高性能蝶阀优化方案

当介质的工作压力在4.0MPa和工作温度在100～150℃之间，相对来说并不算高。而当公称尺寸DN很大时（达DN2500），一般选用蝶阀，例如在核电站的冷却系统中采用。蝶阀与闸阀相比有优点，也有缺点；它比闸阀具有较小的结构长度和高度，结构上大大减化，造价较低。为了旋转蝶板，要求具有较大的转矩，为此，采用蜗轮蜗杆减速器，其中设有自动制动的蜗轮传动机构。同样也可以采用带杠杆机构的丝杠传动。

要在蝶阀内切断流道而不漏是很困难的，因此应使用弹性材料制成的密封圈，如三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、F46（聚全氟乙烯）、聚四氟乙烯（PTFE）。为了改善密封条件，蝶板的转动轴从蝶板中心移到一侧。由于这样，使蝶板的密封面和转动轴有一个偏心，即一偏心蝶阀；为了使蝶板旋转起来容易，蝶板转动轴和阀座密封面直径增加一个偏心，即二偏心蝶阀；为了使蝶阀关闭时弹性摩擦密封，转变为关闭时的无摩擦转矩密封，在二偏心的基础上，密封辐部位再增加一个角偏心。即所谓的主偏心密封蝶阀。为了提高固定在蝶板上的密封圈抗老化的稳定性，在其材料成分内加入抗氧化剂。橡胶能很好的抵挡悬浮在水中的固体颗粒的腐蚀作用，所以它的使用期比碳素钢几乎增长一倍，比黄铜增长很多倍。

蝶阀的结构如图7-50所示。这种蝶阀成功地应用在核电站的冷却系统中。在图7-50a中给出了DN50～DN400的蝶阀。当公称尺寸≤DN125时，是属于中线蝶阀，蝶阀的启闭靠与蝶板转动轴相连的手柄来手动操作的，手柄90°的转角是靠定位器来限定。在钢制阀体内嵌入橡胶衬套，它的摺边用来作为阀体与管道法兰之间的密封垫，蝶阀安装在两管道法兰之间，靠管道螺栓拧紧达到管道密封。手柄还起着蝶板的位置指示器的作用，因为手柄的位置与蝶板的位置相符合。蝶板的圆环密封面加工成具有表面粗糙度的球面。阀体与转动轴的动连接靠截面为圆形的橡胶圈进行密封。DN150～DN400的蝶阀也是中线密封蝶阀，但驱动方式和≤DN125有所不同。该蝶阀装有蜗轮蜗杆减速器，可减小手柄上的操作力。

如图7-50b所示，为DN500～DN2200的蝶阀。蝶板的旋转轴与蝶板的密封面有一个偏心，这使得无论在阀体上、还是在蝶板上，都可以形成一个完整的圆环密封表面。固定在蝶板上的橡胶密封圈，在蝶板关闭时紧贴在阀体的锥形密封面上。焊接在阀体上的密封圈可成为蝶板密封的阀座。蝶阀除设置了蜗轮蜗杆驱动装置。可手动操纵外，还能设有电动装置、气动装置，实现电动、气动驱动。它能把蝶板转动90°，并装有缓冲装置用来吸收惯性载荷，终端开关保证蝶板到达极限位置时能停止电动机转动。

在核电站的风道系统内，使用密封阀，它也是蝶阀的一种类型，属于杠杆偏心密封蝶阀，如图7-51所示。DN400～DN1200风道上的切断阀。它工作在空气表压为0.005MPa和温度在50℃以内。密封阀由碳素钢或耐蚀钢制成，密封圈的材料为天然橡胶或三元乙丙橡胶。它与蝶阀的主要区别在于密封阀具有平面阀座，为了使蝶板能与阀座很好的密封，必须使阀杆转动115°；阀杆先转动90°，使蝶板从开启位置转到关闭位置阀座的正上方，然后再转动25°，使蝶板压向阀座密封面，保证密封。开启时，蝶板先转动90°，使蝶板脱开密封面，然后再旋转90°，开启密封阀的流道。密封阀可用电动装置操作。

图7-50 蝶阀的结构

a）手动操纵的中线蝶阀 b）带蜗轮蜗杆驱动装置的偏心蝶阀 1—蜗轮蜗杆驱动装置 2—蝶阀阀体 3—阀杆 4—蝶板 5—密封圈

图7-51 电动快速密封阀（杠杆偏心蝶阀）

1—电动装置 2—阀体 3—蝶板 4—阀杆 5—密封圈

在压水堆核电站冷凝器的冷却系统用的蝶阀，如图7-52所示。该蝶阀的阀体用碳素钢或球墨铸铁制造，而且在通道处和法兰密封面处衬天然橡胶或三元乙丙橡胶。蝶板用球墨铸铁或碳素钢板制造，密封面表面镶蒙乃尔合金，蝶板四周及内部表面均衬天然橡胶或三元乙丙橡胶，阀座密封圈材料为天然橡胶或三元乙丙橡胶，压制并硫化成三角形的密封圈，镶入阀体的凹槽中，具体结构如图7-53所示。阀杆材料为F6a-2、F316、F55不锈钢或双相不锈钢。采用两段阀杆，在下阀杆处设调整螺钉，调整蝶板密封面和阀座密封面的准确位置。阀杆与蝶板的连接采用带螺纹圆锥销，上阀杆用两个销，下阀杆用一个销。上、下阀杆与镶入阀体内的滑动轴承配合连接，轴承的材料选用铝铁青铜，减少阀杆与轴承间的摩擦系数。填料选用聚四氟乙烯，密封性良好，摩擦系数小。下阀杆采用端盖垫片密封。该种蝶阀与管道的连接有三种形式：即法兰连接、对焊连接、一端对焊连接一端法兰连接，如图7-54所示。(www.xing528.com)

图7-52 压水堆核电站冷凝器冷却系统用的蝶阀

1—阀杆 2—填料 3—滑动轴承 4—阀座密封圈 5—阀杆固定圆锥销 6—蝶板 7—阀体 8—端盖

该类蝶阀的介质为海水，其公称压力为PN6、公称尺寸为DN800～DN2600。

图7-53 阀座密封圈结构

1—阀体 2、4—衬橡胶 3—镶蒙乃尔合金 5—阀座密封圈

图7-54 蝶阀与管道连接方式

a）法兰连接 b）对焊连接 c）一端法兰连接，一端对焊连接 1—阀杆 2—填料 3—滑动轴承 4—阀座密封圈 5—阀杆固定圆锥销 6—蝶板 7—阀体