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蝶阀结构原理及适用分析

  蝶阀结构原理及适用分析


  蝶阀(又称作翻板阀)是一种关闭件为圆形阀瓣或碟板的调节阀门,主要由阀体、阀杆、蝶板和密封圈组成。阀体呈圆筒形,轴向长度短,内置蝶板。蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内,圆盘形蝶板绕着轴线旋转,旋转角度为0°~90°之间,旋转到90°时,阀门则牌全开状态。


  蝶阀结构简单、体积小、重量轻,只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭,操作简单,同时该阀门具有良好的流体控制特性。蝶阀处于完全开启位置时,蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力,因此通过该阀门所产生的压力降很小,故具有较好的流量控制特性。蝶阀有弹密封和金属的密封两种密封型式。弹性密封阀门,密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。采用金属密封的蝶阀一般比弹性密封的蝶阀寿命长,但很难做到完全密封。金属密封蝶阀能适应较高的工作温度,弹性密封蝶阀则具有受温度限制的缺陷。


  如果要求蝶阀作为流量控制使用,主要的是正确选择阀门的尺寸和类型。蝶阀的结构原理尤其适合制作大口径阀门。蝶阀不仅在石油、煤气、化工、水处理等一般工业上得到广泛应用,而且还应用于热电站的冷却水系统。常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。对夹式蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间,法兰式蝶阀是阀门上带有法兰,用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上。


  蝶阀的分类与特点


  蝶阀又称碟阀,启闭件为盘形碟板并能绕阀体内轴线旋转的一种阀门。主要由阀体、阀杆、碟板和密封圈组成。阀体呈圆筒形,轴向长度短,内置碟板。碟板由阀杆带动,若转过90°,便能完成一次启闭。改变碟板的偏转角度,即可控制介质的流量。主要密封件是密封圈,其材料根据用途和介质常用的蝶阀有对夹式蝶阀和法兰式蝶阀两种。对夹式蝶阀是用双头螺栓将阀门连接在两管道法兰之间,法兰式蝶阀是阀门上带有法兰,用螺栓将阀门上两端法兰连接在管道法兰上。


  蝶阀适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上,用于调节和截断介质的流动。蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘,围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀,在管道上主要起切断和节流作用。蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板,在阀体内绕其自身的轴线旋转,从而达到启闭或调节的目的。蝶阀全开到全关通常是小于90°,蝶阀和蝶杆本身没有自锁能力,为了蝶板的定位,要在阀杆上加装蜗轮减速器。采用蜗轮减速器,不仅可以使蝶板具有自锁能力,使蝶板停止在任意位置上,还能改善阀门的操作性能。


  蝶阀的开度与流量之间的关系,基本上呈线性比例变化。如果用于控制流量,其流量特性与配管的流阻也有密切关系,如两条管道安装阀门口径、形式等全相同,而管道损失系数不同,阀门的流量差别也会很大。如果阀门处于节流幅度较大状态,阀板的背面容易发生气蚀,有损坏阀门的可能,一般均在15°外使用。


  蝶阀处于中开度时,阀体与蝶板前端形成的开口形状以阀轴为中心,两侧形成完成不同的状态,一侧的蝶板前端顺流水方向而动,另一侧逆流水方向而动,因此,一侧阀体与阀板形成似喷嘴形开口,另一侧类似节流孔形开口,喷嘴侧比节流侧流速快的多,而节流侧阀门下面会产生负压,往往会出现橡胶密封件脱落。


  蝶阀操作力矩,因开度及阀门启闭方向不同其值各异,卧式蝶阀,特别是大口径阀,由于水深,阀轴上、下水头差所产生的力矩也不容忽视。另外,阀门进口侧装置弯头时,形成偏流,力矩会有增加。阀门处于中间开度时,由于水流动力矩起作用,操作机构需要自锁。


  蝶阀的分类

  1.按结构形式分类

  (1)中心密封蝶阀

  (2)单偏心密封蝶阀

  (3)双偏心密封蝶阀

  (4)三偏心密封蝶阀

  2.按密封面材质分类

  (1)软密封蝶阀。

  1)密封副由非金属软质材料对非金属软质材料构成。

  2)密封副由金属硬质材料对非金属软质材料构成。

  (2)金属硬密封蝶阀。密封副由金属硬质材料对金属硬质材料构成。

  3.按密封形式分类

  (1)强制密封蝶阀

  1)弹性密封蝶阀。密封比压由阀门关闭时阀板挤压阀座,阀座或阀板的弹性产生。

  2)外加转矩密封蝶阀。密封比压由外加于阀门轴上的转矩产生。

  (2)充压密封蝶阀。密封比压由阀座或阀板上的弹件密封元件充压产生.

  (3)自动密封蝶阀。密封比压由介质压力自动产生。

  4.按工作压力分类

  (1)真空蝶阀。工作压力低于标堆大气历的蝶阀。

  (2)低压蝶阀。公称压力PN<1.6MPa的蝶阀。

  (3)中压蝶阀。公称压力PN为2.5~6.4MPa的蝶阀。

  (4)高压蝶阀。公称压力PN为10.0~80.0MPa的蝶阀。

  (5)超高压蝶阀。公称压力PN>100MPa的蝶阀。

  5.按工作温度分类

  (1)高温蝶阀。t>450℃的蝶阀

  (2)中温蝶阀。120℃<t<450℃的蝶阀。

  (3)常温蝶阀。-40℃<t<120℃的蝶阀。

  (4)低温蝶阀。-100℃<t<-40℃的蝶阀。

  (5)超低温蝶阀。t<-100℃的蝶阀。

  6.按连接方式分类

  (1)对夹式蝶阀。

  对夹式蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。在蝶阀阀体圆柱形通道内,圆盘形蝶板绕着轴线旋转,旋转角度为0°~90°之间,旋转到90°时,阀门则牌全开状态。

  对夹式蝶阀结构简单、体积小、重量轻,只由少数几个零件组成。而且只需旋转90°即可快速启闭,操作简单,同时该阀门具有良好的流体控制特性。蝶阀处于完全开启位置时,蝶板厚度是介质流经阀体时唯一的阻力,因此通过该阀门所产生的压力降很小,故具有较好的流量控制特性。蝶阀有弹密封和金属的密封两种密封型式。弹性密封阀门,密封圈可以镶嵌在阀体上或附在蝶板周边。

  (2)法兰式蝶阀。

  法兰式蝶阀为垂直板式结构,阀杆为整体式金属硬密封阀门的密封圈为柔性石墨板与不锈钢板复合式结构,安装在阀体上,蝶板密封面堆焊不锈钢。软密封阀门的密封圈为丁腈橡胶材质,是安装在蝶板上的。

  (3)支耳式蝶阀。

  (4)焊接式蝶阀。

  焊接式蝶阀是一种非密闭型蝶阀,广泛适用于建材、冶金、矿山、电力等生产过程种介质温度≤300℃公称压力为0.1Mpa的管道上,用以连通、启闭或调节介质量。

  蝶阀按结构形式可分为偏置板式、垂直板式、斜板式和杠杆式。按密封形式可分为软密封型和硬密封型两种。软密封型一般采用橡胶环密封,硬密封型通常采用金属环密封。

  按连接型式可分为法兰连接和对夹式连接;按传动方式可分为手动、齿轮传动、气动、液动和电动几种。

  工业专用蝶阀的特点能耐高温,适用压力范围也较高,阀门公称通径大,阀体采用碳钢制造,阀板的密封圈采用金属环代替橡胶环。大型高温蝶阀采用钢板焊接制造,主要用于高温介质的烟风道和煤气管道。


  结构特点

  1、蝶阀具有结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省,安装尺寸小,开关迅速、90°往复回转,驱动力矩小等特点,用于截断、接通、调节管路中的介质,具有良好的流体控制特性和关闭密封性能。

  2、蝶阀可以运送泥浆,在管道口积存液体最少。低压下,可以实现良好的密封。调节性能好。

  3、蝶板的流线形设计,使流体阻力损失小,可谓是一种节能型产品。

  4、阀杆为通杆结构,经过调质处理,有良好的综合力学性能和抗腐蚀性,抗擦伤性。蝶阀启闭时阀杆只作旋转运动而不作升降运行,阀杆的填料不易破坏,密封可靠。与蝶板锥销固定,外伸端为防冲出型设计,以免在阀杆与蝶板连接处意外断裂时阀杆崩出。

  5、连接方式有法兰连接、对夹连接、对焊连接及凸耳对夹连接。驱动形式有手动、蜗轮传动、电动、气动、液动、电液联动等执行机构,可实现远距离控制和自动化操作。

  优点

  1、启闭方便迅速、省力、流体阻力小,可以经常操作。

  2、结构简单,体积小,重量轻。

  3、可以运送泥浆,在管道口积存液体最少。

  4、低压下,可以实现良好的密封。

  5、调节性能好。

  缺点

  1、使用压力和工作温度范围小。

  2、密封性较差。

  安装与维护

  1、在安装时,阀瓣要停在关闭的位置上。

  2、开启位置应按蝶板的旋转角度来确定。

  3、带有旁通阀的蝶阀,开启前应先打开旁通阀。

  4、应按制造厂的安装说明书进行安装,重量大的蝶阀,应设置牢固的基础。

  适用场合

  蝶阀适用于流量调节。由于蝶阀在管路中的压力损失比较大,大约是闸阀的三倍,因此在选择蝶阀时,应充分考虑管路系统受压力损失的影响,还应考虑关闭时蝶板承受管道介质压力的坚固性。此外,还必须考虑在高温下弹性阀座材料所承受工作温度的限制。蝶阀的结构长度和总体高度较小,开启和关闭速度快,且具有良好的流体控制特性,蝶阀的结构原理最适合制作大口径阀门。当要求蝶阀作控制流量使用时,最重要的是正确选择蝶阀的尺寸和类型,使之能恰当地、有效地工作。

  通常,在节流、调节控制与泥浆介质中,要求结构长度短,启闭速度快(1/4转)。低压截止(压差小),推荐选用蝶阀。

  在双位调节、缩口地通道、低噪声、有气穴和气化现象,向大气少量渗漏,具有磨蚀性介质时,可以选用蝶阀。

  在特殊工况条件下节流调节,或要求密封严格,或磨损严重、低温(深冷)等工况条件下使用蝶阀时,需使用特殊设计金属密封带调节装置地三偏心或双偏心地专用蝶阀。

  中线蝶阀适用于要求达到完全密封、气体试验泄漏为零、寿命要求较高、工作温度在-10度~150度的淡水、污水、海水、盐水、蒸汽、天然气、食品、药品、油品和各种酸碱及其他管路上。

  软密封偏心蝶阀适用于通风除尘管路的双向启闭及调节;金属对金属线密封双偏心蝶阀适用于城市供热、供气、;金属对金属面密封三偏心蝶阀除作为大型变压吸附(PSA)气体分离装置程序控制阀使用外,还可广泛用于石油、石化、化工、冶金、电力等领域,时闸阀、截止阀的良好替代产品。


  


蝶阀结构原理及适用分析
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