多层次金属密封蝶阀设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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多层次
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（ 8” 制作人：吴永坚 指导老师：姜明 背景 碟阀 （ 一种历史悠久的阀门，其结构简单、体积小、重量轻、结构长度小。由于介质作用在转轴两侧面积上的力矩可以互相平衡，所以碟阀的驱动力矩小，易于实现快速启闭，且具有良好的流量调节特性。碟阀既可用作切断阀，也可用作调节阀。近年来，随着结构和密封材料的改进，其密封性能也大大提高。由于以上种种优点，碟阀在工业上得到了越来越广泛的应用。 蝶阀 具有结构紧凑、体积小、重量轻、流体阻力小、启闭迅速等一系列优点。但我国一些低温装置如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有 80%以上是截止阀或闸阀，采用蝶阀的数量很少。分析其原因主要是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能不良，以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏，严重的影响这些低温设备的安全和正常运行，不能满足低温设备的要求。为适应市场经济发展的需要，对金属密封蝶阀进行结构上的改进，设计出一种三偏心纯金属高密封性能的蝶阀 。 设计方案 多层次金属密封蝶阀 阀杆设计 阀体设计 销轴、平键设计 蝶板设计 填料压盖设计 三偏心蝶阀特点 扭矩弹性密封使阀门实现持久的可靠密封，实现双向零泄漏性能。 三偏心结构原理，消除了蝶板在 90 旋转过程中密封圈与阀座间的摩损。 使用寿命长、维修少、 使用压力高 。 金属密封与石墨的耐高温性能，使阀门具有本质火灾安全性。 外档圈式防阀杆轴向窜动安全可靠，并且使阀门的启闭位置准确。 由于上述的优良性能使得该系列产品可替代闸阀、旋塞阀等其它种类阀门使用，而尺寸和重量却减轻了许多。 可以做调节流量装置使用。 金属硬密封蝶阀三偏心原理 金属硬密封蝶阀根据结构特点可分为单偏心或双偏心结构：单偏心结构即蝶板轴心偏离密封面，设有力矩预紧作用，摩擦力大，因而很少采用；双偏心结构设计时将轴心偏离密封面形成第一个偏心，轴偏离管路中心线形成第二个偏心，其偏心的目的是使蝶板在开启至大约 20 后蝶板密封圈与阀座相脱离以减少摩擦提高使用寿命，适用于正锥面密封。三偏心结构即在双偏心基础上增加第三个偏心即锥面中心线倾斜于通道中心线，这一结构形式即实现了凸轮效应，又完全消除了阀门启闭过程中密封圈与阀座间大约 20 的磨损 . 三偏心蝶阀密封原理 三偏心金属硬密封蝶阀，阀体和阀座为连体构件，阀座密封表面层堆焊耐温、耐蚀合金材料。多层软叠式密封圈固定在阀板上，这种蝶阀与传统蝶阀相比具有耐高温，操作轻便，启闭无磨擦，关闭时随着传动机构的力矩增大来补偿密封，提高了蝶阀的密封性能及延长使用寿命 蝶板上弹性密封圈由不锈钢薄板与柔性石墨压合而成，即具有金属的刚性，同时又有迷宫式的密封性，当向阀杆施加扭矩时，密封圈与阀座产生弹性楔块效应，使密封圈发生柔动和径向压缩，从而用最小扭矩实现最严密的切断。 结构特征 阀板回转中心 (即阀门轴中心 )与阀板密封面形成一个尺寸 与阀体中心线形成一个 体密封面中心线与阀座中心线 (即阀体中心线 )形成一个角度为 的角偏置 密封原理 由于在双偏心密封蝶阀的基础上，将阀座中心线再与阀体中心线形成一个 角偏置，其偏置后的结果由图 1的 三偏心密封蝶阀处于完全开启状态时，其阀板密封面会完全脱离阀座密封面，并且在阀板密封面与阀体密封面之间形成一个与双偏心密封蝶阀相同的间隙 y，而由图 2可见，由于 角偏置的形成会使长、短半径转动的阀板大、小半圆上，阀板密封面转动轨迹的切线与阀座密封面形成一个 角和 2角。 使阀板启闭时阀板密封面相对于阀座密封面渐出脱离和渐入压紧，从而彻底消除了阀板启闭时蝶阀密封副两密封面之间的机械磨损和擦伤。 该类蝶阀从 O 90 开启时，阀板的密封面会在开启的瞬间立即脱离阀座密封面，在其 90 O 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。 由图 2可见，由于 1 、 2 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常规蝶阀的阀座弹性产生改为外加于阀门轴的驱动转矩产生，不仅消除了常规蝶阀中弹性阀座弹性材料老化、冷流、弹性失效等因素造成的密封副两密封面之间的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，从而使三偏心密封蝶阀的密封性能和使用寿命得到大大的提高。 密封副密封性能失效的主要原因：介质对密封副两密封面的气蚀、冲蚀。 阀 杆 的设 计 阀杆的设计主要在于阀杆强度的设计和阀杆强度的校核 阀杆总力矩： 表示密封面摩擦力矩 表示轴承摩擦力矩 表示密封填料摩擦力矩 表示蝶板静水力矩 阀杆总输出力矩： 阀杆需镀铬、镀镍磷或经氮化处理，以提高阀杆表面硬度，防止阀杆与填料、填料压套（压盖）相互咬死，损坏密封填料，造成填料函泄漏。 阀 体 的 设 计 阀体的设计主要在于阀体的强度计算，并与设计给定的实际壁厚做比较，要是实际壁厚大于计算的壁厚，则设计合格即（ ） 阀体壁厚： 表示公称压力 阀体内腔最大直径 材料的许用拉应力 附加裕量 阀体应能充分承受温度变化而引起的膨胀、收缩。而且阀座部位的结构不会因温度变化而产生永久变形。 销轴、平键的设计 销轴设计主要在于销轴剪切应力的计算，再与许用剪切应力做比较，若许用剪应力大于计算的剪切应力，则设计合格，即（ ） 销轴的计算剪切应力： 销轴的许用剪应力： 平键设计主要是平键强度的计算，键联接工作面挤压应力 和键的剪切应力 与 键的 许用挤压应力 和 许用剪应力 做比较，若 , 则符合设计要求 蝶板的设计 蝶板的设计主要在于蝶板的强度计算 表示 表示 表示 表示 计算得出的结果再与 许用弯曲应力做比较，若许用弯曲应力大于蝶板的弯应力，即 ， 则设计合格。 填料压盖的设计 填料压盖的设计主要在于压盖的强度计算， - 断面弯曲应力： 表示 - 断面弯曲力矩 表示 - 断面系数 再把计算得出的结果与 许用弯曲应力做比较，若许用弯曲应力大于压盖断面的弯曲应力，即 则设计合格。 结 束 语 通过这次的毕业设计 ,加强了我对阀门方面知识的了解 ,从设计到画图 ,都是对我所学知识的全面检验 ,更是一个总复习 ,
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