法兰三偏心多层次硬密封蝶阀系列除配手动装置外，尚可配气动装置或电动装置构成手动蝶阀、气动蝶阀（可附置反馈信号和加置电一气阀门定位器）和电动蝶阀等三大类六个系列产品。

        二、三偏心硬密封蝶阀结构优化方案的干涉检查

        传统三偏心硬密封蝶阀的干涉检查都是采用三维建模的方式进行，工程量大，耗时长，修改烦琐、复杂，增加了设计困难、周期及成本。现通过CAD二维制图的简易方法来介绍一种全新的简单、易懂、方便和实用性强的干涉检查方法。

        1.确定蝶板密封圈与阀座密封圈的空间轨迹

        将密封面进行理论分层，可以认为是有无数层叠合而成，那么，通过数学模型分析，可以认为每一层都是这样形成的：在一定斜度的圆锥面上与相对水平面具有一定角度的面相交形成的椭圆形曲线，每一层的椭圆线叠加在一起组合成密封面。如图2所示，以很直观的数学模型表达密封面的形成原理。以型号为D343SH－16CDN600的三偏心硬密封蝶阀为例，进行密封面干涉设计的说明。

        （1）确定椭圆形曲线的短轴和长轴

        将蝶板密封圈的密封面和阀座密封面建立数学模型，如图2所示，圆锥体斜度为9°（即车刀以向下9°的方向加工蝶板密封面），夹具斜度板平面与水平面角度也为9°，用CAD作图法量出蝶板密封圈和阀座密封圈的短轴和长轴部分的长度。

（2）画密封面的椭圆曲线

        在与同样的数学模型中分别以阀座前轴、阀座中轴、阀座背轴、密封圈前轴、密封圈中轴和密封圈背轴为中心，以中与之对应的短轴与长轴为尺寸建立椭圆形曲线，这里以阀座前轴与密封圈前轴为中心建立的椭圆线为例进行示范，如所示。

 2.三偏心硬密封蝶阀结构优化方案干涉检查

        以为基础，将蝶板密封圈连同前轴椭圆线以阀杆轴为中心，分别旋转15°、30°、60°和90°，在这几种情况下分别检查密封面前轴为中心的椭圆与以阀座前轴为中心的椭圆的干涉情况。

        如所示，密封圈以阀杆轴为中心旋转15°阀座前轴与密封圈前轴相交于O点，以O点为起点，分别画垂直于阀座前轴的OC线和垂直于密封圈前轴的OE线，OC线的长度B和OE线的长度A分别代表两椭圆线在相交位置的阀座前轴的宽度和密封圈前轴的宽度，如果B＞A，则表示没有干涉。用CAD工具在图4中测量出B=274.91mm＞A=274.09mm，因此在该位置时，密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。

 同理，如所示，密封圈以阀杆为中心旋转30°，测得B=275.59mm＞A=274.46mm，表示在该位置时，密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。

同理，如所示，密封圈以阀杆为中心旋转60°，测得B=274.81mm＞A=272.9mm，表示在该位置时，密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。

同理，如所示，密封圈以阀杆为中心旋转90°，测得B=271.76mm＞A=268.74mm，表示在该位置时，密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。

从以上可以看出，密封圈在整个开关过程中，密封圈前轴所在的椭圆与阀座前轴所在的椭圆无干涉，同理可以分别对蝶板密封圈前轴与阀座中轴、阀座后轴；蝶板密封圈中轴与阀座前轴、阀座中轴、阀座后轴；蝶板密封圈后轴与阀座前轴、阀座中轴、阀座后轴进行干涉检查，通常上说就是把密封圈分成三层，阀座也分成三层，在密封圈开关过程中检查每层之间的干涉情况。这样就覆盖了蝶板密封圈在开关全过程中与阀座密封面的干涉情况。

三偏心硬密封蝶阀结构优化方案

三偏心结构：阀杆轴线与蝶板密封面间偏置一个尺寸A，并与阀体通道轴线偏置一个尺寸B，阀座回转轴线与阀体通道轴线形成一个偏心角α，故形成三偏心。蝶阀从0°～90°开启时，蝶板密封面会在开启的瞬间立即脱离阀座密封面，在其90°～0°关闭时，只有在关闭的瞬间，其蝶板圆锥形密封面才会接触并压紧阀座圆锥形密封。所以阀座与蝶板上的密封面之间无任何摩擦，去除了磨损和泄漏的可能性。

扭矩密封：三偏心的结构使蝶阀关闭时，其密封副两密封面之间的密封比压由外加于阀杆的驱动力矩产生。不仅消除了常规弹性阀座弹性材料老化、冷流、弹性失效等因素造成的密封比压降低和消失，而且可以通过外加驱动力矩的改变，实现对其密封比压的任意调整，从而使三偏心蝶阀的密封性能改善，蝶阀的使用寿命也大大提高。

软硬层叠式金属密封结构：蝶板密封圈采用软硬层叠式不锈钢片和柔性石墨板的密封面，使其具有金属硬密封和弹性密封的双重优点，无论在低温和高温工况下均具有优良的密封性能。

双向密封：因密封面锥角小于密封材料的磨擦角，蝶板关到密封位置时立即实现自锁，并能承受一定的反向压力冲击。

防火结构：全金属结构本身具有火灾安全的特性。

阀体密封面：采用堆焊硬质合金或不锈钢，使得密封面强度高、硬度好、耐磨损，可连续启闭60000次以上而无损伤。

密封圈：密封圈由压板夹在蝶板上，易于安装、调节和更换。

阀杆的上、下部位装有轴套，防止磨损和粘连，提高了使用寿命。

        三、三偏心硬密封蝶阀结构优化方案结语

        本实用新型设计新颖合理，在阀体与跌板之间设置有密封圈，并且在密封圈内表面上设置有凸起的密封棱和坡形的密封坡，这样的设计相比于传统密封蝶阀密封效果更好，并且能够增加摩擦力，避免碟板滑脱。通过以型号为D343SH－16CDN600为例进行干涉检查说明，上述方法对干涉的检查非常简单、方便、实用。具有很好的借鉴价值。

所述密封圈为环形，所述密封环内侧中心设置有凸起的密封棱，所述密封棱两侧到密封圈边缘设置有坡形的密封坡。

所述密封坡上设置有凸起的防滑粒，增大蝶板与阀体之间的摩擦力，防止蝶板滑脱。所述手轮上设置有手柄，增大力臂，使用起来更加省力。