上海申弘閥門有限公司
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之前介紹JIS日標(biāo)不銹鋼截止閥標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在介紹三偏心硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三偏心蝶閥自問(wèn)世以來(lái)，為滿足日益嚴(yán)酷的工況要求，其本身也經(jīng)歷著自我完善和不斷發(fā)展的過(guò)程。即便基本的零泄漏，理論上三偏心蝶閥都可以做到，但實(shí)際上還是有賴于周密的設(shè)計(jì)，精密的制造。東寶三偏心蝶閥其特點(diǎn)如下∶
蝶板的空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,蝶板的力及位移分布情況直接影響到蝶閥的密封以及閥門的啟閉。如果蝶板的變形不合理,則會(huì)直接影響閥門的密封效果,導(dǎo)致泄露,還有可能發(fā)生自鎖等情況。
三偏心硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三偏心蝶閥結(jié)構(gòu)分析
三偏心蝶閥的密封副通常為斜錐面,其結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的蝶板為斜切圓錐所得,O點(diǎn)為參照坐標(biāo)系原點(diǎn),O′點(diǎn)為偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心,圓錐半角為β,三個(gè)偏心分別為:圓錐軸線x′與流道中心線x的角度偏心α、偏心蝶板回轉(zhuǎn)中心O′與流道中心線x軸的徑向偏心α以及偏心蝶板回轉(zhuǎn).中心O′與蝶板中面的軸向偏心e。角度γ為蝶板密封面與流道中心線x軸的夾角,該角度沿著密封面旋轉(zhuǎn)的方位不斷變化,在圖中蝶板上下兩端的γ角分別為γ1和γ2。
三偏心硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三偏心蝶板結(jié)構(gòu)分析
在工況下,介質(zhì)壓力以及閥桿施加的閉合扭矩對(duì)蝶板共同作用,蝶板邊緣密封面的支持使蝶板受力達(dá)到平衡,閥桿對(duì)蝶板也有的支撐作用,能抵消一部分介質(zhì)的壓力。三偏心蝶閥中的介質(zhì)流向分為正流和逆流,介質(zhì)逆流時(shí),介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互削弱,使得蝶板的受力減小;而當(dāng)介質(zhì)正流時(shí)(沿x軸的正方向 ), 介質(zhì)壓力與閥桿的扭矩會(huì)相互疊加,增大了蝶板的受力。所以,應(yīng)取介質(zhì)正流時(shí)的工況,對(duì)蝶板進(jìn)行分析。
三偏心硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)三偏心蝶板受力分析
在正流狀態(tài)下,蝶板受介質(zhì)力、閥桿作用力及密封面支撐力的共同作用。蝶板邊緣的支持力與形變分布直接影響蝶板密封和啟閉性能,所以將對(duì)蝶板的力學(xué)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,對(duì)蝶板邊緣進(jìn)行重點(diǎn)分析。如圖2所示,蝶板橢圓繞回轉(zhuǎn)中心y′軸旋轉(zhuǎn),受介質(zhì)壓力和閥桿扭矩的共同作用,與密封面(簡(jiǎn)化為橢圓線)的支撐力達(dá)到平衡。閥桿與蝶板連接部位取在離密封面較遠(yuǎn)的中心部位,使其對(duì)密封面的剛度影響減小。蝶板連接部位的受力可以忽略,重點(diǎn)研究橢圓面上的介質(zhì)壓力與閥桿扭矩的疊加,對(duì)作用在密封面上壓力的影響。
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥三偏心蝶板為板狀結(jié)構(gòu),對(duì)其中間部位可按照平板問(wèn)題進(jìn)行分析。但蝶板邊緣空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,邊緣上的應(yīng)力和變形分布對(duì)蝶閥的性能影響很大,密封面的貼合程度,啟閉時(shí)是否順利都與蝶板邊緣的力位移分布有關(guān)系。本文以蝶板邊緣為分析的重點(diǎn),對(duì)蝶板的荷載情況進(jìn)行了推導(dǎo)和計(jì)算。
1、API 規(guī)格
*，API609 已事實(shí)上成為工業(yè)重要管線上用閥門的規(guī)格。而東寶閥門則全面嚴(yán)格按照 API609 規(guī)格的新版設(shè)計(jì)、制造。更可貴的是，東寶全金屬蝶閥的基本設(shè)計(jì)不僅僅局限于 API 一個(gè)規(guī)格， BS5155、 ANSI B 16.34 、 ASME SEC VIII 等各大規(guī)格都能對(duì)應(yīng)，這保證了東寶閥門在所有的工業(yè)領(lǐng)域都有用武之地。
2、雙向密封、無(wú)流向限制、隨意方向安裝
東寶三偏心全金屬硬密封蝶閥可實(shí)現(xiàn)雙向密封，能正、反雙向承壓，正或反向承壓時(shí)均不發(fā)生內(nèi)漏。
3、雙重安全構(gòu)造
嚴(yán)格按照 API609 的規(guī)格要求，為防止因受流體壓力、溫度的影響而引起的蝶板變形、閥桿錯(cuò)位、密封面咬合、在蝶板上下側(cè)分別裝有兩個(gè)各自獨(dú)立的止推環(huán)，從而保證了閥門在任何工況下的正常工作；同時(shí)，為防止未知原因所引起的閥桿破損飛出而造成的突發(fā)事故，在閥門下端內(nèi)外兩處設(shè)計(jì)了各自獨(dú)立的閥桿飛出防止機(jī)構(gòu)，這也從側(cè)面保證了蝶閥的壓力等級(jí)可以做到高達(dá) 2500 磅級(jí)。
4、無(wú)死區(qū)設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，特別考慮了在調(diào)控領(lǐng)域中的應(yīng)用問(wèn)題，充分利用三偏心蝶閥的密封原理，做到了開啟無(wú)死區(qū)的角度設(shè)計(jì)，從而杜絕了打開普通閥門時(shí)所常見的開度跳躍現(xiàn)象，*了閥門的低開度范圍內(nèi)因磨擦等各種不安定因素所造成的不能調(diào)控現(xiàn)象，即*了死區(qū)（不感帶），這意味著三偏心蝶閥幾乎可以從 0 開度開始即進(jìn)入可調(diào)控區(qū)域，直至 90 開度。其正常調(diào)控比是一般蝶閥的 2 倍以上，調(diào)控比高可高達(dá) 100:1 以上。這為東寶蝶閥作為調(diào)控閥使用創(chuàng)造了良好的條件，特別是在大口徑時(shí)，截止閥的成本*，另外截止閥無(wú)法實(shí)現(xiàn)零泄漏，在需要緊急關(guān)斷的工況中在截止閥的旁側(cè)加裝關(guān)斷閥，而東寶蝶閥集調(diào)控與關(guān)斷于一身，其節(jié)能極其可觀。
5、密封副的全金屬結(jié)構(gòu)
常規(guī)三偏心蝶閥的閥座、密封環(huán)安裝構(gòu)造是不銹鋼薄片與石墨薄片層疊而成安裝在蝶板或閥體上，密封面很容易受到流體的沖蝕，使用壽命很短。但東寶蝶閥則采用了全金屬合金鋼鍛造的密封環(huán)及閥座構(gòu)造，密封表面堆焊及噴焊焊司太立合金。其優(yōu)點(diǎn)是抗沖刷、耐磨損、耐高溫高壓，使用壽命長(zhǎng)，在供熱管網(wǎng)上的使用年限超過(guò)30年以上，達(dá)到與管道同壽命的水平。
6、可更換式密封副
東寶蝶閥的密封副可謂獨(dú)樹一幟，由于蝶板密封面與蝶板是獨(dú)立的，閥座與閥體也是獨(dú)立的，所以蝶板密封面及閥座可以同時(shí)更換，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)迕芊饷婊蜷y座受損時(shí)，不必再興師動(dòng)眾地運(yùn)回制造廠或大舉分解閥門，只需調(diào)換蝶板密封面及閥座即可，這不但大大降低了保養(yǎng)成本，還大大減少了維修工時(shí)和檢修強(qiáng)度與難度。
7、均衡固定結(jié)構(gòu)
從三偏心蝶閥的密封面形狀特點(diǎn)出發(fā)，東寶蝶閥的密封副固定方式采用了均衡分布固定，不但定位準(zhǔn)確，而且還使每個(gè)螺栓都均衡受力，杜絕了因應(yīng)力分布不均而產(chǎn)生的密封副松動(dòng)，泄漏。
8、本質(zhì)耐火構(gòu)造
一般閥門企業(yè)都聲稱具有耐火構(gòu)造，但其中極大部分閥門為了減少泄漏量而采用了軟硬雙重閥座構(gòu)造，其實(shí)這很危險(xiǎn)，因?yàn)榛馂?zāi)時(shí)軟密封閥座的不完quan燃燒會(huì)使金屬支持閥座產(chǎn)生應(yīng)力，溫差變形，從而導(dǎo)致耐火機(jī)能失靈，所以目前歐美正在逐漸排除這類名不副實(shí)的耐火閥。 因?yàn)槭橇阈孤圆恍枰浢芊獾慕橹瑢倜逼鋵?shí)的本質(zhì)耐火構(gòu)造。
9、動(dòng)負(fù)載填料系統(tǒng)
在閥門的泄漏問(wèn)題上，傳統(tǒng)上往往都集中于閥座的泄漏，即內(nèi)漏，而忽略了填料部位的泄漏，即外漏。而實(shí)際上，在目前環(huán)境問(wèn)題被日益重視的當(dāng)代社會(huì)，外漏危害性遠(yuǎn)大于內(nèi)漏已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。 三偏心蝶閥屬回轉(zhuǎn)型閥門，其閥桿動(dòng)作僅為 90 °回轉(zhuǎn)而已，這與閘閥、截止閥等閥桿動(dòng)作為螺旋多回轉(zhuǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)相比，其填料部所受磨損程度很低，相對(duì)地使用壽命很長(zhǎng)，更由于在填料密封等防止外部泄漏構(gòu)造上，采取了動(dòng)負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，從而可以在按照 EPA21 規(guī)格下進(jìn)行外部泄漏測(cè)試時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)密封性能保證在 100ppm 以下。這些指標(biāo)都意味著可以在化工等各種領(lǐng)域中的有毒、有害介質(zhì)管線中大顯身手。
三偏心硬密封蝶閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)綜上所述，東寶三偏心蝶閥作為閥門新科技的結(jié)晶，揚(yáng)各種閥門之長(zhǎng)，避各種閥門之短，必將越來(lái)越受到廣大用戶和設(shè)計(jì)人員的重視。其MAX大壓力等級(jí)可以到達(dá) 2500 磅級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)口徑可以做到 48 英寸，而且三偏心對(duì)夾蝶閥、三偏心凸耳蝶閥、三偏心法蘭蝶閥、三偏心對(duì)焊蝶閥、各種結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度等都可以對(duì)應(yīng)，更由于蝶閥的材料選擇余地很大，高低溫及各種酸、堿等腐蝕性介質(zhì)也都能對(duì)應(yīng)自如。特別是在大口徑方面，以其零泄漏的優(yōu)勢(shì)，在關(guān)斷閥上，正在不斷地取代粗大的閘閥和球閥。同樣，以其優(yōu)異的調(diào)控機(jī)能，在調(diào)控閥上，也正在不斷地取代笨重的截止閥。與本文相關(guān)的產(chǎn)品有不銹鋼波紋管密封安全閥
