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I/O 設(shè)備

金屬平面密封氣動蝶閥的技術(shù)特點分析

2025China.cn   2009年02月19日
        1前言 
        近幾年來,現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展,蝶閥使用已從低壓供水擴展到溫度高于538℃,低到-184℃介質(zhì),壓力也從低到高,廣泛用于空分、化工、冶金、污水處理等領(lǐng)域。口徑越來越大,性能要求更高,使用壽命要求更長。當前,國內(nèi)外生產(chǎn)蝶閥大多數(shù)為橡膠密封和塑料密封,容易磨損和老化,達不到設(shè)備連續(xù)運行周期。以空分為例,當今以深冷分離原理為主空分設(shè)備,其流程都采用分子篩預(yù)凈化流程,工作壓力為0.5~0.9mpa,介質(zhì)溫度變化范圍10~200℃,其切換閥使用溫差大,口徑大,切換頻繁,閥門橡膠密封圈容易磨損和老化,更換也比較困難。針對這些情況,開發(fā)研制了連桿增力式金屬平面密封氣動蝶閥系列。這種新型蝶閥已獲國家實用型專利(專利號為:zl97224037.3)。 
        2金屬平面密封氣動蝶閥特點 
        (1)采用杠桿式啟閉結(jié)構(gòu),使密封副間相對滑動很小,減小相對磨損。 
        (2)執(zhí)行機構(gòu)采用連桿增力機構(gòu)。這種機構(gòu)蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)時,驅(qū)動裝置能輸出最大扭矩,且具有自鎖性能,工作安全可靠。 
        (3)采用金屬平面密封結(jié)構(gòu),具有很強耐腐蝕性和耐磨性,適用于高溫環(huán)境,使用壽命長。 
        (4)關(guān)鍵部件進行了優(yōu)化設(shè)計,使總閥門啟閉次數(shù)可以達到1×106次以上。 
        (5)該閥控制系統(tǒng)采用非接觸式電磁舌簧開關(guān),不受環(huán)境條件限制,信號靈敏,準確性高,可以實現(xiàn)遠程遙控,氣動控制和自動控制,與設(shè)備配套時也可以實現(xiàn)無人操作。 
        3結(jié)構(gòu)及工作原理 
        3.1杠桿式啟閉結(jié)構(gòu) 
        杠桿式啟閉結(jié)構(gòu)。當?shù)y關(guān)閉時,主軸與杠桿用錐銷緊固,繞o點按逆時針旋轉(zhuǎn),杠桿用帶孔銷帶動蝶板ab,由壓縮彈簧推動蝶板固定杠桿支點n上,隨主軸杠桿轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。當?shù)迳隙薭與閥體密封面全部接觸而達到密封。開啟過程正好相反。啟閉過程中,密封副間相對滑動很小,減小相對磨損。關(guān)閉狀態(tài)為軸向壓力密封,改變傳統(tǒng)外力擠壓密封。 
    3.2連桿增力式執(zhí)行機構(gòu) 
    連桿增力式執(zhí)行機構(gòu),活塞氣源壓力作用下向右移動,活塞桿帶動力臂于箱體內(nèi)滑動,連桿牽動搖桿順時針轉(zhuǎn)動,輸出扭矩。而連桿與搖桿長度(h)相同,均等于箱體槽心至輸出中心距離。箱體槽壁承受側(cè)向推力f,分力p牽動搖桿轉(zhuǎn)動,分析可知: 
    p=q/cosαα=sin-1(1-sinβ) 
    m扭=phcos(90-α-β)=qhsin(α+β)/cos(α+β) 
    由上式可知,β角減小,α角增大,m扭值隨之增加。當β=0°、α=90°時(蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)),驅(qū)動裝置輸出最大扭矩,而啟閉過程中扭矩較小。此特性曲線上恰好包容了蝶閥操作扭矩曲線,滿足蝶閥關(guān)閉或開啟狀態(tài)時所需密封力矩。 
    3.3平面密封結(jié)構(gòu) 
    過去氣動蝶閥密封副一般采用球面密封,密封壓力是徑向擠壓作用力,其密封過盈量不能任意調(diào)整,密封性能取決于密封材料過盈量,,設(shè)計中選擇密封材料及其過盈量就顯十分重要。工作中,特別是分子篩預(yù)凈化流程中,切換閥工作10~200℃范圍內(nèi),采用橡膠密封圈時,橡膠線性膨脹系數(shù)很大,受溫度變化影響大,過盈量很難準確確定。過盈量大,增大摩擦力,時常出現(xiàn)“啃邊”和“翻舌”現(xiàn)象,使密封失效,過盈量小則出現(xiàn)泄漏。過盈量選擇合理,而這種閥門切換頻繁,一段時間運行后還會因磨損而失效。采用非橡膠密封材料,據(jù)目前資料所知,它們彈性變形很小,徑向密封過盈很難控制,制造相當復(fù)雜,成本很高。同時對橡膠密封材料來說,溫度不斷變化,使橡膠密封圈因溫度疲勞破壞而造成過早老化,大型空分設(shè)備配備大口徑氣動蝶閥,更換密封圈就十分困難。 
    新型密封氣動蝶閥則采用金屬平面密封結(jié)構(gòu),閥瓣作為非易損件采用不銹鋼堆焊硬質(zhì)合金,閥座密封環(huán)采用銅基合金或不銹鋼堆焊代鈷合金,它們具有很強耐腐蝕和耐磨性,使用溫度范圍大,-40~300℃之間可以長期使用,,使用壽命比橡膠密封大多。 
    閥板運動機構(gòu)采用杠桿形式,當閥板關(guān)閉后,閥板與閥座成為平面接觸密封,其后杠桿相當于凸輪機構(gòu),主軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn),那么閥板向前繼續(xù)平移達到力平衡,有工作介質(zhì)壓力時,還能實現(xiàn)自密封,保證了密封可靠性。當整個密封面磨損后,還具有自動補償密封磨損量特性,延長了使用壽命。 
    該閥門采用合理結(jié)構(gòu),其使用性能比國內(nèi)其它閥門好,已經(jīng)能夠取代國外同類產(chǎn)品。

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