雙向壓高溫蝶閥密封力分析
雙向壓高溫蝶閥主要由閥體、蝶板、閥桿和填料組成。閥桿回轉中心與閥體密封面的偏心距離偏心蝶閥在介質正向流動實現密封功能時,閥桿扭矩在蝶板密封面施加的必需密封力為 FMF(N)。但由于介質力 FMJ(N)的作用,使密封面的實際密封力增大到 FMZZ,此時,密封面的實際密封力 FMZZ 為必需密封力 FMF和介質力 FMJ 之和。
反向密封時閥桿施加在蝶板密封面上的作用力為必需密封力與介質力之和,反向密封時閥桿施加在蝶板密封面上的作用力大于正向密封時閥桿作用力。
雙向壓蝶閥閥桿彎曲變形對密封影響的分析
由于反向密封時閥桿施加在蝶板密封面上的作用力大于正向密封時閥桿作用力,因此,僅對介質反向流動時閥桿彎曲變形對偏心蝶閥的密封影響進行分析。介質反向流動,閥桿在克服密封面作用力的同時,還要克服介質力對閥桿的正壓力。將雙向壓蝶閥閥桿受力簡化為簡支梁.
由于密封力和介質作用力的共同作用使得閥桿發生彎曲變形。當介質正向流動時,閥桿向密封面方向彎曲,閥桿變形有利于密封。介質反向流動時,閥桿向遠離密封面方向彎曲,蝶板隨著閥桿彎曲脫離密封面,密封力減小,不能保證密封。由以上分析可知,當介質反向流動時,由于介質力的反向作用,偏心蝶閥不能保證可靠的密封功能。為了解決此問題,我們研制了一種新型的雙向壓金屬硬密封蝶閥。
雙向壓蝶閥上、下楔塊軸布置在閥腔上、下部位,適當增加上、下楔塊軸橫截面積,即增大慣性矩 I,增加了閥桿剛度,球面三偏心硬密封蝶閥,使變形量 δ2 為減小,不會使蝶閥的流體阻力過大。上、下楔塊軸孔與閥桿的配合間隙大于或等于變形量 δ2,則上、下楔塊的變形不會引起閥桿產生彎曲變形。
上、下楔塊進一步推動閥桿,增大楔形塊的楔緊力,蝶板獲得更大的密封力,可以補償變形量 δ2 引起的蝶板向密封面反向的微量移動,提高了反向密封的可靠性。
蝶閥的現狀和發展
上世紀三十年代,美國發明了蝶閥,上世紀七十年代傳入我國,開發使用。目前世界上一般在DN300mm以上蝶閥已逐漸代替了閘閥。蝶閥與閘閥相比有開 閉時間短,操作力矩小,安裝空間小和重量輕等特點。以DN1000為例,蝶閥約2T,而閘閥約3.5 T,且蝶閥易于各種驅動裝置組合,有良好的耐久性和可靠性。
橡膠密封蝶閥缺點是作節流使用時,由于使用不當會產生氣蝕,使橡膠座剝落、損傷等情況發生。為此,上世紀七十到八十年代國際上又開發金屬密封 蝶閥,耐氣蝕、壽命長,近幾年我國也開發了金屬密封蝶閥,蝶閥,但要注意,閥體、閥座和閥板 。閥座的材質不適組合時,閥座間會產生熱咬合,又不能開閉的危險。在國外還開發耐氣蝕、低振動、低噪聲的梳齒形蝶閥。由于鑄造技術的提高,可使鑄鐵的閥體、閥板與不銹鋼閥座鑄在一起,致使閥座部分的構造簡單,導物不積留,耐久性、可靠性大大提高。一般密封座的壽命在正常情況下,橡膠15年以上,不銹鋼金屬約80年,綜合比較各異。但如何正確選用則要根據工況要求。蝶閥的開度與流量之間的關系,基本上呈線性比例變化。如果閥門處于節流幅度較大狀態,閥板的背面容易發生氣蝕,有損壞閥門的可能,一般均在15度以外使用。節流側閥門下面會產生負壓,往往會出現橡膠密封件脫落。蝶閥操作力矩,因開度及閥門啟閉方向不同其值各異,二次偏心球面密封蝶閥,臥式蝶閥,電動超高溫蝶閥,特別是大口徑閥,由于水深,閥軸上、下水頭差所產生的力矩也不容忽視。另外,閥 門進口側裝置彎頭時,形成偏流,力矩會有增加。