结构及工作原理

    1　杠杆式启闭结构

    杠杆式启闭结构如图1所示。当蝶阀关闭时，主轴与杠杆用锥销紧固，绕O点按逆时针旋转，杠杆用带孔销带动蝶板AB，由压缩弹簧推动蝶板固定在杠杆的支点N上，随主轴杠杆的转动而转动。当蝶板上端B与阀体密封面全部接触而达到密封。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。在关闭状态为轴向压力密封，改变传统的外力挤压密封。

 

   

试验结果及应用情况

    我公司于1997年4月首先研制成功PN1.0MPa DN300气动蝶阀，并进行了性能指标试验和模拟现场工况试验，结果如下：

    1　性能指标试验

    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)；动作启闭时间：10s。

    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)；动作启闭时间：10s；泄漏量：8000次试运行后，作气密性试验其泄漏量为零。

    经过试验后，对各个部件进行检查，主密封面无磨损痕迹，执行机构的运动部件及阀内运动部件完好无损，且整体动作灵活，运行可靠。目前，这种阀门已经系列化，可以与大中小型空分设备配套使用。

2　连杆增力式执行机构

    连杆增力式执行机构如图2所示，活塞在气源压力的作用下向右移动，活塞杆带动力臂于箱体内滑动，连杆牵动摇杆顺时针转动，输出扭矩。而连杆与摇杆长度(h)相同，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牵动摇杆转动，根据力的分析可知：

    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角增大，M扭值随之增加。当β=0°、α=90°时(蝶阀处于关闭状态)，驱动装置输出最大扭矩，而在启闭过程中的扭矩较小。此特性在曲线上恰好包容了蝶阀操作扭矩曲线，满足蝶阀在关闭或开启状态时所需的密封力矩。

   3　平面密封结构

    过去的气动蝶阀密封副一般采用球面密封，密封压力是径向挤压作用力，其密封过盈量不能任意调整，密封性能取决于密封材料的过盈量，因此，设计中选择密封材料及其过盈量就显得十分重要。在工作中，特别是在分子筛预净化流程中，切换阀工作在10～200℃范围内，采用橡胶密封圈时，橡胶的线性膨胀系数很大，受温度变化影响大，过盈量很难准确确定。如果过盈量大，不但增大摩擦力，而且时常出现“啃边”和“翻舌”现象，使密封失效，过盈量小则出现泄漏。即使过盈量选择合理，而这种阀门切换频繁，经过一段时间运行后还会因磨损而失效。假如采用非橡胶密封材料，据目前资料所知，它们的弹性变形很小，径向密封过盈很难控制，制造相当复杂，成本很高。同时对橡胶密封材料来说，温度的不断变化，使橡胶密封圈因温度疲劳破坏而造成过早老化，对于大型空分设备配备的大口径气动蝶阀，更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，它们具有很强的耐腐蚀和耐磨性，使用温度范围大，在-40～300℃之间可以长期使用，因此，使用寿命比橡胶密封大得多。

    由于阀板的运动机构采用杠杆形式，当阀板关闭后，阀板与阀座成为平面接触密封，其后杠杆相当于凸轮机构，如果主轴继续旋转，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，保证了密封可靠性。当整个密封面磨损后，还具有自动补偿密封磨损量的特性，从而延长了使用寿命。

    由于该阀门采用合理的结构，其使用性能比国内其它阀门好，已经能够取代国外同类产品。

金属平面密封气动蝶阀的特点

      (1)采用杠杆式启闭结构，使密封副间相对滑动很小，减小相对磨损。

    (2)执行机构采用连杆增力机构。这种机构在蝶阀处于关闭状态时，驱动装置能输出最大扭矩，且具有自锁性能，工作安全可靠。

    (3)采用金属平面密封结构，具有很强的耐腐蚀性和耐磨性，适用于高温环境，使用寿命长。

    (4)关键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)该阀的控制系统采用非接触式电磁舌簧开关，不受环境条件限制，而且信号灵敏，准确性高，可以实现远程遥控，气动控制和自动控制，与设备配套时也可以实现无人操作。