摘要:分析了偏心蝶閥在介質(zhì)正向流動(dòng)和反向流動(dòng)的密封受力、閥桿的彎曲變形以及閥桿的彎曲變形對(duì)蝶閥密封的影響。提出了一種雙向壓金屬硬密封蝶閥,討論了這種蝶閥的結(jié)構(gòu)、工作原理、密封的可靠性及特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:蝶閥;偏心;金屬硬密封;雙向壓
近年來(lái),我國(guó)金屬硬密封蝶閥發(fā)展很快,其主要結(jié)構(gòu)是偏心蝶閥。偏心結(jié)構(gòu)蝶閥的蝶板與閥座之間的密封是靠傳動(dòng)裝置的力矩使蝶板壓向閥座實(shí)現(xiàn)的,閥桿啟閉扭矩越大,閥座的密封性能越好。對(duì)于介質(zhì)雙向受壓密封的管道,當(dāng)介質(zhì)正向流動(dòng)時(shí),介質(zhì)壓力使密封比壓增大.提高密封性能;介質(zhì)反向流動(dòng)時(shí),介質(zhì)壓力使蝶板與閥座之間的密封比壓減小,有可能發(fā)生泄漏,偏心結(jié)構(gòu)金屬硬密封蝶閥不能*保證反向介質(zhì)流動(dòng)的密封。隨著我國(guó)南水北調(diào)工程的開展、長(zhǎng)輸管線的不斷建設(shè)以及工業(yè)環(huán)保、水處理、高層建筑、給排水管路改造,對(duì)蝶閥的密封性能也提出了更高的要求,既要保證蝶閥在正向狀態(tài)能夠密封,也要在反向狀態(tài)能夠保證密封,因此,介質(zhì)雙向流動(dòng)都能保證密封的雙向壓硬密封蝶閥得到國(guó)內(nèi)閥門行業(yè)的關(guān)注。本文通過(guò)分析偏心蝶閥的密封力和閥桿變形,提出一種雙向壓金屬硬密封蝶閥。
1 偏心蝶閥/密封力分析
1.1 密封力分析
偏心蝶閥結(jié)構(gòu)見圖 1,主要由閥體、蝶板、閥桿和填料組成。圖 1 中 L 為閥桿回轉(zhuǎn)中心與閥體密封面的偏心距離(mm)。偏心蝶閥在介質(zhì)正向流動(dòng)實(shí)現(xiàn)密封功能時(shí),閥桿扭矩在蝶板密封面施加的必需密封力為 FMF(N)。但由于介質(zhì)力 FMJ(N)的作用,使密封面的實(shí)際密封力增大到 FMZZ,此時(shí),密封面的實(shí)際密封力 FMZZ 為必需密封力 FMF和介質(zhì)力 FMJ 之和,即:
FMZZ=FMF+FMJ (1)
其中:FMF=qMFA
式中,qMF 為為密封面必需密封比壓,MPa;A 為密封面受壓面積,mm2。
FMZZ 在密封面形成的密封比壓由下式計(jì)算:
qz=FMZZ/A>qMF (2)
式中,qz 為密封面正向密封比壓,MPa。
偏心蝶閥受反向介質(zhì)力作用時(shí),在同樣的閥桿扭矩和介質(zhì)力作用下,密封力為:
FMZF=FMF-FMJ (3)
式中,F(xiàn)MZF 為密封面的反向密封力,N。
FMZF 在密封面形成的密封比壓由下式計(jì)算:
qF=FMZF/A
式中,qF 為密封面反向密封比壓,MPa。
分析式(2)和式(4)可知,偏心蝶閥在正向介質(zhì)力作用時(shí),密封面的密封力 FMZZ 是閥桿作用力和正向介質(zhì)力作用之和,介質(zhì)正向流動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)密封。介質(zhì)在反向流動(dòng)時(shí),由于介質(zhì)力的作用,密封力減小,反向密封比壓 qF 小于正向密封比壓 qZ,且 qZ
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