重慶交通大學(xué)《水工藝設(shè)備》課程論文學(xué)院河海學(xué)院專業(yè)給水排水工程學(xué)生姓名王松學(xué)位級(jí)別學(xué)士指導(dǎo)教師楊威2015年11月19日關(guān)于蝶閥設(shè)計(jì)與選用探討摘要：

根據(jù)現(xiàn)有的蝶閥使用情況和存在的問題，對(duì)蝶閥的設(shè)計(jì)作出了六方面的闡述，對(duì)選用的條件也作出了論述，對(duì)在設(shè)計(jì)和選用時(shí)需要注意什么問題提出了建議。

關(guān)鍵詞：蝶閥；設(shè)計(jì)；選用概述

在給水排水管道系統(tǒng)中，蝶閥在其中起著重要的作用。時(shí)代在進(jìn)步，技術(shù)在更新，對(duì)蝶閥的使用要求有了新的變化。在不同的工況下，對(duì)蝶閥的性能要求是不一樣的，因此，應(yīng)對(duì)不同工況，在鋼廠的冶金中，采用合適的材料、類型和連接方式來設(shè)計(jì)蝶閥。設(shè)計(jì)

2.1結(jié)構(gòu)。蝶閥中間的蝶板處在流體中間，當(dāng)流體流經(jīng)它的時(shí)候，它會(huì)對(duì)流體產(chǎn)生一定的阻力，在設(shè)計(jì)時(shí)就要充分考慮這個(gè)問題。一般的，當(dāng)?shù)y蝶板的直徑比較大的時(shí)候，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，蝶板的厚度與閥桿的直徑的大小關(guān)系需要控制在某個(gè)范圍內(nèi)，即厚度大小需要小于直徑的2.25倍，另外，蝶板上部能出現(xiàn)橫向筋。為減小蝶板給流體帶來的阻力，蝶板的進(jìn)、出水面應(yīng)設(shè)計(jì)成流線型的。用于固定的螺釘應(yīng)放置于蝶板內(nèi)部，避免螺釘給流體帶來阻力。有的設(shè)計(jì)公司將蝶板設(shè)計(jì)成鐵餅狀，為的就是盡可能的降低阻力，有的設(shè)計(jì)公司則把蝶板做得特別薄。從國(guó)內(nèi)和國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)中可以看出，流阻在蝶閥設(shè)計(jì)中算得上是一個(gè)很重要的指標(biāo)。

2.2\t"/1/_blank"橡膠密封圈。橡膠密封圈質(zhì)量的好壞也會(huì)影響到蝶閥的功能。橡膠密封圈使用壽命的長(zhǎng)短與橡膠質(zhì)量、密封面的寬度有關(guān)。一般建議采用優(yōu)質(zhì)的橡膠來制作橡膠密封圈，在制造過程中要嚴(yán)格控制溫度和時(shí)間，不能隨意改變制造流程，以避免橡膠密封圈出現(xiàn)老化和開裂的現(xiàn)象。當(dāng)橡膠密封圈的寬度與對(duì)應(yīng)的金屬面寬度尺寸不在合理范圍內(nèi)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)\t"/1/_blank"密封性差，\t"/1/_blank"密封圈進(jìn)入密封面很不方便的情況。另外，還要注意橡膠密封圈與密封面、蝶板之間的形位公差、精度、粗糙度等，只有在合理的配合情況下，才能使密封圈的使用壽命較長(zhǎng)。

2.3剛度。保證蝶閥、蝶板的連接剛度是十分必要的，影響剛度的因素主要有4個(gè)。第一個(gè)，閥軸尺寸。當(dāng)閥軸的尺寸小于某個(gè)值的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)剛度不足的情況，影響到\t"/1/_blank"密封的效果。由軸的剛度公式可以知道，彈性模量對(duì)軸的剛性影響不大，影響較大的是慣性矩，這個(gè)參數(shù)與軸的橫截面尺寸形狀和大小有關(guān)。另外，還要考慮軸上的扭矩大小，因此設(shè)計(jì)的時(shí)候綜合考慮。第二個(gè)，軸孔的配合。以前的規(guī)定是要求蝶閥軸是一根貫穿的軸，后來的標(biāo)準(zhǔn)改為了可分段的軸。軸的間隙一般根據(jù)口徑的大小得出，有一個(gè)合理的范圍值，在取值的時(shí)候要考慮盡量避免和減小軸可能出現(xiàn)的彎曲或變形。第三個(gè)，蝶板結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)蝶板的時(shí)候，要充分利用結(jié)構(gòu)提高剛度，采用平板形、鍋形或者桁架形，目的就是一個(gè)，增大慣性矩、加強(qiáng)剛度。第四個(gè)，閥體結(jié)構(gòu)。對(duì)于直徑較大的蝶閥，可以加設(shè)圈筋或?筋，提高穩(wěn)定性。U形筋能較好的提高剛度，但就目前的制造工藝來說，其工藝性不是很好。

2.4自潤(rùn)滑軸承。軸承是傳動(dòng)的重要零件，需要承受較大的壓力，優(yōu)質(zhì)的\t"/1/_blank"軸承能很好的勝任傳動(dòng)的工作。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的軸承比較笨重，在傳遞能量的時(shí)候自己本身也會(huì)消耗不少的能量，相比之下，國(guó)外的軸承支座工藝比較精良，容易旋轉(zhuǎn)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)的力度較小。另外，在加工精度上，國(guó)產(chǎn)的軸承也稍微遜色一些。另外，軸承材料的潤(rùn)滑性也是非常關(guān)鍵的。一般，蝶閥中采用的軸承都是自潤(rùn)滑軸承，需要采用自潤(rùn)滑材料實(shí)現(xiàn)減磨潤(rùn)滑的效果。加設(shè)軸套不僅可以防止閥體出現(xiàn)生銹和膠合的情況，還能在一定程度上增加剛度。

2.5軸與蝶板的連接。在這兩個(gè)的連接方式上有一定的講究。一般直徑較小的蝶閥中，多數(shù)采用鍵或花鍵的方式進(jìn)行連接，也可以采用其他的連接方式；對(duì)于直徑較大的蝶閥，采用鍵或錐銷的方式進(jìn)行連接比較好。在使用過一段時(shí)間后會(huì)發(fā)現(xiàn)接銷有破損的現(xiàn)象發(fā)生，這說明在制造初期就存在一些問題，例如精度不足、誤差較大、配合不合理等。

2.6結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度。蝶閥的長(zhǎng)度因適中，不能因?yàn)榻鼛啄晁慕Y(jié)構(gòu)趨勢(shì)是縮短，就盲目跟風(fēng)。采用太短的結(jié)構(gòu)會(huì)降低強(qiáng)度，不利于蝶閥的使用。因此國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)對(duì)長(zhǎng)度做了下限要求。對(duì)于采用脆性材料\t"/1/_blank"鑄鋼制造的\t"/1/_blank"閥門，其結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度需要長(zhǎng)一些。

3.選用

3.1類型。蝶閥根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可以分為很多類，包括單偏心、斜板式、中線型、雙偏心和三偏心等。按結(jié)構(gòu)形式分類：(1)中心密封蝶閥(2)單偏心密封蝶閥(3)雙偏心密封蝶閥(4)三偏心密封蝶閥。2．按密封面材質(zhì)分類：(1)軟密封蝶閥。1)密封副由非金屬軟質(zhì)材料對(duì)非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。2)密封副由金屬硬質(zhì)材料對(duì)非金屬軟質(zhì)材料構(gòu)成。(2)金屬硬密封蝶閥。密封副由金屬硬質(zhì)材料對(duì)金屬硬質(zhì)材料構(gòu)成。3．按密封形式分類(1)強(qiáng)制密封蝶閥1)彈性密封蝶閥。密封比壓由閥門關(guān)閉時(shí)閥板擠壓閥座，閥座或閥板的彈性產(chǎn)生2)外加轉(zhuǎn)矩密封蝶閥。密封比壓由外加于閥門軸上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生(2)充壓密封蝶閥。密封比壓由閥座或閥板上的彈件密封元件充壓產(chǎn)生(3)自動(dòng)密封蝶閥。密封比壓由介質(zhì)壓力自動(dòng)產(chǎn)生。按工作壓力分類(1)真空蝶閥。工作壓力低于標(biāo)堆大氣歷的蝶閥。(2)低壓蝶閥。公稱壓力PN＜1．6MPa的蝶閥。(3)中壓蝶閥。公稱壓力PN為2．5--6．4MPa的蝶閥。(4)高壓蝶閥。公稱壓力PN為10。0--80．0MPa的蝶閥。(5)超高壓蝶閥。公稱壓力PN＞100MPa的蝶閥。5．按工作溫度分類(1)高溫蝶閥。t＞450C的蝶閥(2)中溫蝶閥。120C＜t＜450C的蝶閥(3)常溫蝶閥。一40C＜t<；120C的蝶閥(4)低溫蝶閥。一100＜t＜一40C的蝶閥(5)超低溫蝶閥。t＜一100C的蝶閥6．按連接方式分類(1)對(duì)夾式蝶閥。(2)法蘭式蝶閥。(3)支耳式蝶閥。(4)焊接式蝶閥。一般，當(dāng)流體流經(jīng)蝶板的時(shí)候，流體會(huì)對(duì)蝶板產(chǎn)生壓力，并作用在閥軸和\t"/1/_blank"軸承上。要想保證蝶閥的穩(wěn)定性和剛度，就需要增加閥軸的直徑和蝶板的厚度。最近幾年，通過不斷改善產(chǎn)生了軟密封閘閥，它能避免泥沙沉積的問題，同時(shí)它的設(shè)計(jì)使得它的流阻比較小，維修方便，能在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行維修，因此，在中小口徑上應(yīng)用十分廣泛。

3.2\t"/1/_blank"密封副。冶金上的金屬密封蝶閥一般性能比較好，可以在較高溫度下密封較好的使用較長(zhǎng)時(shí)間，不易被撕裂，能承受較大的壓力，算得上是工程系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位。，采用優(yōu)良的\t"/1/_blank"橡膠制成軟密封蝶閥，加上制造工藝比較優(yōu)良的話，可以做成比較好的\t"/1/_blank"密封圈。但不可避免的是，凡是橡膠都會(huì)出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，能做的就是盡量延緩橡膠老化。用于中溫中壓的條件下的蝶閥通?？梢圆捎媒饘倜芊獾y，因?yàn)樗姆€(wěn)定性好，使用壽命較長(zhǎng)。對(duì)于常溫水的閥門，一般對(duì)蝶閥的要求不高，采用軟密封閥的效果比較好。一般口徑較大的\t"/1/_blank"蝶閥，在橡膠質(zhì)量較好的情況下，主要還是采用橡膠制成的橡膠座蝶閥的比較多。

4.工作原理蝶閥是用圓形蝶板作啟閉件并隨閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)來開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)流體通道的一種閥門。蝶閥的蝶板安裝于管道的直徑方向。在蝶閥閥體圓柱形通道內(nèi)，圓盤形蝶板繞著軸線旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為0°~90°之間，旋轉(zhuǎn)到90°時(shí)，閥門則牌全開狀態(tài)。蝶閥的開度與流量之間的關(guān)系，基本上呈線性比例變化。如果用于控制流量，其流量特性與配管的流阻也有密切關(guān)系，如兩條管道安裝閥門口徑、形式等全相同，而管道損失系數(shù)不同，閥門的流量差別也會(huì)很大。如果閥門處于節(jié)流幅度較大狀態(tài)，閥板的背面容易發(fā)生氣蝕，有損壞閥門的可能，一般均在15°外使用。蝶閥處于中開度時(shí)，閥體與蝶板前端形成的開口形狀以閥軸為中心，兩側(cè)形成完成不同的狀態(tài)，一側(cè)的蝶板前端順流水方向而動(dòng)，另一側(cè)逆流水方向而動(dòng)，因此，一側(cè)閥體與閥板形成似噴嘴形開口，另一側(cè)類似節(jié)流孔形開口，噴嘴側(cè)比節(jié)流側(cè)流速快的多，而節(jié)流側(cè)閥門下面會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，往往會(huì)出現(xiàn)橡膠密封件脫落。蝶閥操作力矩，因開度及閥門啟閉方向不同其值各異，臥式蝶閥，特別是大口徑閥，由于水深，閥軸上、下水頭差所產(chǎn)生的力矩也不容忽視。另外，閥門進(jìn)口側(cè)裝置彎頭時(shí)，形成偏流，力矩會(huì)有增加。閥門處于中間開度時(shí)，由于水流動(dòng)力矩起作用，操作機(jī)構(gòu)需要自鎖。蝶閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只由少數(shù)幾個(gè)零件組成，材料耗用??；體積小、重量輕、安裝尺寸小，驅(qū)動(dòng)力矩小，操作簡(jiǎn)便、迅速，只需旋轉(zhuǎn)90°即可快速啟閉；并且還同時(shí)具有良好的流量調(diào)節(jié)功能和關(guān)閉密封特性，在大中口徑、中低壓力的使用領(lǐng)域，蝶閥是主導(dǎo)的閥門形式。蝶閥處于完全開啟位置時(shí)，蝶板厚度是介質(zhì)流經(jīng)閥體時(shí)唯一的阻力，因此通過該閥門所產(chǎn)生的壓力降很小，故具有較好的流量控制特性。蝶閥有彈密封和金屬的密封兩種密封型式。彈性密封閥門，密封圈可以鑲嵌在閥體上或附在蝶板周邊。一般密封座的壽命在正常情況下，橡膠15年-20年，金屬的80年-90年。但如何正確選用則要根據(jù)工況要求。橡膠密封蝶閥缺點(diǎn)是作節(jié)流使用時(shí)，由于使用不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生氣蝕，使橡膠座剝落、損傷等情況發(fā)生。為此，現(xiàn)在國(guó)際上又開發(fā)金屬密封蝶閥，氣蝕區(qū)減小，近幾年我國(guó)也開發(fā)了金屬密封蝶閥，在日本近年來還開發(fā)耐氣蝕、低振動(dòng)、低噪聲的梳齒形蝶閥。采用金屬密封的閥門一般比彈性密封的閥門壽命長(zhǎng)，但很難做到完全密封。金屬密封能適應(yīng)較高的工作溫度，彈性密封則具有受溫度限制的缺陷。如果要求蝶閥作為流量控制使用，主要的是正確選擇閥門的尺寸和類型。蝶閥的結(jié)構(gòu)原理尤其適合制作大口徑閥門。蝶閥不僅在石油、煤氣、化工、水處理等一般工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，而且還應(yīng)用于熱電站的冷卻水