一、聚四氟乙烯蝶閥結構改進方案前言
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)，耐蝕性優異，性能穩定，不易老化，摩擦因數低(與其他工程塑料的動、靜摩擦因數僅為0.04)，易于成形，尺寸穩定，無污染，并且還可通過填充、添加適當材料以改善其綜合性能得到強度更好、摩擦因數更低的密封材料等優點，故廣泛適用于腐蝕性及易燃易爆介質管道中作為閥門密封件使用，特別是作為蝶閥的密封面。
傳統的橡膠密封蝶閥不能適應一些強酸強堿的腐蝕環境，也不能廣泛應用于石油、化工、環保等行業。為了解決這個問題，聚四氟乙烯被用來代替蝶閥上的橡膠。聚四氟乙烯優異的性能可以有效隔離介質和閥體，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。
氟襯里蝶閥以其優異的性能被廣泛應用于石油、化工、環保等領域。 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。隨著工業自動化進程的加快，為了使氟氣蝶閥適應自動化工業系統的要求，我們可以在氟氣蝶閥上安裝電動或氣動執行機構。 
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。
襯氟蝶閥是多有內襯氟塑料型蝶閥的總稱，當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襯型的蝶閥，而且都是采用氟塑料的內襯材料，閥門的結構特點同時線結構形式，且閥體都分為上下分體式，兩者在閥門性能和應用領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別主要在于外觀區別、耐溫區別以及成型工藝區別三大方面，其中：
1、襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的耐溫區別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的耐溫區別主要在于襯氟蝶閥可以在低于150℃的介質管道中進行使用，而襯四氟蝶閥對于環境溫度的要求相對高點，可以在低于180℃的介質管道中使用。
2、襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的外觀區別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的外觀區別主要在于閥門的內襯層的材料外觀上，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別
襯氟蝶閥和襯四氟蝶閥的成型工藝區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工藝，先將原料置于模具，經壓力機壓實后取出工件，放入燒結爐加溫燒結，成型后還需經過機床機加工才可完成配件的制作。
二、聚四氟乙烯蝶閥結構改進方案密封結構分析
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構，這種結構的特點是蝶板的回轉中心(即閥桿的中心)位于閥體的中心線和蝶板的密封截面上，關閉時蝶板的外圓密封面擠壓聚四氟乙烯閥座，使閥座產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，但這種密封結構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構； 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。
聚四氟乙烯蝶閥結構改進方案
針對中線型密封蝶閥這種結構的缺點，進行了設計改進，采用偏心結構閥門，如圖2所示，蝶板的回轉中心(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，關閉時蝶板的外圓密封面逐漸接近并擠壓閥座使閥座產生彈性變形，形成的彈性力作為密封比壓，確保密封。這種結構的優點是密封性能好，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，易產生變形和壓塌現象，有時甚至閥門天裝配調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，重則可能產生不可估量的損失。 
聚四氟乙烯蝶閥結構改進方案密封材質四氟乙烯(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合材料的閥門,其溫度范圍應符合閥門制造廠的推薦值。溫度范圍應按4.3 的規定標注在銘牌上。
2.2閥體的小壁厚應符合1.2 中列出的相應ASMEB16 標準。襯氟蝶閥設計在結構上應適合本身規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。這些截面應按ASMEB16.34 的要求設計。對于未列人ASME B16.34 表中閥體材料,其小壁厚應采用1.2 中列出的相應的ASME 標準。
2.2.2襯氟蝶閥結構長度列于表1和表2。這些尺寸是(a)經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蓋的起到法蘭密封作作用的非金屬內襯、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:當閥體內襯、村套或O形密封圈作為法蘭密封面使用時，除制造廠作特別規定外,將不再使用單獨的墊片。
2.2.3當閥門結構需要單獨的墊片時,為確定管法蘭間安裝的長度,應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按MSSSP-6的規定加工。 
聚四氟乙烯蝶閥結構改進方案
針對中線型密封蝶閥和偏心結構蝶閥的弊處，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成復合閥座作為密封結構，橡膠具有*的高彈性能，優異的抗疲勞強度，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，也節省了驅動裝置配置成本。下表就是在1.0M P a介質壓力下閥門啟閉力矩試驗數據。但這種結構的閥座制作工藝比較復雜，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的一些問題，總結經驗，繼續開發改進，目前，設計了三維偏心結構，如圖4所示，蝶板的回轉中心線(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，閥座回轉軸線與閥體通道軸線形成一個角度α 。這種結構的特點是，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，使用場合廣的優點，從圖中更可看出，這種結構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;采用三維偏心結構，在實際使用中具有越關越緊的功能，并能補償密封副的磨損和冷流。②由于采用偏心結構，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，故介質作用有助于密封。④密封圈上、下平面采用調整墊，調整過盈量方便。⑤根據使用場合的不同，將閥桿中心設計在閥門通道中心線上，實現真正意義上的雙面密封;但這時對傳動機構要求較高，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聯的，可以在一定的范圍內變化，選擇參數時主要是綜合考慮降低力矩，實現密封，不產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語
通過裝配、試驗以及總結用戶使用情況表明，三偏心結構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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