1　前言
    近幾年來，跟著現(xiàn)代工業(yè)的成長，蝶閥的使用已年夜低壓供水?dāng)U展到溫度高于538℃，低到-184℃的介質(zhì)，壓力也年夜低到高，普遍用于空分、化工、冶金、污水措置等規(guī)模。而且口徑越來越年夜，機(jī)能要求更高，使用壽命要求更長。當(dāng)前，國內(nèi)外出產(chǎn)的蝶閥年夜年夜都為橡膠密封和塑僚縵丬封，輕易磨損和老化，達(dá)不到設(shè)備持續(xù)運(yùn)行周期。以空分為例，當(dāng)今以深冷分手事理為主的空分設(shè)備，其流程都采用分子篩預(yù)凈化流程，工作壓力為0.5～0.9MPa，介質(zhì)溫度的轉(zhuǎn)變規(guī)模在10～200℃，其切換閥使用溫差年夜，口徑年夜，切換頻仍，閥門橡膠密封圈輕易磨損和老化，而且改換也斗勁堅(jiān)苦。針對這些情形，我公司開發(fā)研制了連桿增力式金屬平面密封氣動蝶閥系列。這種新型蝶閥已獲得國家適用型專利(專利號為：ZL 97 2 24037.3)。
    2　金屬平面密封氣動蝶閥的特點(diǎn)
    (1)采用杠桿式啟閉結(jié)構(gòu)，使命封副間相對滑動很小，減小相對磨損。
    (2)執(zhí)行機(jī)組成用連桿增力機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)在蝶閥處于封鎖狀況時(shí)，驅(qū)動裝配能輸出最年夜扭矩，且具有自鎖機(jī)能，工作平安靠得住。
    (3)采用金屬平面密封結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的耐侵蝕性和耐磨性，合用于高溫情形，使用壽命長。
    (4)關(guān)頭部件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使總的閥門啟閉次數(shù)可以達(dá)到1×106次以上。
    (5)該閥的節(jié)制系統(tǒng)采用非接觸式電磁舌簧開關(guān)，不受情形前提限制，而且旌旗燈號活絡(luò)，切確性高，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，氣動節(jié)制和自動節(jié)制，與設(shè)備配套時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)無人操作。
    3　結(jié)構(gòu)及工作事理
    3.1　杠桿式啟閉結(jié)構(gòu)
    杠桿式啟閉結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)蝶閥封鎖時(shí)，主軸與杠桿用錐銷緊固，繞O點(diǎn)按逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)，杠桿用帶孔銷帶動蝶板AB，由壓縮彈簧敦促蝶板固定在杠桿的支點(diǎn)N上，隨主軸杠桿的動彈而動彈。當(dāng)?shù)�板上端B與閥體密封面全數(shù)接觸而達(dá)到密封。開啟過程正好相反。在啟閉過程中，密封副間相對滑動很小，減小相對磨損。在封鎖狀況為軸向壓力密封，改變傳統(tǒng)的外力擠壓密封。
    3.2　連桿增力式執(zhí)行機(jī)構(gòu)
    連桿增力式執(zhí)行機(jī)構(gòu)如圖2所示，活塞在氣源壓力的浸染下向右移動，活塞桿帶動力臂于箱體內(nèi)滑動，連桿牽晃悠桿順時(shí)針動彈，輸出扭矩。而連桿與搖桿長度(h)不異，均等于箱體槽心至輸出中心的距離。箱體槽壁承受側(cè)向推力F，分力P牽晃悠桿動彈，按照力的剖析可良知
    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角減小，α角增年夜，M扭值隨之增添。當(dāng)β=0°、α=90°時(shí)(蝶閥處于封鎖狀況)，驅(qū)動裝配輸出最年夜扭矩，而在啟閉過程中的扭矩較小。此特征在曲線上剛好包容了蝶閥操作扭矩曲線，知足蝶閥在封鎖或開啟狀況時(shí)所需的密封力矩。
    3.3　平面密封結(jié)構(gòu)
   氣動蝶閥密封副一般采用球面密封，密封壓力是徑向擠壓浸染力，其密封過盈量不能肆意調(diào)整，密封機(jī)能取決于密封材料的過盈量，是以，設(shè)計(jì)中選擇密封材料及其過盈量就顯得十分主要。在工作中，出格是在分子篩預(yù)凈化流程中，切換閥工作在10～200℃規(guī)模內(nèi)，采用橡膠密封圈時(shí)，橡膠的線性膨脹系數(shù)很年夜，受溫度轉(zhuǎn)變影響年夜，過盈量很難切確確定。如不美觀過盈量年夜，不單增年夜摩擦力，而且時(shí)常呈現(xiàn)“啃邊”和“翻舌”現(xiàn)象，使命封失蹤效，過盈量小則呈現(xiàn)泄露。即使過盈量選擇合理，而這種閥門切換頻仍，經(jīng)由一段時(shí)刻運(yùn)行后還會因磨損而失蹤效。假如采用非橡膠密封材料，據(jù)今朝資料所知，它們的彈性變形很小，徑向密封過盈很難節(jié)制，制造相當(dāng)復(fù)雜，成本很高。同時(shí)對橡膠密封材料來說，溫度的不竭轉(zhuǎn)變，使橡膠密封圈因溫度委靡破損而造成過早老化，對于年夜型空分設(shè)備配備的年夜口徑氣動蝶閥，改換密封圈就十分困難。
    新型密封氣動蝶閥則采用金屬平面密封結(jié)構(gòu)，閥瓣作為非易損件采用不銹鋼堆焊硬質(zhì)合金，閥座密封環(huán)采用銅基合金或不銹鋼堆焊代鈷合金，它們具有很強(qiáng)的耐侵蝕和耐磨性，使用溫度規(guī)模年夜，在-40～300℃之間可以持久使用，是以，使用壽命比橡膠密封年夜得多。
    因?yàn)殚y板的舉念頭組成用杠桿形式，當(dāng)閥板封鎖后，閥板與閥座成為平面接觸密封，厥后杠桿相當(dāng)于凸輪機(jī)構(gòu)，如不美觀主軸繼續(xù)扭轉(zhuǎn)，那么閥板向前繼續(xù)平移達(dá)到力的平衡，有工作介質(zhì)壓力時(shí)，還能實(shí)現(xiàn)自密封，保證了密封靠得住性。當(dāng)整個(gè)密封面磨損后，還具有自動抵償密封磨損量的特征，年夜而延遲了使用壽命。
    因?yàn)樵撻y門采用合理的結(jié)構(gòu)，其使用機(jī)能比國內(nèi)其它閥門好，已經(jīng)能夠庖代國外同類產(chǎn)物。
    4　試驗(yàn)結(jié)不美觀及應(yīng)用情形
    我公司于1997年4月首先研制成功PN1.0MPa DN300氣動蝶閥，并進(jìn)行了機(jī)能指標(biāo)試驗(yàn)和模擬現(xiàn)場工況試驗(yàn)，結(jié)不美觀如下：
    4.1　機(jī)能指標(biāo)試驗(yàn)
    氣源壓力：0.4MPa；管道壓力：0.95MPa；介質(zhì)溫度：常溫；開啟次數(shù)：1500次(要求1000次/a)；動作啟閉時(shí)刻：10s。
    4.2　模擬現(xiàn)場工況試驗(yàn)
    氣源壓力：0.4MPa；管道壓力：0.7MPa；介質(zhì)溫度：150℃；開啟次數(shù)：8000次(要求1000次/a)；動作啟閉時(shí)刻：10s；泄露量：8000次試運(yùn)行后，作氣密性試驗(yàn)其泄露量為零。
    經(jīng)由試驗(yàn)后，對各個(gè)部件進(jìn)行搜檢，主密封面無磨損痕跡，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行為部件及閥內(nèi)行為部件無缺無損，且整體動作矯捷，運(yùn)行靠得住。今朝，這種閥門已經(jīng)系列化，可以與年夜中小型空分設(shè)備配套使用。
    此后，我們又開發(fā)出PN1.0MPa　DN400蝶閥，機(jī)能精采，深受用戶好評。
    為了順應(yīng)小型高純氮設(shè)備流程需要，我們又組織開發(fā)了PN1.6MPa　DN150和DN200蝶閥，也被用戶選用。
    針對我公司又組織開發(fā)了PN1.0MPa　DN500和DN600蝶閥，至今運(yùn)行精采，獲得用戶的依靠。比來，魯南化工場1.6萬空分設(shè)備所配套DN500　DN600閥門也將起頭運(yùn)行。它的成功應(yīng)用標(biāo)識表記標(biāo)幟著高壓力、年夜口徑的金屬硬密封蝶閥持久依靠進(jìn)口的歷史已經(jīng)竣事，同時(shí)也填補(bǔ)了國內(nèi)年夜口徑金屬硬密封蝶閥的應(yīng)用空白。
    經(jīng)由過程現(xiàn)實(shí)應(yīng)用，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)均達(dá)到要求，知足空分設(shè)備工藝流程的要求，該產(chǎn)物已經(jīng)供給用戶使用。今朝，我公司這種閥門主若是為空分設(shè)備配套，已經(jīng)出產(chǎn)DN200～DN600分歧規(guī)格閥門100多臺，供給國內(nèi)市場，此外還出口到印尼20多臺也在運(yùn)行傍邊。
    金屬平面密封氣動蝶閥不僅合用于空分行業(yè)，也合用于化工、冶金、污水措置、煤氣、石油及其它天燃?xì)夤艿垒斔托袠I(yè)。尤其是天燃?xì)廨斔凸艿浪�用閥門為年夜口徑蝶閥，采用這種氣動閥門既能知足密封機(jī)能的要求，又能防火保證輸送的平安性，而且中心維修少，價(jià)錢低，是最理想的配套產(chǎn)物。由此可見，金屬平面密封氣動蝶閥此后必將庖代國內(nèi)外同類產(chǎn)物，成為市場主導(dǎo)產(chǎn)物，具有寬敞寬年夜曠達(dá)的成長前景