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不锈钢三偏心硬密封蝶阀干涉设计新方法
 
   一、前言
        蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的新型阀门产品,已在石油、化工、冶金及水电等许多领域中得到极为广泛的应用。三偏心多层次硬密封蝶阀是应用zui为广泛的一种蝶阀,其中的三偏心主要是指轴向偏心H,径向偏心F和角偏心α(如图1所示)。该阀开关力矩的大小、密封性能的好坏及使用周期的长短除与三偏心的结构有关外,主要还取决于蝶板密封圈与阀座是否干涉及干涉量的大小。而是否干涉及干涉量的大小直接由这三个偏心量来决定。因此,在确定这三个偏心值后,检查密封圈在整个开关过程中与阀座的干涉与否及干涉量的大小极为重要,是整个设计过程中的核心。


        二、三偏心硬密封蝶阀的干涉检查
        传统三偏心硬密封蝶阀的干涉检查都是采用三维建模的方式进行,工程量大,耗时长,修改烦琐、复杂,增加了设计困难、周期及成本。现通过CAD二维制图的简易方法来介绍一种全新的简单、易懂、方便和实用性强的干涉检查方法。
        1.确定蝶板密封圈与阀座密封圈的空间轨迹
        将密封面进行理论分层,可以认为是有无数层叠合而成,那么,通过数学模型分析,可以认为每一层都是这样形成的:在一定斜度的圆锥面上与相对水平面具有一定角度的面相交形成的椭圆形曲线,每一层的椭圆线叠加在一起组合成密封面。如图2所示,以很直观的数学模型表达密封面的形成原理。以型号为D343SH-16CDN600的三偏心硬密封蝶阀为例,进行密封面干涉设计的说明。
        (1)确定椭圆形曲线的短轴和长轴
        将蝶板密封圈的密封面和阀座密封面建立数学模型,如图2所示,圆锥体斜度为9°(即车刀以向下9°的方向加工蝶板密封面),夹具斜度板平面与水平面角度也为9°,用CAD作图法量出蝶板密封圈和阀座密封圈的短轴和长轴部分的长度。


        (2)画密封面的椭圆曲线
        在与图1同样的数学模型中分别以阀座前轴、阀座中轴、阀座背轴、密封圈前轴、密封圈中轴和密封圈背轴为中心,以图2中与之对应的短轴与长轴为尺寸建立椭圆形曲线,这里以阀座前轴与密封圈前轴为中心建立的椭圆线为例进行示范,如图3所示。


        2.干涉检查
        以图3为基础,将蝶板密封圈连同前轴椭圆线以阀杆轴为中心,分别旋转15°、30°、60°和90°,在这几种情况下分别检查密封面前轴为中心的椭圆与以阀座前轴为中心的椭圆的干涉情况。
        如图4所示,密封圈以阀杆轴为中心旋转15°阀座前轴与密封圈前轴相交于O点,以O点为起点,分别画垂直于阀座前轴的OC线和垂直于密封圈前轴的OE线,OC线的长度B和OE线的长度A分别代表两椭圆线在相交位置的阀座前轴的宽度和密封圈前轴的宽度,如果B>A,则表示没有干涉。用CAD工具在图4中测量出B=274.91mm>A=274.09mm,因此在该位置时,密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。


        同理,如图5所示,密封圈以阀杆为中心旋转30°,测得B=275.59mm>A=274.46mm,表示在该位置时,密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。


        同理,如图6所示,密封圈以阀杆为中心旋转60°,测得B=274.81mm>A=272.9mm,表示在该位置时,密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。


        同理,如图7所示,密封圈以阀杆为中心旋转90°,测得B=271.76mm>A=268.74mm,表示在该位置时,密封圈前轴所在密封面椭圆线和阀座前轴所在密封面椭圆线无干涉。


        从以上可以看出,密封圈在整个开关过程中,密封圈前轴所在的椭圆与阀座前轴所在的椭圆无干涉,同理可以分别对蝶板密封圈前轴与阀座中轴、阀座后轴;蝶板密封圈中轴与阀座前轴、阀座中轴、阀座后轴;蝶板密封圈后轴与阀座前轴、阀座中轴、阀座后轴进行干涉检查,通常上说就是把密封圈分成三层,阀座也分成三层,在密封圈开关过程中检查每层之间的干涉情况。这样就覆盖了蝶板密封圈在开关全过程中与阀座密封面的干涉情况。
        三、结语
        通过以型号为D343SH-16CDN600为例进行干涉检查说明,上述方法对干涉的检查非常简单、方便、实用。具有很好的借鉴价值。

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