高性能蝶閥的設計

2017-11-04 02:23:42汪小峰雷鵬馮立斌

中國設備工程 2017年20期

關鍵詞：結構

汪小峰，雷鵬，馮立斌

（英諾威閥業有限公司，安徽銅陵 244121）

高性能蝶閥的設計

汪小峰，雷鵬，馮立斌

（英諾威閥業有限公司，安徽銅陵 244121）

介紹高性能蝶閥的工作原理、結構特點及性能，論述了高性能蝶閥的性能參數及閥門主要零部件的材料選用。

高性能蝶閥；雙向密封；設計

蝶閥是與管道設備連接的一個控制元件，廣泛適用于市政水處理、工業水處理、輸配水管線、泵站、大壩等工業管道上作截斷或調節介質流量用。目前傳統結構的蝶閥扭矩比較大，相對應的驅動裝置選型也大；蝶板與閥軸之間采用圓錐銷連接傳動，圓錐銷貫穿閥軸，需加大閥軸直徑以增加其強度，當蝶板與閥軸需要解體時，圓錐銷難拆卸；只能實現單向密封，要實現雙向密封，只能增加閥軸的直徑、增強蝶板的強度，這個過程中增加了生產成本。高性能蝶閥很好的解決了傳統結構蝶閥的諸多問題，具有結構簡單、啟閉扭矩小、安裝拆卸方便、可實現雙向密封的特點。

1 工作原理

高性能蝶閥（圖1）主要由閥體、蝶板、閥軸、密封圈、調節壓板、復合軸承、調整墊、閥蓋、驅動裝置等組成。蝶板與閥軸采用平鍵連接，驅動裝置帶動閥軸90°旋轉，實現蝶板的啟閉。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氧樹脂粉末，確保耐腐蝕無污染，密封圈采用EPDM材質。

圖1 高性能蝶閥

2 結構特點

2.1 閥體結構形式

結構特點（圖2），閥體驅動裝置連接側、端蓋連接側為完全對稱式結構設計，承壓后閥體受力均勻，不會產生局部應力突變；同時驅動裝置也可以安裝于端蓋連接側，閥門所有部件不發生變化的情況下，完美適應國外客戶驅動裝置順開逆關的要求。在閥體驅動裝置連接側銑加工一凹槽，防止軸封不嚴時介質外漏進入驅動裝置造成損壞。閥體密封座有別于傳統可拆卸式結構，密封座采用冷堆焊工藝直接焊接于閥體上，結構簡單，加工方便。

圖2 閥體結構形式

2.2 蝶板結構形式

結構特點（圖3），蝶板結構通常有平板式、龜背式、桁架式三種結構類型。通過ANSYS應力分析及流體力學計算選擇合適的蝶板結構類型。最終通過分析計算，高性能蝶閥口徑≤DN600采用龜背式結構，口徑＞DN600采用桁架式結構。

圖3 蝶板結構形式

2.3 蝶板與閥軸連接處結構形式

結構特點（圖4），閥軸與蝶板之間采用平鍵連接，傳遞扭矩大，兩個緊定螺釘穿過蝶板上的螺紋孔固定平鍵，使蝶板傳動更平穩。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進入產生腐蝕，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構形式

結構特點（圖5），閥體密封座較寬，采用全弧度導入式設計，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入閥體密封座，在此過程中不存在卡阻，滑動摩擦系數較低，能有效降低閥門啟閉扭矩，同時延長密封圈使用壽命。

圖4 蝶板與閥軸連接處結構形式

圖5 密封圈與閥體密封座處結構形式

2.5 反向密封結構形式

結構特點（圖6），高性能蝶閥正向密封與傳統結構蝶閥一致，但反向密封卻有別于傳統結構蝶閥。調節壓板與蝶板的內孔定位處擠壓O形圈Ⅰ，沉頭螺釘與調節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，反向介質壓力全部作用于調節壓板上，這個力傳遞給密封圈，密封圈的材質是橡膠，受力后會擠壓變形，密封圈的三面分別被調節壓板、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。