1前言
近几年来,现代工业
发展,蝶阀
使用已从低压供水扩展到温度高于538℃,低到-184℃
介质,压力也从低到高,广泛用于空分、化工、冶金、污水处理等领域。
口径越来越大,性能要求更高,使用寿命要求更长。当前,国内外生产
蝶阀大多数为橡胶密封和塑料密封,容易磨损和老化,达不到设备连续运行周期。以空分为例,当今以深冷分离原理为主
空分设备,其流程都采用分子筛预净化流程,工作压力为0.5~0.9mpa,介质温度
变化范围
10~200℃,其切换阀使用温差大,口径大,切换频繁,阀门橡胶密封圈容易磨损和老化,
更换也比较困难。针对这些情况,开发研制了连杆增力式金属平面密封气动蝶阀系列。这种新型蝶阀已获
国家实用型专利(专利号为:zl97224037.3)。
2金属平面密封气动蝶阀特点
(1)采用杠杆式启闭结构,使密封副间相对滑动很小,减小相对磨损。
(2)执行机构采用连杆增力机构。这种机构蝶阀处于关闭状态时,驱动装置能输出最大扭矩,且具有自锁性能,工作安全可靠。
(3)采用金属平面密封结构,具有很强耐腐蚀性和耐磨性,适用于高温环境,使用寿命长。
(4)关键部件进行了优化设计,使总阀门启闭次数可以达到1×106次以上。
(5)该阀控制系统采用非接触式电磁舌簧开关,不受环境条件限制,
信号灵敏,准确性高,可以实现远程遥控,气动控制和自动控制,与设备配套时也可以实现无人操作。
3结构及工作原理
3.1杠杆式启闭结构
杠杆式启闭结构。当蝶阀关闭时,主轴与杠杆用锥销紧固,绕o点按逆时针旋转,杠杆用带孔销带动蝶板ab,由压缩弹簧推动蝶板固定杠杆
支点n上,随主轴杠杆
转动而转动。当蝶板上端b与阀体密封面全部接触而达到密封。开启过程正好相反。
启闭过程中,密封副间相对滑动很小,减小相对磨损。
关闭状态为轴向压力密封,改变传统
外力挤压密封。
3.2连杆增力式执行机构
连杆增力式执行机构,活塞气源压力
作用下向右移动,活塞杆带动力臂于箱体内滑动,连杆牵动摇杆顺时针转动,输出扭矩。而连杆与摇杆长度(h)相同,均等于箱体槽心至输出中心
距离。箱体槽壁承受侧向推力f,分力p牵动摇杆转动,
力
分析可知:
p=q/cosαα=sin-1(1-sinβ)
m扭=phcos(90-α-β)=qhsin(α+β)/cos(α+β)
由上式可知,β角减小,α角增大,m扭值随之增加。当β=0°、α=90°时(蝶阀处于关闭状态),驱动装置输出最大扭矩,而启闭过程中
扭矩较小。此特性
曲线上恰好包容了蝶阀操作扭矩曲线,满足蝶阀
关闭或开启状态时所需
密封力矩。
3.3平面密封结构
过去气动蝶阀密封副一般采用球面密封,密封压力是径向挤压作用力,其密封过盈量不能任意调整,密封性能取决于密封材料
过盈量,
,设计中选择密封材料及其过盈量就显
十分重要。
工作中,特别是
分子筛预净化流程中,切换阀工作
10~200℃范围内,采用橡胶密封圈时,橡胶
线性膨胀系数很大,受温度变化影响大,过盈量很难准确确定。
过盈量大,
增大摩擦力,
时常出现“啃边”和“翻舌”现象,使密封失效,过盈量小则出现泄漏。
过盈量选择合理,而这种阀门切换频繁,
一段时间运行后还会因磨损而失效。
采用非橡胶密封材料,据目前资料所知,它们
弹性变形很小,径向密封过盈很难控制,制造相当复杂,成本很高。同时对橡胶密封材料来说,温度
不断变化,使橡胶密封圈因温度疲劳破坏而造成过早老化,
大型空分设备配备
大口径气动蝶阀,更换密封圈就十分困难。
新型密封气动蝶阀则采用金属平面密封结构,阀瓣作为非易损件采用不锈钢堆焊硬质合金,阀座密封环采用铜基合金或不锈钢堆焊代钴合金,它们具有很强耐腐蚀和耐磨性,使用温度范围大,
-40~300℃之间可以长期使用,
,使用寿命比橡胶密封大
多。
阀板
运动机构采用杠杆形式,当阀板关闭后,阀板与阀座成为平面接触密封,其后杠杆相当于凸轮机构,
主轴继续旋转,那么阀板向前继续平移达到力
平衡,有工作介质压力时,还能实现自密封,保证了密封可靠性。当整个密封面磨损后,还具有自动补偿密封磨损量
特性,
延长了使用寿命。
该阀门采用合理
结构,其使用性能比国内其它阀门好,已经能够取代国外同类产品。