汪小峰，雷鵬，馮立斌

（英諾威閥業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244121）

高性能蝶閥的設(shè)計(jì)

汪小峰，雷鵬，馮立斌

（英諾威閥業(yè)有限公司，安徽 銅陵 244121）

介紹高性能蝶閥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能，論述了高性能蝶閥的性能參數(shù)及閥門主要零部件的材料選用。

高性能蝶閥；雙向密封；設(shè)計(jì)

蝶閥是與管道設(shè)備連接的一個(gè)控制元件，廣泛適用于市政水處理、工業(yè)水處理、輸配水管線、泵站、大壩等工業(yè)管道上作截?cái)嗷蛘{(diào)節(jié)介質(zhì)流量用。目前傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的蝶閥扭矩比較大，相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置選型也大；蝶板與閥軸之間采用圓錐銷連接傳動(dòng)，圓錐銷貫穿閥軸，需加大閥軸直徑以增加其強(qiáng)度，當(dāng)?shù)迮c閥軸需要解體時(shí)，圓錐銷難拆卸；只能實(shí)現(xiàn)單向密封，要實(shí)現(xiàn)雙向密封，只能增加閥軸的直徑、增強(qiáng)蝶板的強(qiáng)度，這個(gè)過程中增加了生產(chǎn)成本。高性能蝶閥很好的解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥的諸多問題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟閉扭矩小、安裝拆卸方便、可實(shí)現(xiàn)雙向密封的特點(diǎn)。

1 工作原理

高性能蝶閥（圖1）主要由閥體、蝶板、閥軸、密封圈、調(diào)節(jié)壓板、復(fù)合軸承、調(diào)整墊、閥蓋、驅(qū)動(dòng)裝置等組成。蝶板與閥軸采用平鍵連接，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)閥軸90°旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)蝶板的啟閉。蝶閥主體部件閥體、蝶板采用球墨鑄鐵材料，表面靜電噴涂無毒環(huán)氧樹脂粉末，確保耐腐蝕無污染，密封圈采用EPDM材質(zhì)。

圖1 高性能蝶閥

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 閥體結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖2），閥體驅(qū)動(dòng)裝置連接側(cè)、端蓋連接側(cè)為完全對(duì)稱式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，承壓后閥體受力均勻，不會(huì)產(chǎn)生局部應(yīng)力突變；同時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置也可以安裝于端蓋連接側(cè)，閥門所有部件不發(fā)生變化的情況下，完美適應(yīng)國(guó)外客戶驅(qū)動(dòng)裝置順開逆關(guān)的要求。在閥體驅(qū)動(dòng)裝置連接側(cè)銑加工一凹槽，防止軸封不嚴(yán)時(shí)介質(zhì)外漏進(jìn)入驅(qū)動(dòng)裝置造成損壞。閥體密封座有別于傳統(tǒng)可拆卸式結(jié)構(gòu)，密封座采用冷堆焊工藝直接焊接于閥體上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。

圖2 閥體結(jié)構(gòu)形式

2.2 蝶板結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖3），蝶板結(jié)構(gòu)通常有平板式、龜背式、桁架式三種結(jié)構(gòu)類型。通過ANSYS應(yīng)力分析及流體力學(xué)計(jì)算選擇合適的蝶板結(jié)構(gòu)類型。最終通過分析計(jì)算，高性能蝶閥口徑≤DN600采用龜背式結(jié)構(gòu)，口徑＞DN600采用桁架式結(jié)構(gòu)。

圖3 蝶板結(jié)構(gòu)形式

2.3 蝶板與閥軸連接處結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖4），閥軸與蝶板之間采用平鍵連接，傳遞扭矩大，兩個(gè)緊定螺釘穿過蝶板上的螺紋孔固定平鍵，使蝶板傳動(dòng)更平穩(wěn)。平鍵一端用壓圈與墊片Ⅰ組合密封，另一端用蓋板與墊片Ⅱ組合密封，再加上螺紋孔外部用熱融槍膠棒密封，可有效防止蝶板與閥軸接觸面有介質(zhì)進(jìn)入產(chǎn)生腐蝕，便于蝶板與閥軸之間的拆卸。

2.4 密封圈與閥體密封座處結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖5），閥體密封座較寬，采用全弧度導(dǎo)入式設(shè)計(jì)，密封圈為舌形截面，與閥體密封座配合部位為圓弧形，密封圈在蝶板啟閉過程中均是平滑的脫開或進(jìn)入閥體密封座，在此過程中不存在卡阻，滑動(dòng)摩擦系數(shù)較低，能有效降低閥門啟閉扭矩，同時(shí)延長(zhǎng)密封圈使用壽命。

圖4 蝶板與閥軸連接處結(jié)構(gòu)形式

圖5 密封圈與閥體密封座處結(jié)構(gòu)形式

2.5 反向密封結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（圖6），高性能蝶閥正向密封與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥一致，但反向密封卻有別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥。調(diào)節(jié)壓板與蝶板的內(nèi)孔定位處擠壓O形圈Ⅰ，沉頭螺釘與調(diào)節(jié)壓板的安裝孔處擠壓O形圈Ⅱ，這兩處O形圈受擠壓密封后，反向介質(zhì)壓力全部作用于調(diào)節(jié)壓板上，這個(gè)力傳遞給密封圈，密封圈的材質(zhì)是橡膠，受力后會(huì)擠壓變形，密封圈的三面分別被調(diào)節(jié)壓板、蝶板包圍，只能向閥體密封座方向擠壓，增加了密封圈與閥體密座之間的密封過盈量，從而保證反向密封，壓力越高，密封效果越好。

圖6 反向密封結(jié)構(gòu)形式

3 高性能蝶閥的性能參數(shù)

（1）通過試驗(yàn)驗(yàn)證，PN10高性能蝶閥的試壓性能見表1。

表1 PN10高性能蝶閥的試壓性能參數(shù)

（2）通過試驗(yàn)驗(yàn)證，PN10高性能蝶閥的部分扭矩見表2。

表2 PN10高性能蝶閥的部分扭矩

4 材料的選擇

高性能蝶閥主要零部件材料見表3。

表3 蝶閥主要零部件材料選擇

5 結(jié)語

高性能蝶閥通過創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效降低閥門的扭矩及制造成本，提高蝶閥市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。由于其具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、啟閉扭矩小、安裝拆卸方便、可實(shí)現(xiàn)雙向密封的特點(diǎn)，可替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)蝶閥產(chǎn)品。

[1]陸培文． 實(shí)用閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)[M] ． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012．

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