所谓三偏心是指在双偏心结构的基础上再增加一个角偏心,即使蝶阀的密封面呈倾斜锥形。这种结构的特点是将蝶板周边外侧加工成外斜锥面,将密封阀座内侧加工成内斜锥面。这时蝶阀的密封断面变成了椭圆形,蝶板密封面的形状也因此上下不对称。由于密封面为斜锥形,被阀杆轴分隔为偏大的一侧蝶板沿着大倾斜曲面向上方压向阀座,偏小的一侧蝶板沿着小倾斜曲面向下方压向阀座。蝶板密封圈与阀座间的密封不是靠阀座的弹性变形,而是完全依靠接触面的压紧实现密封,故三偏心蝶阀的开闭基本上无摩擦,并且随着关闭压力的增加,阀门越关越紧。
三偏心全金属蝶阀结构原理:
第一偏心:阀杆旋转中心与阀座中心线偏离,确保阀座与阀板之间的密封。
第二偏心:阀杆旋转中心与阀座中心线偏离,阀门开启时,是蝶板密封面迅速脱离阀座密封面。
第三偏心:密封面椎体中心与阀门中心线偏离,当阀门开启或关闭时完全消除蝶板密封面和阀座密封面的干涉及摩擦。
从三偏心蝶阀的结构原理不难看出,三偏心蝶阀有以下优点:
1)密封性能好,提高了系统的可靠性;
2)摩擦阻力小,开闭省力、灵活;
3)使用寿命长,可以实现反复多次开关;
4)承压及耐高温能力强,适用范围广。
三偏心全金属蝶阀其适用范围已可以耐压高达 2500 磅级,耐温低至 -196 ℃高达 850℃,密封达到 0 泄漏,调控比高达 100:1 以上。也就是说在各种严酷、关键的过程控制管线上,不论是开关阀还是调控阀,只要选型得当,现在都可以放心地使用蝶阀,而且成本低廉。
在密封角度设计上解决了介质正、反流向时介质压均可部份作用到密封面上,接触面压加上部份介质压力作用密封面使耐高压高温也迎刃而解。
三偏心全金属蝶阀自问世以来,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,理论上三偏心蝶阀都可以做到,但实际上还是有赖于周密的设计,精密的制造。其特点如下∶
1、API 规格
众所周知,API609 已事实上成为工业重要管线上用阀门的国际规格。而阀门则全面严格按照 API609 规格的最新版设计、制造。更可贵的是,全金属蝶阀的基本设计不仅仅局限于 API 一个规格, BS5155、 ANSI B 16.34 、 ASME SEC VIII 等各大规格都能对应,这保证了阀门在所有的工业领域都有用武之地。
2、双向密封、无流向限制、随意方向安装
三偏心全金属硬密封蝶阀可实现双向密封,能正、反双向承压,正或反向承压时均不发生内漏。
3、双重安全构造
严格按照 API609 的规格要求,为防止因受流体压力、温度的影响而引起的蝶板变形、阀杆错位、密封面咬合、在蝶板上下侧分别装有两个各自独立的止推环,从而保证了阀门在任何工况下的正常工作;同时,为防止未知原因所引起的阀杆破损飞出而造成的突发事故,在阀门下端内外两处设计了各自独立的阀杆飞出防止机构,这也从侧面保证了蝶阀的压力等级可以做到高达 2500 磅级。
4、无死区设计
在设计过程中,特别考虑了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,做到了开启无死区的角度设计,从而杜绝了打开普通阀门时所常见的开度跳跃现象,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不能调控现象,即根除了死区(不感带),这意味着三偏心蝶阀几乎可以从 0 开度开始即进入可调控区域,直至 90 开度。其正常调控比是一般蝶阀的 2 倍以上,调控比最高可高达 100:1 以上。这为蝶阀作为调控阀使用创造了良好的条件,特别是在大口径时,截止阀的成本极高,另外截止阀无法实现零泄漏,在需要紧急关断的工况中必须在截止阀的旁侧加装关断阀,而蝶阀集调控与关断于一身,其节能极其可观。
5、密封副的全金属结构
常规三偏心蝶阀的阀座、密封环安装构造是不锈钢薄片与石墨薄片层叠而成安装在蝶板或阀体上,密封面很容易受到流体的冲蚀,使用寿命很短。但蝶阀则采用了全金属合金钢锻造的密封环及阀座构造,密封表面堆焊及喷焊焊司太立合金。其优点是抗冲刷、耐磨损、耐高温高压,使用寿命长,在供热管网上的使用年限超过30年以上,达到与管道同寿命的水平。
6、可更换式密封副
蝶阀的密封副可谓独树一帜,由于蝶板密封面与蝶板是独立的,阀座与阀体也是独立的,所以蝶板密封面及阀座可以同时更换,也就是说当蝶板密封面或阀座受损时,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及阀座即可,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。
7、均衡固定结构
从三偏心蝶阀的密封面形状特点出发,蝶阀的密封副固定方式采用了均衡分布固定,不但定位精确,而且还使每个螺栓都均衡受力,杜绝了因应力分布不均而产生的密封副松动,泄漏。
8、本质耐火构造
一般阀门企业都声称具有耐火构造,但其中极大部分阀门为了减少泄漏量而采用了软硬双重阀座构造,其实这很危险,因为火灾时软密封阀座的不完全燃烧会使金属支持阀座产生应力,温差变形,从而导致耐火机能失灵,所以目前欧美正在逐渐排除这类名不副实的耐火阀。 因为是零泄漏,所以不需要软密封的介助,属名副其实的本质耐火构造。
9、动负载填料系统
在阀门的泄漏问题上,传统上往往都集中于阀座的泄漏,即内漏,而忽略了填料部位的泄漏,即外漏。而实际上,在目前环境问题被日益重视的当代社会,外漏危害性远大于内漏已成为不争的事实。 三偏心蝶阀属回转型阀门,其阀杆动作仅为 90 °回转而已,这与闸阀、截止阀等阀杆动作为螺旋多回转往复运动相比,其填料部所受磨损程度很低,相对地使用寿命很长,更由于在填料密封等防止外部泄漏构造上,采取了动负载标准设计,从而可以在按照 EPA21 规格下进行外部泄漏测试时,标准密封性能保证在 100ppm 以下。这些指标都意味着可以在化工等各种领域中的有毒、有害介质管线中大显身手。
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