三偏心硬密封蝶阀的等强度密封设计和工艺改进

 1 概述

    三偏心硬密封蝶阀近几年发展很快，其密封圈从早期的多层结构发展到密封效果更好，使用寿命更长的整体式金属结构。

    2 结构特点

图1 整体密封圈结构的三偏心硬密封蝶阀

图2 多层密封圈

    三偏心蝶阀（图1）密封圈一般采用多层结构（图2，带夹层或不带夹层），其单层厚度仅2~3mm，从而具备了一定的弹性，但这种结构也存在缺陷。①多层之间不易实现紧密贴合。②由于硬密封蝶阀需要较大的力矩才能实现气泡级密封，而单层厚度较薄，虽然容易实现密封，但层与层之间容易发生翘曲。③虽然采用的是多层结构，但真正起密封作用的只有其中一层。因此，针对一些要求苛刻的工况，采用了整体密封圈结构。虽然整体密封圈在一定程度上降低了弹性，但提升了阀门的使用寿命，在循环动作上千次的情况下仍能保持较好的密封性能。

    3 受力分析

    从密封圈的受力分析（图3）可以看出，无论是多层密封圈，还是整体密封圈都存在密封圈周边受力不均和变形不均的问题，从而影响密封性。因为密封圈周边相对支承边伸出的长度不同（类似于悬臂长度不相等），即X1≠X2。另外，阀杆轴线径向偏心B的影响，在阀杆力矩的作用下，密封圈周边的密封力和产生的应力不等，有高压力区和低压力区，导致密封圈周边的变形不一致。这种沿周边不一致的变形，影响了阀门的密封效果。为了使低压力区域产生足够的密封比压，需要更大的力矩才能使阀门密封，但是加大力矩会导致高压力区域的比压超过密封面许用比压，导致阀门的密封性能逐步下降。

图3 密封圈受力不均