一、聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進方案前言
由于聚四氟乙烯具有適用溫度范圍廣(-180~250℃)，耐壓高(-0.1~6.4M P a)，耐蝕性優(yōu)異，性能穩(wěn)定，不易老化，摩擦因數(shù)低(與其他工程塑料的動、靜摩擦因數(shù)僅為0.04)，易于成形，尺寸穩(wěn)定，無污染，并且還可通過填充、添加適當(dāng)材料以改善其綜合性能得到強度更好、摩擦因數(shù)更低的密封材料等優(yōu)點，故廣泛適用于腐蝕性及易燃易爆介質(zhì)管道中作為閥門密封件使用，特別是作為蝶閥的密封面。
傳統(tǒng)的橡膠密封蝶閥不能適應(yīng)一些強酸強堿的腐蝕環(huán)境，也不能廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等行業(yè)。為了解決這個問題，聚四氟乙烯被用來代替蝶閥上的橡膠。聚四氟乙烯優(yōu)異的性能可以有效隔離介質(zhì)和閥體，達到防腐的目的。這是我們在這篇文章中想討論的氟襯里蝶閥。
氟襯里蝶閥以其優(yōu)異的性能被廣泛應(yīng)用于石油、化工、環(huán)保等領(lǐng)域。 在常溫常壓條件下，襯氟蝶閥具有較高的性價比，可替代不銹鋼閥體蝶閥使用。隨著工業(yè)自動化進程的加快，為了使氟氣蝶閥適應(yīng)自動化工業(yè)系統(tǒng)的要求，我們可以在氟氣蝶閥上安裝電動或氣動執(zhí)行機構(gòu)。 
襯氟蝶閥型號說明 像其他類型的蝶閥一樣，氟襯里蝶閥也有許多類型的分類，對應(yīng)于不同的型號。氟襯里蝶閥常用的連接方式有圓片型和法蘭型。常見的驅(qū)動形式包括手柄、渦輪、氣動和電動。常見的閥體材料包括灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳鋼和不銹鋼。另外，由于襯氟蝶閥的密封面由聚四氟乙烯制成，蝶閥的工作壓力≤1.6Mpa，下面是一個分析襯氟蝶閥類型的例子。
襯氟蝶閥是多有內(nèi)襯氟塑料型蝶閥的總稱，當(dāng)然這里面也包括了襯四氟蝶閥，但是很多人還是會將他們分開來進行比較，這兩種閥門的共同點就是同時內(nèi)襯型的蝶閥，而且都是采用氟塑料的內(nèi)襯材料，閥門的結(jié)構(gòu)特點同時線結(jié)構(gòu)形式，且閥體都分為上下分體式，兩者在閥門性能和應(yīng)用領(lǐng)域中也有很多相似之處，都是耐腐蝕的閥門。
而襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的區(qū)別主要在于外觀區(qū)別、耐溫區(qū)別以及成型工藝區(qū)別三大方面，其中：
1、襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的耐溫區(qū)別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的耐溫區(qū)別主要在于襯氟蝶閥可以在低于150℃的介質(zhì)管道中進行使用，而襯四氟蝶閥對于環(huán)境溫度的要求相對高點，可以在低于180℃的介質(zhì)管道中使用。
2、襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的外觀區(qū)別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的外觀區(qū)別主要在于閥門的內(nèi)襯層的材料外觀上，其中，襯氟蝶閥主要采用的是F46在成型后呈半透明狀，而襯四氟蝶閥則是采用F4(聚四氟乙烯)，主要呈乳白色，也有改性的聚四氟乙烯呈黑色。
3、襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的成型工藝區(qū)別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的成型工藝區(qū)別主要在于襯氟蝶閥采用的是熱熔工藝，將原料置于模具中，連同模具一起進入高溫爐中一起加溫，待原料加熱至熔后取出模具在壓力機下一次壓制成型；而襯四氟蝶閥則是采用低壓燒結(jié)工藝，先將原料置于模具，經(jīng)壓力機壓實后取出工件，放入燒結(jié)爐加溫?zé)Y(jié)，成型后還需經(jīng)過機床機加工才可完成配件的制作。
二、聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進方案密封結(jié)構(gòu)分析
在蝶閥上，聚四氟乙烯常作為密封圈使用。如圖1所示，為普遍采用的中線型密封蝶閥全襯聚四氟乙烯的一種結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點是蝶板的回轉(zhuǎn)中心(即閥桿的中心)位于閥體的中心線和蝶板的密封截面上，關(guān)閉時蝶板的外圓密封面擠壓聚四氟乙烯閥座，使閥座產(chǎn)生彈性變形而形成彈性力作為密封比壓，從而保證蝶閥的密封，但這種密封結(jié)構(gòu)要求蝶閥軸頭與蝶板密封面配合處的過盈量較大(單邊達0.5～1m m)，并且閥座的成本高，制作困難，不適用于大口徑閥門。
D371F-16C襯氟蝶閥 d代表蝶閥； 3表示驅(qū)動形式為渦輪； 7表示連接模式是晶片類型； 1表示蝶閥為中心線結(jié)構(gòu)； f表示密封面材料為聚四氟乙烯材料； 16指工作壓力16公斤； c表示閥體由碳鋼制成。
聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進方案
針對中線型密封蝶閥這種結(jié)構(gòu)的缺點，進行了設(shè)計改進，采用偏心結(jié)構(gòu)閥門，如圖2所示，蝶板的回轉(zhuǎn)中心(即閥桿的中心)位于閥體的中心線上，且與蝶板密封截面形成一個偏置尺寸a，使蝶板與閥座上的密封面形成一個完整的圓，加工時易保證蝶板與閥座的表面粗糙度，關(guān)閉時蝶板的外圓密封面逐漸接近并擠壓閥座使閥座產(chǎn)生彈性變形，形成的彈性力作為密封比壓，確保密封。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是密封性能好，在密封面上施加較小的載荷即可達到密封要求，密封面無摩擦，閥開時能快速脫離密封面，并且制造工藝簡單，啟閉力矩小，操作輕便，且密封圈和蝶板等零件加工、制造方便。但由于聚四氟乙烯在載荷作用下有冷流傾向，易產(chǎn)生變形和壓塌現(xiàn)象，有時甚至閥門天裝配調(diào)試好后到第二天便由于冷流嚴重而使密封面過盈量減小或消失，導(dǎo)致密封性能下降。在實際使用中，輕則造成能源浪費，重則可能產(chǎn)生不可估量的損失。 
聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進方案密封材質(zhì)四氟乙烯(TFE)和增強四氟乙烯(RTFE)
閥座的小額定值在表3 中列出。對于未列人表3 的密封材料,其閥座額定值需經(jīng)買方與制造廠商定。
配有襯里、封膠、彈性密封材料或這些性能復(fù)合材料的閥門,其溫度范圍應(yīng)符合閥門制造廠的推薦值。溫度范圍應(yīng)按4.3 的規(guī)定標注在銘牌上。
2.2閥體的小壁厚應(yīng)符合1.2 中列出的相應(yīng)ASMEB16 標準。襯氟蝶閥設(shè)計在結(jié)構(gòu)上應(yīng)適合本身規(guī)定的壓力和溫度范圍,閥體中軸孔和相鄰的螺栓孔之間局部截面減薄可能必需對其加以考慮。這些截面應(yīng)按ASMEB16.34 的要求設(shè)計。對于未列人ASME B16.34 表中閥體材料,其小壁厚應(yīng)采用1.2 中列出的相應(yīng)的ASME 標準。
2.2.2襯氟蝶閥結(jié)構(gòu)長度列于表1和表2。這些尺寸是(a)經(jīng)壓縮或安裝的閥門尺寸,這些閥門使用自閥體接觸面伸出或復(fù)蓋的起到法蘭密封作作用的非金屬內(nèi)襯、襯套或輔助密封墊,或是(b)閥門金屬對金屬的連接尺寸,這些閥門不使用那些非金屬元件。
注:當(dāng)閥體內(nèi)襯、村套或O形密封圈作為法蘭密封面使用時，除制造廠作特別規(guī)定外,將不再使用單獨的墊片。
2.2.3當(dāng)閥門結(jié)構(gòu)需要單獨的墊片時,為確定管法蘭間安裝的長度,應(yīng)把安裝墊片厚度加到表1和表2 列出的尺寸上。
2.2.4需要單獨墊片的鑄鐵、球墨鑄鐵和青銅閥門的閥體連接面應(yīng)按MSSSP-6的規(guī)定加工。 
聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進方案
針對中線型密封蝶閥和偏心結(jié)構(gòu)蝶閥的弊處，采用改進閥座的中線型蝶閥，如圖3所示，即采用四氟乙烯及橡膠構(gòu)成復(fù)合閥座作為密封結(jié)構(gòu)，橡膠具有*的高彈性能，優(yōu)異的抗疲勞強度，因這種彈性密封副其特點在于閥座的彈性由橡膠提供并利用聚四氟乙烯的摩擦因數(shù)低，不易磨損，不易老化等特性，特別是同等工況下閥門操作力矩比普通聚四氟乙烯密封圈要小好多，從而不僅使蝶閥的壽命得以提高，也節(jié)省了驅(qū)動裝置配置成本。下表就是在1.0M P a介質(zhì)壓力下閥門啟閉力矩試驗數(shù)據(jù)。但這種結(jié)構(gòu)的閥座制作工藝比較復(fù)雜，特別是不適合于制作大口徑蝶閥。 
針對原有聚四氟乙烯密封閥門在使用中出現(xiàn)的一些問題，總結(jié)經(jīng)驗，繼續(xù)開發(fā)改進，目前，設(shè)計了三維偏心結(jié)構(gòu)，如圖4所示，蝶板的回轉(zhuǎn)中心線(即閥桿的中心線)與蝶板密封截面形成一個偏置尺寸a，且與閥體通道軸線偏置尺寸b，閥座回轉(zhuǎn)軸線與閥體通道軸線形成一個角度α 。這種結(jié)構(gòu)的特點是，保留了普通聚四氟乙烯閥門耐磨性能好，密封可靠，操作輕便，使用場合廣的優(yōu)點，從圖中更可看出，這種結(jié)構(gòu)的蝶板與密封圈和普通聚四氟乙烯閥門的密封有所不同：①密封副采用錐體的一部分，密封更可靠;采用三維偏心結(jié)構(gòu)，在實際使用中具有越關(guān)越緊的功能，并能補償密封副的磨損和冷流。②由于采用偏心結(jié)構(gòu)，啟閉過程中蝶板從密封面上離開后，便不再與密封圈接觸，避免摩擦，減少磨損，也減輕了啟閉力矩。③采用偏置式閥桿，故介質(zhì)作用有助于密封。④密封圈上、下平面采用調(diào)整墊，調(diào)整過盈量方便。⑤根據(jù)使用場合的不同，將閥桿中心設(shè)計在閥門通道中心線上，實現(xiàn)真正意義上的雙面密封;但這時對傳動機構(gòu)要求較高，傳動件之間配合精度要高。
三偏心蝶閥的三個偏心量對密封的影響是相互關(guān)聯(lián)的，可以在一定的范圍內(nèi)變化，選擇參數(shù)時主要是綜合考慮降低力矩，實現(xiàn)密封，不產(chǎn)生干涉和更好的反向承壓能力等各個方面，三偏心蝶閥的各個偏心參數(shù)的選擇是一個比較繁瑣的過程，工作量較大，下面簡單介紹一下三偏心位置的確定。從圖中得出密封圓錐的底半徑R(位于閥座的大端)和密封圓錐的高度Hk為R=Acos( θ-α )，Hk=R/tanθ。
三、聚四氟乙烯蝶閥改進方案結(jié)語
通過裝配、試驗以及總結(jié)用戶使用情況表明，三偏心結(jié)構(gòu)的聚四氟乙烯閥門在使用壽命、使用性能等方面比普通聚四氟乙烯閥門有了很大的提高，并且適合使用要求越來越高的場合，所以，三偏心聚四氟乙烯閥門必將獲得更大的市場。
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