金属平面密封蝶阀的开发

 1　前言
    近几年来，跟着现代工业的成长，蝶阀的使用已年夜低压供水扩展到温度高于538℃，低到-184℃的介质，压力也年夜低到高，普遍用于空分、化工、冶金、污水措置等规模。而且口径越来越年夜，机能要求更高，使用寿命要求更长。当前，国内外出产的蝶阀年夜年夜都为橡胶密封和塑僚缦丬封，轻易磨损和老化，达不到设备持续运行周期。以空分为例，当今以深冷分手事理为主的空分设备，其流程都采用分子筛预净化流程，工作压力为0.5～0.9MPa，介质温度的转变规模在10～200℃，其切换阀使用温差年夜，口径年夜，切换频仍，阀门橡胶密封圈轻易磨损和老化，而且改换也斗劲坚苦。针对这些情形，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适用型专利(专利号为：ZL 97 2 24037.3)。
    2　金属平面密封气动蝶阀的特点
    (1)采用杠杆式启闭结构，使命封副间相对滑动很小，减小相对磨损。
    (2)执行机组成用连杆增力机构。这种机构在蝶阀处于封锁状况时，驱动装配能输出最年夜扭矩，且具有自锁机能，工作平安靠得住。
    (3)采用金属平面密封结构，具有很强的耐侵蚀性和耐磨性，合用于高温情形，使用寿命长。
    (4)关头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)该阀的节制系统采用非接触式电磁舌簧开关，不受情形前提限制，而且旌旗灯号活络，切确性高，可以实现远程遥控，气动节制和自动节制，与设备配套时也可以实现无人操作。
    3　结构及工作事理
    3.1　杠杆式启闭结构
    杠杆式启闭结构如图1所示。当蝶阀封锁时，主轴与杠杆用锥销紧固，绕O点按逆时针扭转，杠杆用带孔销带动蝶板AB，由压缩弹簧敦促蝶板固定在杠杆的支点N上，随主轴杠杆的动弹而动弹。当蝶板上端B与阀体密封面全数接触而达到密封。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。在封锁状况为轴向压力密封，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，活塞在气源压力的浸染下向右移动，活塞杆带动力臂于箱体内滑动，连杆牵晃悠杆顺时针动弹，输出扭矩。而连杆与摇杆长度(h)不异，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牵晃悠杆动弹，按照力的剖析可良知
    P=Q/cosα　　α=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角增年夜，M扭值随之增添。当β=0°、α=90°时(蝶阀处于封锁状况)，驱动装配输出最年夜扭矩，而在启闭过程中的扭矩较小。此特征在曲线上刚好包容了蝶阀操作扭矩曲线，知足蝶阀在封锁或开启状况时所需的密封力矩。
    3.3　平面密封结构
   气动蝶阀密封副一般采用球面密封，密封压力是径向挤压浸染力，其密封过盈量不能肆意调整，密封机能取决于密封材料的过盈量，是以，设计中选择密封材料及其过盈量就显得十分主要。在工作中，出格是在分子筛预净化流程中，切换阀工作在10～200℃规模内，采用橡胶密封圈时，橡胶的线性膨胀系数很年夜，受温度转变影响年夜，过盈量很难切确确定。如不美观过盈量年夜，不单增年夜摩擦力，而且时常呈现“啃边”和“翻舌”现象，使命封失踪效，过盈量小则呈现泄露。即使过盈量选择合理，而这种阀门切换频仍，经由一段时刻运行后还会因磨损而失踪效。假如采用非橡胶密封材料，据今朝资料所知，它们的弹性变形很小，径向密封过盈很难节制，制造相当复杂，成本很高。同时对橡胶密封材料来说，温度的不竭转变，使橡胶密封圈因温度委靡破损而造成过早老化，对于年夜型空分设备配备的年夜口径气动蝶阀，改换密封圈就十分困难。
    新型密封气动蝶阀则采用金属平面密封结构，阀瓣作为非易损件采用不锈钢堆焊硬质合金，阀座密封环采用铜基合金或不锈钢堆焊代钴合金，它们具有很强的耐侵蚀和耐磨性，使用温度规模年夜，在-40～300℃之间可以持久使用，是以，使用寿命比橡胶密封年夜得多。
    因为阀板的举念头组成用杠杆形式，当阀板封锁后，阀板与阀座成为平面接触密封，厥后杠杆相当于凸轮机构，如不美观主轴继续扭转，那么阀板向前继续平移达到力的平衡，有工作介质压力时，还能实现自密封，保证了密封靠得住性。当整个密封面磨损后，还具有自动抵偿密封磨损量的特征，年夜而延迟了使用寿命。
    因为该阀门采用合理的结构，其使用机能比国内其它阀门好，已经能够庖代国外同类产物。
    4　试验结不美观及应用情形
    我公司于1997年4月首先研制成功PN1.0MPa DN300气动蝶阀，并进行了机能指标试验和模拟现场工况试验，结不美观如下：
    4.1　机能指标试验
    气源压力：0.4MPa；管道压力：0.95MPa；介质温度：常温；开启次数：1500次(要求1000次/a)；动作启闭时刻：10s。
    4.2　模拟现场工况试验
    气源压力：0.4MPa；管道压力：0.7MPa；介质温度：150℃；开启次数：8000次(要求1000次/a)；动作启闭时刻：10s；泄露量：8000次试运行后，作气密性试验其泄露量为零。
    经由试验后，对各个部件进行搜检，主密封面无磨损痕迹，执行机构的行为部件及阀内行为部件无缺无损，且整体动作矫捷，运行靠得住。今朝，这种阀门已经系列化，可以与年夜中小型空分设备配套使用。
    此后，我们又开发出PN1.0MPa　DN400蝶阀，机能精采，深受用户好评。
    为了顺应小型高纯氮设备流程需要，我们又组织开发了PN1.6MPa　DN150和DN200蝶阀，也被用户选用。
    针对我公司又组织开发了PN1.0MPa　DN500和DN600蝶阀，至今运行精采，获得用户的依靠。比来，鲁南化工场1.6万空分设备所配套DN500　DN600阀门也将起头运行。它的成功应用标识表记标帜着高压力、年夜口径的金属硬密封蝶阀持久依靠进口的历史已经竣事，同时也填补了国内年夜口径金属硬密封蝶阀的应用空白。
    经由过程现实应用，各项设计指标均达到要求，知足空分设备工艺流程的要求，该产物已经供给用户使用。今朝，我公司这种阀门主若是为空分设备配套，已经出产DN200～DN600分歧规格阀门100多台，供给国内市场，此外还出口到印尼20多台也在运行傍边。
    金属平面密封气动蝶阀不仅合用于空分行业，也合用于化工、冶金、污水措置、煤气、石油及其它天燃气管道输送行业。尤其是天燃气输送管道所用阀门为年夜口径蝶阀，采用这种气动阀门既能知足密封机能的要求，又能防火保证输送的平安性，而且中心维修少，价钱低，是最理想的配套产物。由此可见，金属平面密封气动蝶阀此后必将庖代国内外同类产物，成为市场主导产物，具有宽敞宽年夜旷达的成长前景