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源丰高性能蝶阀分享三偏心碟阀的设计制造注意事项
信息来源：源丰自力式调节阀 发布时间：[]
&&& 介绍了，了解蝶阀主要包括同心蝶阀、单偏心蝶阀、双偏心蝶阀以及三偏心蝶阀。下面浙江源丰来介绍一下三偏心碟阀的设计制造注意事项。
&&& 三偏心碟阀自问世以来，为满足日益严酷的工况要求，其本身也经历着自我完善和不断发展的过程。即便最基本的零泄漏，理论上三偏心碟阀都可以做到，但实际上还是有赖于周密的设计，精密的制造。三偏心蝶阀在设计制造过程中应注意以下几点：
&&& 1、遵守相关规格
&&& API609已经成为工业重要管线上用阀门的国际规格。在设计制造时应严格按照API 609规格设计、制造。同时要兼顾BS 5155 ANSI B16.34、ASME SEC V III等规格，这样就保证了三偏心蝶阀在多领域的应用。
&&& 2、阀体阀座结构
&&& 三偏心蝶阀的阀座安装构造有两种，一种是安装在阀板上，另一种是安装在阀体上。将阀座安装在本体上，其优点是与蝶板阀座相比，大大减少了阀座直接接触介质的机会，从而降低了阀座受冲蚀的程度，延长了阀座的使用寿命。
&&& 3、可更换式密封副
&&& 密封副是阀门的关键所在，所以阀座要可以更换，有些产品蝶板密封面与蝶板是独立的，蝶板密封面也可以更换，也就是说当蝶板密封面受损时，不必再兴师动众地运回制造厂或大举分解阀门、只需调换蝶板密封面即可，这不但大大降低了保养成本，还大大减少了维修工时和检修强度与难度。
&&& 4、无死区设计
&&& 在设计过程中应特别考虑蝶阀在调控领域中的应用问题，充分利用三偏心蝶阀的密封原理，做到了阀门开关时蝶板不刮擦阀座，阀杆的扭矩通过蝶板直接传递至密封面，也就是说蝶板与阀座间几乎无磨擦现象发生，从而杜绝了打开普通阀门是所常见的跳跃现象，根除了阀门的低开度范围内因磨擦等各种不安定因素所造成的调控不稳定的现象，即根除了死区。这样阀门就可以在0～90°范围内使用。
&&& 5、薄层片阀座结构
&&& 阀座应由不锈钢薄片与石墨薄片层叠而成，这种结构可以有效地防止介质中的微小固形物的影响和热膨胀所可能引起的密封面咬合，即使出现微小的损伤，也不会产生泄漏。目前已经有很多制造商采用这种阀座。
&&& 富阳源丰阀业有限公司是一家专业的调节阀生产厂家，主要产品有各类气动调节阀、电动调节阀、自力式调节阀、高性能蝶阀、氮封阀和各种特殊阀门制造和配套。本公司重点推荐,自力式微压阀,自力式减压阀,自力式温度调节阀,氮封阀,高性能蝶阀等，欢迎来电选购 ！查看: 1107|回复: 38
三偏心蝶阀图纸D343H-16C DN200
三偏心蝶阀图纸D343H-16C DN200
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超低温三偏心硬密封蝶阀的设计与研究
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超低温三偏心硬密封蝶阀的设计与研究
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关于三偏心蝶阀摩擦力矩分析
目前三偏心调节是在双偏心蝶阀的基础上，使蝶板的中心偏置一定的角度，形成三偏心密封结构，从而消除了蝶阀启闭时两密封面之间的机械磨损和擦伤，减小了驱动力矩。密封面位于斜圆锥表面，阀座和密封圈的正截面均为椭圆，这正是其设计和制造的难点及关键，也是目前不能准确计算摩擦力矩的原因所在。
2　三偏心蝶阀结构分析
蝶阀的三偏心结构（图1）是在双偏心蝶阀的基础上再增加一个倾角，经过最优化设计使密封副的摩擦力进一步下降，由于采用面密封的结构使接触应力分布均匀、密封更加可靠。三偏心蝶阀的第一个偏心是指蝶板的回转中心L相对于蝶板中心在轴向存在偏心距c，第二个偏心是指蝶板的回转中心L相对于蝶板中心在径向存在偏心距e，第三个偏心是指阀座所在圆锥形的高线与阀体通道轴线有一个夹角φ，即角偏心。
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图1　三偏心蝶阀结构示意
对于三偏心结构的蝶阀，由于轴向偏心距c的存在，保证了蝶阀密封面是一个完整连续的锥面，并且该密封面的几何中心容易确定，降低了密封面加工制造的难度。若密封面为正圆锥面，则由于蝶板密封面的回转半径大于阀座密封面相应部位的半径，从而在关闭时蝶板密封表面不能进入阀座，即产生“干涉”现象，而采用偏心角为φ的锥面即所谓圆锥斜切可以解决这个问题。其密封面为斜置锥形，蝶板与阀座的密封接触为面接触，依靠密封面与阀座的充分接触来达到密封效果。
从图1得蝶板中性面椭圆的长半轴A和短半轴B分别为：
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A―――中性面椭圆长半轴，mmB―――中性面椭圆短半轴，mmR0―――密封圆锥底半径，mmE―――蝶板厚度，mmθ―――密封圆锥半锥角，°φ―――角偏心，°
3　静力分析
当蝶板处于临界状态（即蝶板在关闭的瞬间）时，其上的作用力包括：密封面上的单位正压力N（方向垂直于密封面且为均布的空间力系）和摩擦力fN（方向沿密封表面并且阻止蝶板运动的空间力系）以及介质对蝶板的压力p（方向取决与介质流向）。而摩擦力fN与摩擦系数f有关，摩擦系数f与密封副材料、加工方法、表面光洁度和硬度、润滑状态及温度等因素有关，可以通过试验测试来确定其准确数值。
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图2　蝶板受力示意
当介质为正流状态时（介质流动方向与蝶板关闭方向相同）蝶板密封面受力情况如图2所示。密封面上所受的压力N是均布力，方向垂直于密封表面，即垂直于圆锥母线与该点的切线所组成的平面，并且压力是一空间力系。由于蝶板的密封表面与阀座密封面之间有运动的趋势，且存在着相互作用力，则两密封面之间也必然存在着一定的摩擦力，其大小为fN，方向沿圆锥母线且阻止蝶板的运动。
力的平衡方程以阀杆轴线为界，图3所示椭圆被分为上下两部分，根据对称性可将该椭圆分为两个区间：[0，θ1]和[θ1，π]。
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图3　蝶板截面示意
通过各力在圆锥轴线方向上的投影可列出相应的力的平衡方程式，进而可求出密封面上所受的压力N：
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p―――管道中流体介质压力，MPaf―――与密封副材料有关的摩擦系数
4　摩擦力矩计算
由于三偏心蝶阀密封面为圆锥的表面，密封为面接触密封，求出蝶板密封表面上的摩擦力后，再求作用于蝶板上、下两部分的摩擦力矩。在求摩擦力矩的时候，为计算方便，取蝶板中性面椭圆代替蝶板进行分析。如图4所示，首先将摩擦力进行分解，对于阀杆有力矩作用的分力，分别求出摩擦力矩，最后将各分摩擦力矩合并为总的摩擦力矩。假定摩擦力矩逆时针为正，顺时针为负。
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图4　摩擦力分解示意
（1）摩擦力分力fNcosα1（图4）引起的蝶板上部分的摩擦力矩（逆时针方向）：
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（2）摩擦力分力fNcosα1引起的蝶板下部分的摩擦力矩（逆时针方向）：
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（3）摩擦力分力fNsinα1cosα（图4）引起的蝶板上部分的摩擦力矩（逆时针方向）：
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（4）摩擦力分力fNsinα1cosα引起的蝶板下部分的摩擦力矩（顺时针方向）：
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则上下两部分合摩擦力矩为：
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C―――长轴上的焦点半径，mmλ―――焦点参数，λ=B2/Ae′―――椭圆离心率
5　特殊情况
当φ=0时，阀座的内表面由斜圆锥变为正圆锥，阀座和密封圈的正截面为圆。这就是蝶阀的双偏心结构，双偏心是三偏心的特殊情况，此时密封面上所受的压力N为：
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摩擦力矩M为：
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R―――圆锥中性面圆半径，mm
6　实例分析
下面通过实例分别探讨摩擦力矩与三偏心蝶阀主要参数的关系。由于蝶板中性面椭圆的半长轴A和半短轴B均和蝶板密封面所在的圆锥半径R0有关，现给出以下参数：R0=42mm，c=5mm，e=3mm，φ=10°，E=8mm，p=1MPa，θ=10°，f=0.3。根据以上所给的参数，可以计算出三偏心蝶阀的摩擦力矩M。
分别改变径向偏心距e，轴向偏心距c以及偏心角φ的值，相应的视为已知量，由公式（9）可计算出对应的摩擦力矩，如图5～7所示。
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图5　摩擦力矩与轴向偏心距c的关系曲线
（1）三偏心蝶阀的轴向偏心距c对蝶阀的摩擦力矩影响不大，几乎成水平直线，对于一定口径，不同θ值及e值都对应一个最小的c值，否则将发生干涉。一般在设计时，由于结构和空间的问题，c的值不会很大；
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图6　摩擦力矩与径向偏心距e的关系曲线
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图7　摩擦力矩与偏心角φ的关系曲线
（2）对于同一口径的三偏心蝶阀，其摩擦力矩与径向偏心距e近似成正比，而其变化也很明显，在设计时应尽量减小e的值；
（3）同样对于同一口径的三偏心蝶阀，其摩擦力矩与角偏心φ近似成反比，增加偏心距有利于减小摩擦力矩，这是蝶阀三偏心结构设计的特点，一般取0≤φ≤θ。
[1]　Singh Phull H. New developments in triple-offset butterfly valves[J].World Pumps，2004，（456）：40－44.[2]　李咸有.三偏心蝶阀的蝶板偏心角及回转中心位置的优化设计[J].流体机械，）：22－25.[3]　张清明.双斜面三偏心蝶阀的设计[J].，2005，（5）：1－5.[4]　梁瑞，姜峰，周新华，等.三偏心蝶阀金属密封副干涉三维分析[J].流体机械，）：18－20.[5]　梁瑞，姜峰，俞树荣，等.三偏心结构蝶阀金属密封副干涉几何学分析[J].流体机械，）：22－24.[6]　吴健.三偏心蝶阀的力学分析[J].煤矿机电，2006，（3）：8－10.[7]　郝承明.三偏心蝶阀密封结构的分析与研究[J].阀门，2001，（1）：1－5.
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