金属平面密封蝶阀的开发与应用

介绍了金属平面密封气动蝶阀的结构特点和工作原理，详细说明这种蝶阀的研制和应用情况，分析了蝶阀综合性能及其发展前景。

    1前言

    近几年来，随着现代工业的发展，蝶阀的使用已从低压供水扩展到温度高于538℃，低到-184℃的介质，压力也从低到高，广泛用于空分、化工、冶金、污水处理等领域。而且口径越来越大，性能要求更高，使用寿命要求更长。当前，国内外生产的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的空分设备，其流程都采用分子筛预净化流程，工作压力为0.5～0.9MPa，介质温度的变化范围在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，而且更换也比较困难。针对这些情况，我公司开发研制了连杆增力式金属平面密封气动蝶阀系列。这种新型蝶阀已获得国家实用型专利(专利号为：ZL97224037.3)。

    2金属平面密封气动蝶阀的特点

    (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。这种机构在蝶阀处于关闭状态时，驱动装置能输出扭矩，且具有自锁性能，工作安全可靠。

    (3)采用金属平面密封结构，具有很强的耐腐蚀性和耐磨性，适用于高温环境，使用寿命长。

    (4)关键部件进行了优化设计，使总的阀门启闭次数可以达到1×106次以上。

    (5)该阀的控制系统采用非接触式电磁舌簧开关，不受环境条件限制，而且信号灵敏，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

    杠杆式启闭结构如图1所示。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在杠杆的支点N上，随主轴杠杆的转动而转动。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。在启闭过程中，密封副间相对滑动很小，减小相对磨损。在关闭状态为轴向压力密封，改变传统的外力挤压密封。

    3.2连杆增力式执行机构

    连杆增力式执行机构如图2所示，活塞在气源压力的作用下向右移动，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的距离。箱体槽壁承受侧向推力F，分力P牵动摇杆转动，根据力的分析可知：

    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)，驱动装置输出扭矩，而在启闭过程中的扭矩较小。此特性在曲线上恰好包容了蝶阀操作扭矩曲线，满足蝶阀在关闭或开启状态时所需的密封力矩。