浮动座双向硬密封蝶阀的设计
硬密封球阀的优点
一、摘要球阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金等许多领域中得到极为广泛地应用。
而在目前市场上已知的球阀技术中，其密封材料大多为橡胶、聚四氟乙烯等。
由于结构特征的限制，不适应耐高温、高压及耐腐蚀、抗磨损等行业。
金属硬密封球阀采用了特殊的表面硬化处理，彻底的解决了这些问题，并且使得阀门在恶劣工况下的易于磨损、频繁更换的问题耶得到了解决。
. p1 `7 K. W, f5 I8 F2 @' n二、相关术语1. 相关术语洛氏硬度：洛氏硬度没有单位，是一个无纲量的力学性能指标，其最常用的硬度标尺有A、B、C三种，通常记作HRA、HRB、HRC，其表示方法为硬度数据+硬度符号，如50HRC。
碳化钨：有金属光泽，硬度与金刚石相近，为电、热的良好导体。
熔点2870℃, 沸点6000℃，相对密度15.63(18℃)。
碳化钨不溶于水、盐酸和硫酸，易溶于硝酸－氢氟酸的混合酸中。
纯的碳化钨易碎，若掺入少量钛、钴等金属，就能减少脆性。
其硬度HRC 68~72，耐高温为430℃。
镍基合金：镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。
按照主要主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等，其硬度HRC 52~55，耐高温为800℃。
钴基合金：是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金，其硬度HRC 40~50，耐高温为650℃。
2. 不常用学术名词% r4 o6 g' r1 O1 w" Q1 E2 n4 v/ A3. 其它抽象概念三、金属硬密封球阀在煤化工行业的应用石油资源紧缺是一个影响中国发展的大问题，但中国的煤炭资源非常丰富，因此，采用煤化工产品代替石油产品在中国得到了迅速的发展，大量的煤化工项目以及煤制油项目正在我国兴建。
煤化工及煤制油项目首先要进行煤气化，煤气化是将煤、焦炭等固体燃料，在高温下与气化剂反应，转化为气体产物和少量残渣的过程。
电动金属硬密封三偏心双向焊接蝶阀技术条件符合性本工程适用性及安装要求
第一章电动金属硬密封三偏心双向焊接蝶阀技术条件符合性本工程适用性及安装要求＜一＞电动蝶阀安装1 技术要求1.1 性能要求1.1.1 电动蝶阀应具有防腐、防锈功能。
1.1.2 电动蝶阀的使用寿命不低于30年，解体检修周期不低于4年，一般维修周期不低于2年，橡胶密封圈使用寿命不低于2年。
1.1.3 电动蝶阀的工作压力不得超过选用材料抗拉强度的1/5，蝶板的厚度不超过轴直径的2.25倍。
1.1.4 电动蝶阀密封座的设计制造必须保证蝶阀关闭时，蝶板一侧为工作压力、另一侧无水时不漏水。
密封座应为双向承压的。
1.1.5 蝶阀的结构应使不必从管路上拆下蝶阀即可调整和更换橡胶密封圈。
1.1.6 橡胶密封圈应采用新的天然橡胶或合成橡胶制成，密封圈应具有良好的耐腐蚀性、抗冲击性、抗臭氧及微生物的性能。
1.1.7 橡胶中的铜离子含量不大于8PPM，并具有防止铜毒化而使橡胶降级的阻滞剂。
1.1.8 橡胶的含蜡量不得超过橡胶碳氢分子含量的1.5%。
1.1.9 阀体轴承的工作压力不得超过选用材料的允许承压力，并不超过轴承材料抗压强度的1/5。
1.1.10 操作机构产生的侧向压力或推力不得传递给轴封。
1.1.11 电动蝶阀必须至少有一个双向推力轴承，以保证蝶阀的正确位置。
1.1.12 轴承应为自润滑轴承，其材料应对水和橡胶无害。
轴承在承受最大压力时的摩擦系数不超过0.25。
1.1.13 轴封的材料和形式应经久耐用，在不拆除阀体和操作机构的任何部分的条件下应可更换填料。
填料函的深度至少可放置四圈填料，填料盖为青铜材料。
1.1.14 在离传动装置1米远处的平均噪音水平不大于85分贝。
1.1.15 蝶阀的操作机构应有足够的力矩和刚度，以保证蝶板在开启或关闭时的稳定性，并保证蝶板能稳定地停留在任意开启度的中间位置上。
1.1.16 操作机构的壳体支座及与阀体的连接部件应有足够的刚度和强度，设计安全系数对极限强度而言不小于5，对屈服点而言不小于3。
双向蝶阀工作原理和技术流程
双向蝶阀工作原理和技术流程双向蝶阀是一种广泛应用于工业管道中的流体控制装置，其主要特点是结构简便、操作方便、密封性能好。
下面将详细介绍双向蝶阀的工作原理和技术流程。
一、工作原理双向蝶阀的工作原理是通过调节阀盘的转动角度来改变阀内流体的通道大小，从而实现流量的调节。
其结构由阀体、阀盘、阀杆、密封圈等组成。
当阀盘处于关闭位置时，阀盘上的孔径与管道的孔径相吻合，流体无法通过阀体，实现了阀门的关闭状态；当阀盘旋转到开启位置时，阀盘的孔径与管道的孔径相吻合，流体可以流通，实现了阀门的开启状态。
双向蝶阀可分为中心线式和偏心式两种，其中中心线式是阀杆通过阀盘的中心线，而偏心式是阀杆通过阀盘的偏心点。
偏心式双向蝶阀比中心线式双向蝶阀的密封性能更好，阀盘转动时对密封圈的磨损较小，适用于对密封性能要求较高的场合。
二、技术流程1.设计和选型：根据工艺需求确定双向蝶阀的参数，包括口径、压力等级、材质等。
同时确定阀门的连接方式，如法兰连接、焊接连接等。
2.制造：根据设计要求，进行双向蝶阀的制造。
包括制造阀体、阀盘、阀杆等零部件，进行加工和装配。
3.安装：将制造好的双向蝶阀安装到管道系统中，根据需要进行法兰的连接、焊接等。
注意安装时需保证阀门的正确方向，以免阀门的开启方向与管道流动方向相反。
4.调试：安装完成后，对双向蝶阀进行调试，主要包括开启和关闭阀门，检查密封性能和运动是否正常。
如发现异常情况，需及时调整或更换零件。
5.运行和维护：正常调试后，双向蝶阀开始正常运行。
在使用过程中，需定期对阀门进行维护和保养，如清洗阀体内部、检查和更换密封圈等。
在对双向蝶阀进行保养时，需注意遵守相关操作规程，以确保阀门的正常运行。
通过以上的工作原理和技术流程，双向蝶阀能够实现对管道流体的控制和调节，广泛应用于石油、化工、水处理、食品等各个工业领域。
同时，双向蝶阀具有结构简单、操作方便和密封性能好的特点，使其成为一种理想的流体控制装置。
机械毕业设计604多层次金属密封蝶阀设计
一、绪言碟阀（Butterfly bamper）是一种历史悠久的阀门，其结构简单、体积小、重量轻、结构长度小。
由于介质作用在转轴两侧面积上的力矩可以互相平衡，所以碟阀的驱动力矩小，易于实现快速启闭，且具有良好的流量调节特性。
碟阀既可用作切断阀，也可用作调节阀。
近年来，随着结构和密封材料的改进，其密封性能也大大提高。
由于以上种种优点，碟阀在工业上得到了越来越广泛的应用。
蝶阀具有结构紧凑、体积小、重量轻（与相同压力，相同通径的闸阀相比可减轻40%～50%）流体阻力小、启闭迅速等一系列优点。
但我国一些低温装置如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有80%以上是截止阀或闸阀，采用蝶阀的数量很少。
分析其原因主要是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能不良，以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏，严重的影响这些低温设备的安全和正常运行，不能满足低温设备的要求。
根据我国低温装置的不断发展，对低温阀门的要求日益增大，为适应市场经济发展的需要，对金属密封蝶阀进行结构上的改进，研制出一种三偏心纯金属高密封性能的蝶阀。
（如图1所示）图1 三偏心蝶阀设计要求：设计一台满足下列条件的阀门：1. 结构形式：多层次蝶阀2.工作温度：-29～260℃；3.适用介质：水、油、混合气体；4.公称压力：300bL；5.公称通径：8“；6.连接形式：法兰连接；7.驱动形式：电动；8.制造技术要求按ASME B16.34-1996的规定；9.法兰连接尺寸按ASME B16.5a-1992的规定；10.结构长度尺寸按API 609-1997的规定。
二、蝶阀概述和用途金属硬密封三偏心蝶阀是一种高性能蝶阀产品。
其主要特点是双向密封零泄漏，启闭力矩小，使用寿命长。
这种阀门的安装、操作、维护十分方便，为最大限度满足工况需求，阀门的驱动装置可进行多种配置：电动、气动、蜗轮传动等，如今该系列产品已被石油、化工、电厂、炼厂、城市供热管网以及给排水系统等行业管路系统中作启闭和调节装置而广泛使用。
蝶阀设计手册
蝶阀设计手册
蝶阀设计手册是一本关于蝶阀的设计原理和规范的手册，它具体包括以下内容：
1. 蝶阀的基本原理：包括蝶板的运动原理、蝶阀的工作原理和特点等。
2. 蝶阀的结构和构造：介绍蝶阀的各部件，如蝶板、阀杆、阀座等的结构，以及各部件之间的连接方式。
3. 蝶阀的材料选择：详细介绍蝶阀材料的选择原则，包括蝶板材料、密封材料、阀体材料等。
4. 蝶阀的密封设计：介绍蝶阀的密封结构和密封效果的设计原则，包括弹性密封、金属密封等。
5. 蝶阀的操作方式：介绍蝶阀的手动、气动、电动等不同的操作方式，以及每种方式的优缺点。
6. 蝶阀的安装和维护：包括蝶阀的安装要求和步骤，以及定期维护和检修的方法和注意事项。
7. 蝶阀的标准和规范：介绍各国和国际标准组织制定的蝶阀的相关标准和规范，如ANSI、API、ISO等。
8. 蝶阀的应用技术：介绍蝶阀在不同工况下的应用技术和特点，以及相关的控制和调节技术。
总之，蝶阀设计手册是一本详细介绍蝶阀设计原理和规范的参考书，为蝶阀的设计、选择、安装和维护提供了有用的指导和参考。
蝶阀设计原则
蝶阀图纸编号规定（试 行）为规范蝶阀的设计行为，使产品及其零部件向系列化、标准化、通用化的目标靠拢，以提高产品质量，降低生产成本，制定本设计准则。
―、零件图号规定蝶阀衍生品种多，图号变化大，根据阀门手册关于阀门型号编制规定和本公司实际情况，对蝶阀零件图号做如下规定：1.1 图号组成：图号由12个单元组成，各部分代号的含义见表1。
1.2.1 第2单元：阀体结构长度―般按短系列，代号为D ；当阀体结构长度为长系列时，代号为DL 。
蓄能罐式和重锤罐式液控蝶阀代号分别为HD 和KD ，当阀体为长系列结构时，图号相应改为HDL 和KDL 。
1.2.2 第5单元：普通型表示双偏心蝶阀，对中线蝶阀此代号仍为1。
1.2.3 第9单元：对使用温度在150℃及以上的，在此单元用下标标注温度的1/10。
1.2.4 第10单元：零件材料仅对阀体、蝶板、支架等有多种可选材质的适用。
如蝶板压圈―般都选用Q235A ，则不标注材料，此项省略。
对同―套图存在多张阀体图或多张蝶板图的，以本单元的代号相区别。
①若某―零件是从另―零件上衍生出来的，如组焊阀体的组焊块，其编号在母体零件的编号后，再加顺序号。
如阀体为800D343H-10C-1，阀体组焊件编号为800D343H-10C-1-1，800D343H-10C-1-2....。
若该组焊接再衍生自己下―级组焊块的，其下―级组焊块的图号在母体组焊件的基础上再增加―级顺序号。
②若阀体为铸件，采用镶嵌式阀体密封座+阀座压圈的型式，阀体密封座和阀座压圈的编号同①。
③若某零件材料没有更换，设计形式有两种或多种，在顺序号上加A、B、C以示版本区别。
对衬套的材料更换，如采用全铜衬套的，在第10单元加T表示全铜衬套，其他形式不加代号区别。
④为使硬密封和软密封有区别，对于顺序号4的密封圈，命名按蝶板橡胶密封圈和蝶板多层次密封圈相区别。
⑤在编号过程中，若某零件不需要存在，则其代号应空下来，不允许其后的零件替补。
硬密封法兰蝶阀手册
硬密封法兰蝶阀产品概述蝶阀是随阀杆转动的圆形碟板作启闭件，实现阀门的开启或关闭，蝶阀主要作截断阀使用，也可以设计成具有调节和截断功能。
三偏心多层次蝶阀具有无机械磨损，可达零泄漏，适用于石油、化工、冶金、电力、食品、医药、给排水、气体输送等不同介质的管道上作为调节、截断流体的最佳装置。
硬密封法兰蝶阀主要性能参数公称通经DN（mm) 50～2000公称药理PN（MPa) 0.6 1.0 1.6 2.5密封试验(MPa) 0.66 1.1 1.76 2.75强度试验(MPa) 0.9 1.5 2.4 3.75适用温度 碳钢：-29℃～425℃不锈钢：-40℃～650℃适用介质 水、空气、天然气、油品及弱腐蚀性流体 泄漏率 符合GB/T13927-92标准驱动方式 蜗轮传动、电动、气动、液动硬密封法兰蝶阀主要零件材料零件名称 材料阀体 WCB、合金钢、不锈钢、QT450-10蝶板 WCB、合金钢、不锈钢、QT450-10阀轴 2Cr13不锈钢、合金钢密封圈 不锈钢圈填料 柔性石墨硬密封法兰蝶阀结构特点1流体阻力较小，中大口径的蝶阀全开时的有效面积较大。
2 启闭迅速，比较省力，启动时只需把转动90°,方便而迅速。
3结构简单，体积较小，重量较轻。
4三偏心蝶阀是指：阀杆轴线与碟板密封面偏移一定的尺寸，蝶板密封面与阀体通道轴线偏移一定尺寸，阀座回转轴线与阀体通道轴线形成一个偏心角，故称三偏心。
蝶阀从0°—90°开启时，蝶阀密封面会在开启的瞬间立即脱离阀座密封面，在其90°—0°关闭时，只有在关闭的瞬间，其蝶板圆锥形密封面才会接触并压紧阀座圆锥形密封面，所以阀座与碟板上的密封面间无任何磨擦，去除了5 扭矩密封：三偏心的结构使蝶阀关闭时，其密封主、副两密封面之间的密封比压由外加于阀杆的驱动力矩产生，不仅消除了常规弹性阀座弹性材料老化，冷流，弹性失效等因素造成的密封比压降低和消失，而且可以通过外加驱动力矩的改变，实现对其密封比压的任意调整，从而使三偏心蝶阀的密封性能改善，蝶阀的使用寿命也大大提高。
蝶阀的设计与选用
对蝶阀设计应注意的流阻、强度、刚度和结构等问题进行了论述, 对蝶阀选用时应考虑的温度、压力、密封及材料等问题提出了建议。
1 概述蝶阀是给水排水管路系统中的一个重要装置,随着工业技术的进步, 对蝶阀的结构及性能提出了不同的要求。
因此, 在设计及选用时应根据工况条件, 对其类型、材料和连接形式等做出合理的选择。
2. 设计2.1.1 结构蝶阀的关闭件(蝶板) 在介质中间, 设计时应考虑其对流阻的影响。
①关于大口径蝶阀蝶板的结构, AWWA C504(美国给水工程协会标准) 规定, 蝶板不应有横向筋, 其厚度不得大于阀杆直径的2125 倍。
②蝶板的迎水面和出水面应呈流线型。
③内部螺钉不能凸出在蝶板外面, 以免增加迎水面积。
国外某公司生产的蝶阀为了减小流阻将蝶板做成铁饼形, 也有公司将小型蝶阀蝶板做得很薄, 而水电管网上用的蝶阀在全开位置时蝶板有导流件,都是为了减小流阻。
我国JB/ T 5317121999 标准也将国际标准ISO/ TC 153/ SC1GT 8237 的流阻和流量系数(表1) 列入其中, 这说明流阻是一个重要指标。
2.1.2 橡胶密封圈有时橡胶蝶阀使用寿命较短, 这与橡胶质量及密封面宽度有关。
橡胶密封蝶阀的密封圈应选用优质的橡胶材料制造, 在压制成型时应遵守工艺规程, 不能任意提高硫化温度, 缩短时间, 否则容易造成密封圈老化和开裂。
与橡胶密封圈配合的金属密封面应有足够的宽度, 否则橡胶密封圈不易嵌入。
另外, 阀体及蝶板的形位公差、对称度、精度、光洁度、密封圈的压弹量等也影响橡胶密封圈的使用寿命。
2.1.3 刚度刚度是蝶阀设计中的重要问题, 它与蝶板、阀轴及连接等因素有关。
(1) 阀轴尺寸AWWA C504 中规定了阀轴尺寸。
阀轴尺寸达不到要求, 可能出现刚度不够, 反向密封泄漏, 开启力矩大等现象。
轴的刚度与1/EI 有关, 也就是说要提高刚度减小变形问题应该从提高EI 着手。
E 是弹性模量, 一般钢材差别不大, 选用好的材料对刚度影响不大。
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浮动座双向硬密封蝶阀的设计
摘要：分析三偏心蝶阀在反向受压时存在的问题，论述了一种全新的浮动阀座式双向高压硬密封蝶阀的设计原理及其关键工艺的阐述。
关键词：蝶阀；浮动式阀座；双向硬密封；专利产品
1.概述
经过近几年的快速发展，三偏心硬密封蝶阀设计与制造趋向成熟和完善，其结构更加新颖可靠，性能比较优越，尤其是在大口径的管路系统中使用，这一点显得十分突出。
但是，在工况介质要求双向密封时，老的蝶阀结构就难以达到设计要求。
偏心蝶阀因其阀杆与通道中心的偏心结构的存在，反向施压时，使得偏心力矩始终向着开启的方向，由于阀杆不是绝对刚性而产生扭曲微量开启；以及介质的推力使蝶板的运动向着脱离楔形的方向，全部的介质推力都施加在阀杆上，使阀杆产生弯曲带动蝶板及密封圈脱离楔形阀座。
这两点使得反向密封非常困难，以及让很多国内知名专家都认为反向密封理论上是不可能的。
我们针对存在的问题进行细致分析，采用浮动阀座以及活塞原理，使阀座在介质推力作用下浮动补偿偏心力矩产生的小开度和阀杆弯曲的位移，类似固定球阀的活动阀座，这样可以完全解决反向中存在的问题。
浮动阀座双向硬密封蝶阀是专为解决蝶阀在管道介质反方向流动时仍能保持可靠密封而研制开发的新型阀门，具有正反向压力相当、耐腐蚀、耐磨损、使用寿命长等显著特点，反向压力最大可达10MPa。
该阀使用于石油、化工、硫酸、冶金、天然气、供水等行业中，介质流向部固定，需要双向受力且密封的管路上。
2.结构原理
传统蝶阀的三偏心结构，蝶板密封面几何形状采用斜锥形面，密封面的弹性是通过蝶板的偏心力矩和正向介质推力与阀体密封副产生“楔块效应”，使密封圈产生柔性接触而达到密封的目的。
在顺流方向上，偏心力矩和介质推力都有助于密封，使得越关越紧的特性；反向流动施压时，偏心力矩和介质推力都使得阀瓣向打开方向运动，结果反向很难密封。
因此，将传统的阀座与阀体在一起的结构做了变化，使阀座与阀体分开，阀座在受到反向介质力时可以游动，来补偿偏心力和介质推力而产生的密封圈移位，在压力越大时介质对阀座的推力也越大，使阀座更加紧密的贴在密封圈上有利于密封，反向“楔块效应”也得到了充分的利用。
3.浮动阀座设计
浮动阀座的锥度同传统基本相似，其中最主要要考虑的是阀座的截面积，截面积上的介质力和预紧力在密封圈上产生的比压应大于必需比压，否则达不到初始密封，就无法密封。
还有弹簧的选取应考虑公称压力和实际工况的压力情况，是正向压力时阀座紧密贴合端盖就行了，反向压力时要迅速的被反向介质推力F
压缩，使阀座6轻松的被推向密封圈8上，快速的形成反向“楔块效应”；阀座的浮动间隙量应根据阀杆在受到最大推力时的最大弯曲量进行计算，并留有余量。
这些因素都充分而正确考虑后设计的阀座，在反向压力的情况下就可以获得可靠的密封效果。
4.工艺简述
总的加工工艺与传统的加工方法基本一致，阀座需要单独加工后留锥形密封面不加工，待与阀体一起压配后加工锥形密封面，压配时要注意垫垫片以调节密封面的中心高和预留阀座浮动空间，压配好后在斜度板上车磨密封面。
加工好后再与蝶板一起配镗阀杆轴孔，加工方法与传统的一样，最后进行装配，装配时卸下垫片换上弹簧，通过端盖螺丝的压紧调节预紧力。
这样在结构上和工艺上保证反向密封的有效实现，并可获得与正向同样的密封效果。
5.结束语
双向高压硬密封蝶阀的开发成功，解决了硬密封蝶阀无法有效双向密封的难题，满足了广大客户对双向密封产品的需求，也为公司创造了新的经济增长点。
在实际使用中，该阀门也达到了设计要求，正反向密封效果都很好。
并获得了国家专利，专利号：ZL 2011 2 0282845.6.
参考文献：
[1]《实用阀门设计手册》陆培文主编北京：机械工业出版社出版2002
[2]《实用阀门设计手册》杨源泉主编北京：机械工业出版社出版1992
[3]《机械设计手册》徐灏主编机械工业出版社出版.。