双偏心蝶阀弹性密封结构分析

文章编号 100225855 2006 0320005202 作者简介 张雁洁 1964 女 工程师 从事金属材料及热处理方面的研究 双偏心蝶阀弹性密封结构分析 张雁洁 秦皇岛洪川实业有限公司 秦皇岛市冶金高炉设备厂 河北 秦皇岛 066004 摘要 介绍了双偏心蝶阀的特点和工作原理 分析了应用中出现事故的原因 提出了结构改 进的方法 关键词 双偏心蝶阀 密封 结构 中图分类号 TH134 文献标识码 A Analysis of spring sealing structure for double eccentric butterfly valve ZHANG Yan2jie Qinhuangdao Hongchuang Industry Co Ltd Qinhuangdao Metallurgy Blast Furnace Equipment Plant Qinhuangdao 066004 China Abstract Had introduced characteristics and operating priciple of double eccentric butterfly valve and had analyzed appeared accident reasons in use and had raised improved structure methods Key words double eccentric butterfly valve seal structure 1 概述 双偏心蝶阀以其体积小 结构紧凑 质量轻 扭矩小 安装操作简单 密封效果好 使用寿命长 等特点 已在高炉炼铁设备中得到广泛应用 其安 装在高炉热风炉系统气体介质管道上 可做煤气切 断阀 空气切断阀及冷风阀等 2 工作原理 双偏心蝶阀 图 1 回转轴线 即阀门传动轴 线 与蝶板密封面截面中心线偏离尺寸为a 与阀 体通道中心线偏离尺寸为b 当阀门处于全开状态 时 受偏心a和b的作用 其蝶板密封面会完全脱 离阀体密封面 并形成很大的间隙Y 有利于阀 门转向 偏心a则使蝶板在360 范围内都能有效 的密封 避免了蝶阀的阀杆端泄漏 方便密封圈的 维修和更换 蝶板的回转半径分为长半径和短半径 长半径 转动的大圆轨迹切线与阀座密封面形成 角 在阀 门启闭时 蝶板密封面相对阀座密封面有一个渐出 脱离和渐入挤压的过程 当蝶板从0 转至8 12 时 蝶板密封面即可完全脱离阀座密封面 从而使 蝶板在启闭过程中 蝶板与阀座密封面之间相对机 械磨擦和损伤减小 挤压转角行程更短 蝶阀的密 封性能更可靠 a1 阀门开启 b1 阀门关闭 图1 双偏心蝶阀 3 结构设计 在冶金行业中使用的大口径蝶阀一般都选择金 5 2006年第3期 阀 门 属对金属的硬密封结构 其金属密封副的材质一般 采 用 耐 温 耐 磨 和 耐 蚀 的 奥 氏 体 不 锈 钢 0Cr18Ni9Ti 由于0Cr18Ni9Ti的切削性能差 在 机械加工后 应辅之以研磨加工 才能获得Ra 018 m的表面精度 满足生产上的要求 双偏心蝶阀由阀体 蝶板 传动轴系统及驱动 装置等组成 其结构见图2和图3 图2 蝶板带U形槽双偏心蝶阀 图3 蝶板无U形槽双偏心蝶阀 在图2中 蝶板与阀体密封圈密封时 在靠近 蝶板止口密封处设有弹性U形槽 当蝶板关闭时 由于驱动轴扭矩及介质流背压作用 其合力通过蝶 板传给阀体密封面 挤压蝶板 使蝶板上的弹性U 形槽产生微小收缩变形 蝶板与阀体密封面紧密贴 合 产生良好的密封效果 当打开蝶板时 蝶板受 力逐渐减小 其上的U形槽又回复到初始状态 蝶板上的弹力与U形槽的尺寸距蝶板边缘的距离 以及蝶板的刚度有关 从理论上计算 影响蝶板弹 力的因素很多 不易得出准确数据 只能根据经验 修正 在风压试验时 由于U形槽弹性变形过大 时常发生蝶板从阀座中脱出 造成脱位事故 引起 密封失效 因此 不能保证阀门在高炉上安全运 转 在图3中 蝶板上的U形槽由阀体支撑圈上 焊接的密封圈所代替 密封圈为弹性薄壁 加工后 为6 10 mm 的不锈钢构件 蝶板与阀体密封处 正好处在阀体密封圈的悬出部位 当蝶板关闭时受 到介质流背压及扭矩的作用时 将力传到阀体 使 阀体密封圈的悬出部位产生微小弹性变形 将蝶板 压紧 达到密封 此结构克服了蝶板时常脱位 密 封失效的现象 当蝶板打开时 受挤压力逐渐变 小 阀体密封圈又恢复到原来状态 阀体密封圈的 弹性变形能与不开槽的蝶板刚度相同 保持良好的 接触和密封 在蝶板关闭时 从根本上解决了脱位 和密封失效 保证安全使用 4 加工 首先加工蝶板至规定的尺寸 再根据蝶板加工 阀体密封圈小端直径及密封圈角度 保证Ra116 m的精度 当阀体和蝶板组装时 如果偏心a达 不到要求 应调整蝶板传动轴座底下的斜铁 使偏 心a能够达到要求 图 4 图4 阀体和蝶板的组装 5 结语 合理的结构和加工工艺设计 是保证阀门密封 的重要前提 随着双偏心蝶阀在高炉炼铁设备上的 广泛使用 其实践经验和制造技术水平将会得到进 一步完善和提高 参考文献 1 陆培文 实用阀门设计手册 M 北京 机械工业出版社 2002 2 严允进 炼铁机械 M 北京 冶金工业出版社 1990 3 中国标准出版社及全国阀门标准化技术委员会 中国机械工