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中线蝶阀概述及其氟塑料衬里蝶阀的设计摘要介绍了中线蝶阀的原理及其氟塑料衬里蝶阀设计的适用范围和技术参数,提供了设计中需要注意的事项与要点。关键词蝶阀;衬里阀;氟塑料;设计;技术参数一、概述蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90度左右来开启、关闭和调节流体通道的一种阀门，结构简单，体积小，重量轻，材料耗用省，安装尺寸小，驱动力矩小，操作简便、迅速，而且还可同时具有良好的流量调节功能和关闭密封特性。蝶阀是近十几年来发展最快的阀门品种之一，蝶阀的适用范围非常广泛，品种和数量不断扩大，并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节特性以及多功能方向发展。其可靠性及其他性能指标均达到较高水平，并部分取代截止阀、闸阀和球阀。根据国外资料，蝶阀的最高压力已达40Mpa以上，温度为-2761000。由于蝶阀的以上诸多优点，因此，它在管线上的应用日益广泛，也越来越受到用户及阀门生产厂家的重视。蝶阀品种多样，规格齐全。按结构分有：中线蝶阀、双偏心和三偏心蝶阀；按连接形式分有：对夹、凸耳；法兰、对焊；使用温度可以满足100425使用范围。使用压力低压可以满足200Pa以上真空蝶阀，高压至600LB。按密封材质分有软密封和硬密封蝶阀；主体材料有灰铸铁、球墨铸铁、碳钢、不锈钢，铝青铜以及各类特殊合金等能适用于各种介质。中线蝶阀：阀板的回转中心位于阀体中心线上，且通过密封面的中心。对夹中线蝶阀单夹中线蝶阀u 密封原理： 阀板加工时保证其密封面具有合适的表面粗糙度。合成橡胶阀座在模压成形时形成密封面合适的表面粗糙度。阀门关闭时，通过阀板的转动，阀板的外圆密封面挤压合成橡胶阀座，使合成橡胶阀座产生弹性力作为密封比压保证阀门的密封。随着现代石油化工工业的快速发展,在特殊工况中使用的一些介质具有极强的腐蚀性,即使是不锈钢阀门及衬橡胶、搪瓷的阀门也已不能满足需要。若采用哈氏合金、蒙乃尔合金或20号合金等作为阀门材料,由于其中含有大量的Ni、Cr、Ti、Mo、Nb和Pt等稀有金属,其资源有限,价格贵。根据现代科学技术成果,氟塑料分子结构中有氟碳键及其屏蔽效应,具有优良的耐腐蚀性、耐高(低)温性、不粘附性和电绝缘性,几乎能抵制所有化学介质(包括氢氟酸、浓硫酸和王水)的腐蚀。利用氟塑料的可塑性加工原理,将氟塑料衬于普通的钢铁外壳体内,以隔绝钢铁金属与强腐蚀性介质的直接接触,既解决了氟塑料强度低和不能承受高压力的问题,又解决了钢铁材料不耐腐蚀的问题。氟塑料衬里阀门具有优良的耐热性和耐寒性,具有优良的电绝缘性和优异的化学稳定性,可耐各种强酸、强碱和强氧化剂的腐蚀, 低摩擦性和自润滑性非常好, 可长期在- 195200范围内使用。2结构与设计2.1结构及主要零件名称如图1和图2所示。图1双法兰式连接蝶阀2.2适用范围氟塑料衬里蝶阀公称压力为PN116 (氟塑料的承受压力最高可达到215MPa) 。DN501 200。阀门适用温度按所选用的不同材料(金属材料和非金属材料)能承受的温度综合评定。如钢制衬氟塑料(WCB + F46)材料,使用温度为- 29150。限定最高值不超过150。适用介质为低粘度酸和碱类等腐蚀性介质,主要指酸性、碱性、有机和无机溶剂等强腐蚀性介质。低粘度是相对浓度较高的颗粒状介质而言,氟塑料衬里阀门应尽量避免使用固体颗粒的介质。图2对夹式连接蝶阀2.3结构长度、法兰尺寸及阀座最小尺寸氟塑料衬里蝶阀结构长度和法兰尺寸,按钢制阀门的相关标准和行业标准执行。结构长度按GB /T 12221标准的规定,结构长度包括法兰密封面衬氟塑料厚度。法兰连接尺寸按GB /T 911311 的规定。并限制在法兰端连接,不允许采用焊接端方法连接。因为焊接连接会损坏衬里层而影响产品质量。阀门公称尺寸及阀座最小尺寸按GB /T 12238的规定,和相关标准保持一致。2.4壳体壁厚与衬里层厚度氟塑料衬里蝶阀钢制壳体的最小壁厚依照GB /T 12224标准的给定值作适当加厚,但不包含氟塑料的厚度。衬里层厚度应在满足使用要求的条件下确定,避免衬氟层过厚而浪费氟塑料。氟塑料是高分子材料,具有吸收少量与其接触的气体的特性。随温度的升高,材料体积膨胀,氟塑料的线胀系数是金属材料的10倍左右,分子之间空隙增大,渗透吸收就加剧。只有适当增加厚度才能减少渗透。因此,在衬里层设计时,采用增加厚度来弥补这一缺陷。经过试验验证,确定衬里层厚度2mm比较合适。并且随着阀门通径的增大而增加。2.5蝶板直径的确定为了防止蝶板在开启时,不碰撞连接的法兰管道内壁,设计时应根据合同要求,确定蝶板尺寸。首先计算蝶板的弦长a为a = d - 2c将a值代入方程式,确定蝶板的最大直径D为D = W2 + a2式中a通过阀体安装面与平面的交线确定的开启位置的蝶板弦长,mmc蝶板和阀门通道处于同轴位置时,蝶板与连接法兰端面内径间隙(DN50 150, c = 115,DN200500, c = 3,DN6001 200, c = 614) ,mmd连接管道或法兰的内径,mmD 蝶板最大直径,mmW 阀门的最小安装结构长度,mm图3中线式蝶阀的尺寸位置2.6阀杆与蝶板的设计阀杆应能承受蝶板在115倍最大允许工作压力差下的载荷。阀杆和蝶板的连接应牢固,其强度应能传递阀杆所承受的最大转矩的75% ,保证在正常工作情况下不松动。蝶板应设计成流线型,以减小流阻。蝶板应保证在115倍最大允许工作压差下不发生变形和损坏。阀杆和蝶板的强度按文献1计算。2.7衬里层氟塑料衬里阀门的表面应当光滑平整、无气孔、裂纹和夹渣等缺陷。法兰的翻边处及其他转角处应色泽均匀,无泛白现象。氟塑料是高分子材料,有数据表明,氟塑料密度越大渗透系数越小,它们之间有线性关系。氟塑料衬里层的密度应2116g/ cm3 ,且不允许有杂质存在。氟塑料的防腐蚀性能必须达到标准的规定。如不能确定氟塑料的防腐蚀性能,必须按GB /T 1763 的规定做试验确认。特别是在更换新牌号氟塑料时要作试验。用于食品、医药或卫生级阀门的衬里材料,应采用无毒、无菌及无杂质的清洁卫生材料,符合GB /T 17219的规定。氟塑料与基体的结合强度, 是衡量衬里质量好坏的标准之一。氟塑料衬里层应与基体贴合, 法兰面的衬里层应衬满密封面, 并且有扣紧基体的设计结构, 如喷砂毛化, 机加工燕尾槽, 防止脱壳。氟塑料衬里层在负压0108M Pa条件下不应出现凸起。3结语氟塑料衬里蝶阀解决了普通阀门不耐腐蚀的问题, 不仅节约了大量的稀有金属, 合理的利用了资源, 降低了生产成本, 而且还节能、环