三偏心蝶阀蝶板性能分析

三偏心蝶阀蝶板的空间结构较为复杂,蝶板的力及位移分布情况直接影响到蝶阀的密封以及阀门的启闭。如果蝶板的变形不合理,则会直接影响阀门的密封效果,导致泄露,还有可能发生自锁等情况。

三偏心蝶阀结构分析

三偏心蝶阀的密封副通常为斜锥面,其结构如图1所示。图中的蝶板为斜切圆锥所得,O点为参照坐标系原点,O′点为偏心蝶板回转中心,圆锥半角为β,三个偏心分别为:圆锥轴线x′与流道中心线x的角度偏心α、偏心蝶板回转中心O′与流道中心线x轴的径向偏心α以及偏心蝶板回转.中心O′与蝶板中面的轴向偏心e。角度γ为蝶板密封面与流道中心线x轴的夹角,该角度沿着密封面旋转的方位不断变化,在图中蝶板上下两端的γ角分别为γ1和γ2。

三偏心蝶板结构分析

在工况下,介质压力以及阀杆施加的闭合扭矩对蝶板共同作用,蝶板边缘密封面的支持使蝶板受力达到平衡,阀杆对蝶板也有一定的支撑作用,能抵消一部分介质的压力。三偏心蝶阀中的介质流向分为正流和逆流,介质逆流时,介质压力与阀杆的扭矩会相互削弱,使得蝶板的受力减小;而当介质正流时(沿x轴的正方向　),　介质压力与阀杆的扭矩会相互叠加,增大了蝶板的受力。所以,应取介质正流时的工况,对蝶板进行分析。

三偏心蝶板受力分析

在正流状态下,蝶板受介质力、阀杆作用力及密封面支撑力的共同作用。蝶板边缘的支持力与形变分布直接影响蝶板密封和启闭性能,所以将对蝶板的力学模型进行适当的简化,对蝶板边缘进行重点分析。如图2所示,蝶板椭圆绕回转中心y′轴旋转,受介质压力和阀杆扭矩的共同作用,与密封面(简化为椭圆线)的支撑力达到平衡。阀杆与蝶板连接部位取在离密封面较远的中心部位,使其对密封面的刚度影响减小。蝶板连接部位的受力可以忽略,重点研究椭圆面上的介质压力与阀杆扭矩的叠加,对作用在密封面上压力的影响。

三偏心蝶板为板状结构,对其中间部位可按照平板问题进行分析。但蝶板边缘空间结构较复杂,边缘上的应力和变形分布对蝶阀的性能影响很大,密封面的贴合程度,启闭时是否顺利都与蝶板边缘的力位移分布有关系。本文以蝶板边缘为分析的重点,对蝶板的荷载情况进行了推导和计算。