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蝶閥的密封原理

來源: 上海閥門時間: 2011-12-22 點擊: 14,831

（1）中線蝶閥的密封原理

中線蝶閥的典型密封結構如圖1所示。其密封原理為，閥板加工時保證其密封面具有合適的表面粗糙度值，合成橡膠閥座在模壓成形時形成密封面合適的表面粗糙度值。閥門關閉時，通過閥板的轉動，閥板的外圓密封面擠壓合成橡膠閥座，使合成橡膠閥座產生彈性變形而形成彈性力作為密封比壓保證閥門的密封。

圖2所示密封結構采用了聚四氟乙烯、合成橡膠構成復合閥座。其特點在于閥座的彈性仍然由合成橡膠提供并利用聚四氟乙烯的摩擦系數低、不易磨損、不易老化等特性，采用聚四氟乙烯作為閥座密封面材料，從而使蝶閥的壽命得以提高。

圖3所示密封結構采用了聚四氟乙烯、合成橡膠和酚醛樹脂構成復合閥座，使閥座在具有彈性的同時強度更好。

圖4所示密封結構，為在圖2密封結構基礎上將閥板用聚四氟乙烯全包覆，使蝶閥具有抗腐蝕性。

（2）單偏心密封蝶閥的密封原理

圖5所示為一種典型的單偏心密封蝶閥密封結構。

a、結構特征。閥板的回轉中心(即閥門軸中心)位于閥體的中心線上，且與閥板密封截面形成一個a尺寸偏置。

b、密封原理。由于閥板的回轉中心(即閥門軸中心) 與閥板密封截面按a偏心設置，使閥板與閥座上的密封面形成一個完整的整圓，因而在加工時更易保證閥板與閥座密封面的表面粗糙度值。

由圖5的A-A剖視圖可見，當單偏心密封蝶閥處于完全開啟狀態時，其閥板密封面會完全脫離閥座密封面，在閥板密封面與閥座密封面之間形成一個間隙x，該類蝶閥的閥板從0°～90°開啟時，閥板的密封面會逐漸脫離閥座的密封面。通常的設計，當閥板從0°轉動至20°～25°時閥板密封面即可完全脫離閥座密封面，從而使蝶閥啟閉過程中，閥板與閥座的密封面之間相對機械磨損、擠壓大為降低，蝶閥的密封性能得以提高。

當關閉蝶閥時，通過閥板的轉動，閥板的外圓密封面逐漸接近并擠壓聚四氟乙烯閥座，使聚四氟乙烯閥座產生彈性變形而形成彈性力作為密封比壓保證蝶閥的密封。

圖6、圖7、圖8、圖9為該類蝶閥的常用密封結構圖。

圖6所示密封結構，采用整體閥座，合成橡膠密封圈被置于閥板上。

圖7所示密封結構，采用了聚四氟乙烯、合成橡膠構成復合閥座。其特點在于閥座的彈性仍然由合成橡膠提供并利用聚四氟乙烯的摩擦系數低、不易磨損、不易老化等特性，采用聚四氟乙烯作為閥座密封面材料，從而使蝶閥的壽命得以提高。

圖8所示密封結構，采用Z形截面聚四氟乙烯閥座，Z形截面形狀可使蝶閥關閉時，介質壓力作用于閥座，由介質壓力在密封面間產生一定的密封比壓，幫助密封副更好地密封。

圖9所示密封結構，采用不銹鋼金屬密封閥座，使蝶閥可在高溫狀態下使用。

c、密封副密封性能失效的主要原因：①在蝶閥啟閉過程中，閥板轉動擠壓彈性軟質閥座時，閥板與閥座發生機械磨損、擦傷等現象；②閥板擠壓彈性閥座后，彈性閥座或閥板彈性層產生永久塑性變形及冷流、彈性失效等；③彈性閥座或閥板彈性層的材質老化失效等；④介質氣蝕、沖蝕密封面。

d、單偏心密封蝶閥的特點：①結構較中性密封蝶閥復雜，成本稍高；②密封性能較中性密封蝶閥更好；③使用壽命較中性密封蝶閥更長，使用壓力也較高。

（3）雙偏心密封蝶閥的密封原理

圖10所示為一種典型的雙偏心密封蝶閥密封副結構。該類蝶閥通常被稱為高性能蝶閥。

a、結構特征。閥板回轉中心(即閥門軸中心)與閥板密封截面形成一個尺寸a偏置，并與閥體中心線形成一個尺寸b偏置。

b、密封原理。由于在單偏心密封蝶閥的基礎上將閥板回轉中心（即閥門軸中心）再與閥體中心線形成一個尺寸b偏置，其偏置后的結果由圖10的A-A剖視圖可見，當雙偏心密封蝶閥處于完全開啟狀態時，其閥板密封面會完全脫離閥座密封面，并且在閥板密封面與閥座密封面之間形成一個比單偏心密封蝶閥中x間隙更大的間隙y。而由圖11可見，由于尺寸b偏置的出現，還會使閥板的轉動半徑分為長半徑轉動和短半徑轉動，在長半徑轉動的閥板大半圓上，閥板密封面轉動軌跡的切線會與閥座密封面形成一個θ角，使閥板啟閉時閥板密封面相對閥座密封面在一個漸出脫離和漸人擠壓的作用，從而更為降低閥板啟閉時蝶閥密封副兩密封面之間的機械磨損和擦傷。

該類蝶閥的閥板從0°～90°開啟時，閥板的密封面會比單偏心密封蝶閥更快地脫離閥座密封面。通常的設計，當閥板從0°轉動至8°～12°時閥板密封面即可完全脫離閥座密封面，從而使蝶閥在啟閉過程中，閥板與閥座的密封面之間相對機械磨損、擠壓轉角行程更短，從而使機械磨損、擠壓變形更為降低，蝶閥的密封性能更為提高。

當關閉蝶閥時，通過閥板的轉動，閥板的外圓密封面逐漸接近并擠壓聚四氟乙烯、彈簧鋼絲復合閥座，使其產生彈性變形而形成彈性力作為密封比壓保證蝶閥密封。其中采用彈簧鋼絲纏繞聚四氟乙烯的作用在于使閥座具有更大、更好的彈性。

圖12、圖13、圖14、圖15、圖16為該類蝶閥的常用密封結構圖。

圖12所示密封結構，采用聚四氟乙烯閥座，并設置有防火結構，當蝶閥的聚四氟乙烯閥座被事故著火燒損后，不銹鋼金屬密封圈便發揮作用使蝶閥保持緊急密封。

圖13所示密封結構，采用不銹鋼制開口金屬O形圈密封閥座。

圖14所示密封結構，采用不銹鋼金屬U形圈密封閥座。

圖15所示密封結構，采用聚甲醛密封閥座。

圖16所示密封結構，采用雙不銹鋼金屬密封閥座，可使蝶閥在雙向壓力作用下均可得到良好密封性。

d、雙偏心密封蝶閥的特點：①結構較單偏心密封蝶閥復雜，成本稍高；②密封性能較單偏心密封蝶閥更好；③使用壽命較單偏心密封蝶閥更長，使用壓力也較高。

（3）三偏心密封蝶閥的密封原理

圖17為一種典型的三偏心密封蝶閥密封副結構簡圖。

a、結構特征。閥板回轉中心(即閥門軸中心)與閥板密封面形成一個尺寸a偏置，并與閥體中心線形成一個b偏置；閥體密封面中心線與閥座中心線(即閥體中心線)形成一個角度為β的角偏置。

b、密封原理。由于在雙偏心密封蝶閥的基礎上，將閥座中心線再與閥體中心線形成一個β角偏置，其偏置后的結果由圖18的A-A剖視圖可見，當三偏心密封蝶閥處于完全開啟狀態時，其閥板密封面會完全脫離閥座密封面，并且在閥板密封面與閥體密封面之間形成一個與雙偏心密封蝶閥相同的間隙y，而由圖19可見，由于β角偏置的形成會使長、短半徑轉動的閥板大、小半圓上，閥板密封面轉動軌跡的切線與閥座密封面形成一個θ1，角和θ2角。

使閥板啟閉時閥板密封面相對于閥座密封面漸出脫離和漸人壓緊，從而徹底消除了閥板啟閉時蝶閥密封副兩密封面之間的機械磨損和擦傷。

該類蝶閥從0°～90°開啟時，閥板的密封面會在開啟的瞬間立即脫離閥座密封面，在其90°～0°關閉時，只有在關閉的瞬間，其閥板密封面才會接觸并壓緊閥座密封面。

由圖19可見，由于θ1、θ2角的形成，使蝶閥關閉時，其密封副兩密封面之間的密封比壓可以由常規蝶閥的閥座彈性產生改為外加于閥門軸的驅動轉矩產生，不僅消除了常規蝶閥中彈性閥座彈性材料老化、冷流、彈性失效等因素造成的密封副兩密封面之間的密封比壓降低和消失，而且可以通過對外加驅動轉矩的改變實現對其密封比壓的任意調整，從而使三偏心密封蝶閥的密封性能和使用壽命得到大大的提高。

圖20為采用斜置閥板關閉的一種結構。