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硬密封蝶阀 双向压金属硬密封蝶阀

2023

10/09 10:13:54
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 硬密封蝶阀 双向压金属硬密封蝶阀  

   随着我国南水北调工程的开展、长输管线的不断建设以及工业环保、水处理、高层建筑、给排水管路改造,对蝶阀的密封性能也提出了更高的要求,既要保证蝶阀在正向状态能够密封,也要在反向状态能够保证密封,因此,介质双向流动都能保证密封的双向压硬密封蝶阀得到国内阀门行业的关注。本文通过分析偏心蝶阀的密封力和阀杆变形,提出一种双向压金属硬密封蝶阀。
偏心蝶阀密封力分析
  偏心蝶阀结构主要由阀体、蝶板、阀杆和填料组成。图1中L为阀杆回转中心与阀体密封面的偏心距离(mm)。偏心蝶阀在介质正向流动实现密封功能时,阀杆扭矩在蝶板密封面施加的必需密封力为FMF(N)。但由于介质力FMJ(N)的作用,使密封面的实际密封力增大到FMZZ,此时,密封面的实际密封力FMZZ为必需密封力FMF和介质力FMJ之和,即:
  其中式中,qMF为密封面必需密封比压,MPa;A为密封面受压面积,mm2。FMZZ在密封面形成的密封比压由下式计算:式中,qZ为密封面正向密封比压,MPa。
  偏心蝶阀受反向介质力作用时,在同样的阀杆扭矩和介质力作用下,密封力为:式中,FMZF为密封面的反向密封力,N。FMZF在密封面形成的密封比压由下式计算:式中,qF为密封面反向密封比压,MPa。
  分析式(2)和式(4)可知,偏心蝶阀在正向介质力作用时,密封面的密封力FMZZ是阀杆作用力和正向介质力作用之和,介质正向流动容易实现密封。介质在反向流动时,由于介质力的作用,密封力减小,反向密封比压qF小于正向密封比压qZ,且qZ
  必需密封力FMF是由阀杆施加在蝶板密封面上的作用力,正向密封时阀杆施加在蝶板密封面上的作用力是必需密封力。若使介质反向流动时能够保证密封,即qF≥qMF,则:
  由此可知,反向密封时阀杆施加在蝶板密封面上的作用力为必需密封力与介质力之和,反向密封时阀杆施加在蝶板密封面上的作用力大于正向密封时阀杆作用力。
阀杆弯曲变形对密封影响的分析
  由于反向密封时阀杆施加在蝶板密封面上的作用力大于正向密封时阀杆作用力,因此,仅对介质反向流动时阀杆弯曲变形对偏心蝶阀的密封影响进行分析。介质反向流动,阀杆在克服密封面作用力的同时,还要克服介质力对阀杆的正压力。将阀杆受力简化为简支梁,见图2。图2中A、B两点为阀体对阀杆的支点,C、D两点是阀杆的受力点,作用力为FFGF/2(FFGF为蝶板密封面力和介质力对阀杆的作用力,N),根据力的平衡原理有:
  FFGF对阀杆产生的弯曲变形量为:
  式中
  δ1为阀杆弯曲变形量
  l1、l2分别为AC和DB距离,通常取l1=l2
  l为A、B两点距离,mm;
  E为弹性模量,GPa;
  I为惯性矩,N•s2•m。
  由于密封力和介质作用力的共同作用使得阀杆发生弯曲变形,变形量为δ1。当介质正向流动时,阀杆向密封面方向弯曲,阀杆变形有利于密封;介质反向流动时,阀杆向远离密封面方向弯曲,蝶板随着阀杆弯曲脱离密封面,密封力减小,不能保证密封。
  由以上分析可知,当介质反向流动时,由于介质力的反向作用,偏心蝶阀不能保证可靠的密封功能。为了解决此问题,我们研制了一种新型的双向压金属硬密封蝶阀
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