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金属平面密封气动蝶阀特性分析

密封件厂家 对垫片的选用原则是:当要求不高时,可根据经验选用,并在市场外更换。但是,对于爆炸性、剧毒性和可燃性气体、腐蚀性液体设备、反应罐和输送管道系统等要求很高的场合,应根据工作压力、工作温度、密封介质的腐蚀性和密封面的组合来选择。一般来说,在常温、低压下,选用非金属软蜂蜜垫圈;在中高压、高温下,选用金属与非金属组合垫圈或金属垫圈;在温度、压力波动时,选用弹性或自紧垫圈;在低温、腐蚀性介质或真空条件下,应考虑具有特殊功能的垫圈。这里的要求说明了法兰条件对垫片选择的影响。


近年来,随着现代工业的发展,蝶形阀的应用已从低压供水扩展到温度高于538摄氏度、温度低至-184摄氏度、压力低至高的介质。广泛应用于空分、化工、冶金、污水处理等领域。口径越来越大,功能要求越来越高,橡胶密封件 使用寿命要求越来越长。


目前国内外生产的蝶阀大多为橡胶和塑料密封件,耐磨、老化,无法达到设备的连续运行周期。以空气分离为例,基于低温分离原理,对空分设备采用分子筛预净化工艺。工作压力0.5-0.9MPa,介质温度在10-200C范围内变化,切换阀温差大,口径大,切换频率高,阀门橡胶密封圈磨损老化简单,更换困难。


针对这些情况,研制了一系列带有连杆增力的金属平面密封气动蝶阀。该新型蝶阀已获得国家实用专利(专利号:ZL97224037.3)。


1。金属平面密封气动蝶阀的特点


(1)选用杠杆式启闭结构,使密封副之间的相对滑动非常小,减少相对磨损。

(2)执行机构选用连杆增力机构。当蝶阀关闭时,驱动装置能输出最大扭矩,并具有自锁功能,操作安全可靠。

(3)选用耐腐蚀、耐磨性强的金属平面密封结构。适用于高温环境,使用寿命长。

(4)对关键部件进行优化,使阀门开、关总数达到1×106倍以上。

(5)阀门控制系统采用无触点电磁舌簧开关,不受环境条件限制,信号灵活,精度高。可完成远程控制、气动控制和自动控制,并可与设备配套完成无人操作。


2。结构及工作原理


2.1杠杆式启闭结构

利用开盘和收盘结构。当蝶阀关闭时,阀轴和阀杆由锥形销固定,绕O点逆时针旋转,阀杆由带孔销驱动。蝶板通过压紧弹簧固定在杠杆支点上,并随主轴杠杆的转动而转动。当蝶板顶部B与本体密封面全部接触并达到密封时。开放的过程正好相反。在启闭过程中,密封副之间的相对滑动很小,减少了相对磨损。在密封条件下,轴向压力密封改为传统的外压捏合密封。


2.2连杆强化执行机构

活塞在气压作用下向右移动,活塞杆随动力臂在箱内滑动,连杆顺时针移动摇杆输出扭矩。连杆的长度(h)与摇杆的长度(h)相同,等于从箱体的槽中心到输出中心的距离。箱体槽壁承受侧向推力F,部分力P接触摇杆旋转。根据受力分析,可以看出:


p=q/cosαα=sin-1(1-sinβ)


m扭转=phcos(90αβ)=qhsin(α+β)/cos(α+β)


由上式可知,β角减小,α角增大,m-扭转值相应增大。当β等于0度,α等于90度(蝶阀关闭)时,驱动装置的最大输出扭矩在开启和关闭过程中较小。该特性在曲线上准确地包含了蝶阀的工作扭矩曲线,满足了蝶阀关闭或开启时所需的密封扭矩。


2.3平面密封结构

过去,球形密封一般用于气动蝶阀的密封副。密封压力为径向捏合力。密封干涉不能任意调整。密封功能取决于密封材料的干扰量。因此,在规划中选择密封材料和干扰量是非常重要的。在操作中,特别是在分子筛预净化过程中,开关阀在10-200℃范围内工作,当选用橡胶密封圈时,橡胶的线膨胀系数很大,受温度变化的影响很大,干扰难以准确确定。当干涉量较大时,不仅增加了摩擦力,而且经常出现“啃边”和“翻舌”现象,使密封失效,当干涉量较小时出现泄漏。即使选择的干扰是合理的,而且阀门的开关频率,经过一段时间的运行,它也会因磨损而失效。如果选用非橡胶密封材料,据材料所知,其弹性变形很小,径向密封干涉很难控制,制造比较复杂,成本较高。对于橡胶密封材料,温度的不断变化会导致橡胶密封圈因温度疲劳损伤而过早老化。配备大型空分设备的大口径气动蝶阀密封圈更换不容易。


由于阀板的运动机构采用杠杆式,当阀板关闭时,阀板和阀座成为平面接触密封,杠杆与凸轮机构相当。如果主轴继续旋转,阀板将继续向前移动并达到力的平衡。当工作介质有压力时,也能完成自密封,保证密封的可靠性。当整个密封面磨损时,还具有自动补偿密封磨损的特性,从而延长使用寿命。


密封件定制-新型密封气动蝶阀采用金属平面密封结构,阀盘作为非易损件采用不锈钢堆焊硬质合金,阀座密封圈采用铜基合金或不锈钢堆焊代替钴合金。它们具有很强的耐腐蚀性和耐磨性。它们可以在很宽的温度范围内使用,并且可以在-40到300摄氏度之间长时间使用。因此,它们的使用寿命比橡胶密封件长得多。


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