三偏心蝶閥的基本結構特點是閥桿位置決定了軸向和徑向兩個偏心,形成蝶板錐體的傾斜度決定了另一個角偏心。在設計三偏心蝶閥時要合理的設計各個參數值避免發(fā)生干涉現象。本文將定性的分析三偏心蝶閥的結構參數變化對干涉現象的影響。

在閥門全關狀態(tài)下蝶板與閥座兩密封面*接觸,處處貼合。將蝶板繞回轉軸線旋轉一定角度,如果旋轉過程無干涉發(fā)生,則閥門通過干涉檢驗。設P為蝶板密封表面上任意一點,由于P點繞回轉軸線旋轉的軌跡為圓,過P點且垂直回轉軸線的平面M截交閥座密封表面,所得曲線在x∈[e-b/2,e+b/2]內為雙曲線的一支或一支的兩部分。如果在旋轉過程中圓的軌跡在密封面寬度范圍內始終在雙曲線軌跡的內部,則表示蝶板密封面不會與閥座密封面發(fā)生干涉,如果在旋轉過程中圓的軌跡在密封面寬度范圍內在雙曲線軌跡的外部,則蝶板密封面將與閥座密封面發(fā)生干涉。
利用序可得出部分參數不發(fā)生干涉的范圍。以DN=200mm,PN=215MPa的蝶閥為例進行分析。
從蝶板不發(fā)生干涉的角度分析,得出如下結論。①隨著a的增加δ先減后直線增加,為了不使閥門產生干涉現象,應選擇較大的a值。②隨著e的增加δ近似呈直線下降,因此e一般取zui小值附近的值。③隨著b的增加δ減小,因此b的取值一般不宜過大。④隨著α的增加δ先增后減,α應選擇拐點附近的值。⑤隨著β的增加δ近似呈直線增加,因此β應選擇較大值。
在三偏心蝶閥各個參數的確定過程中很多參數只能確定一定的范圍,在參數的合理化選擇的過程中主要考慮的因素有密封、力矩和干涉以及閥門結構等幾方面的問題。在參數確定過程中可以利用本文的方法來驗證參數不發(fā)生干涉的范圍,然后再根據閥門結構設計的其他要求對參數進行選擇,這樣在閥門產品設計過程中使得干涉檢驗變得更加方便,提高產品設計的效率。

特點
三偏心蝶閥，被廣泛用于介質溫度≤425℃的冶金 、電力、石油化工、以及給排水和市政建設等工業(yè)管道上，作調節(jié)流量和載斷流體使用。材質分為：鑄鐵、鑄鋼、不銹鋼，其主要特點有：
API 規(guī)格
*、 API609 已事實上成為工業(yè)重要管線上用閥門的規(guī)格。而 Tritec 則全面嚴格按照 API609 規(guī)格的 1997 年版設計、制造。更可貴的是、 Tritec 的基本設計不僅僅局限于 API 一個規(guī)格、 BS5155 ANSI B 16.34 、 ASME SEC VIII 等各大規(guī)格都能對應、這保證了 Tritec 在所有的工業(yè)領域都有用武之地。
雙重安全構造
Tritec 嚴格按照 API609 的規(guī)格要求、為防止因受流體壓力、溫度的影響而引起的蝶板變形、閥桿錯位、密封面咬合、在蝶板上下側分別裝有兩個各自獨立的止推環(huán)、從而保證了閥門在任何工況下的正常工作;
同時、為防止未知原因所引起的閥桿破損、飛出而造成的突發(fā)事故、在閥門下端內外兩處設計了各自獨立的閥桿飛出防止機構、這也從側面保證了 Tritec 的壓力等級可以做到高達 2500 磅級。
無死區(qū)設計
Tritec 在設計過程中、特別考慮了在調控領域中的應用問題、充分利用三偏心蝶閥的密封原理、做到了閥門開關時蝶板不刮擦閥座、閥桿的扭矩通過蝶板直接傳遞至密封面、也就是說蝶板與閥座間幾乎無磨擦現象發(fā)生、從而杜絕了打開普通閥門時所常見的跳躍現象、*了閥門的低開度范圍內因磨擦等各種不安定因素所造成的調控不能現象、即*了死區(qū)（不感帶）、這意味著 Tritec 幾乎可以從 0 開度開始即進入可調控區(qū)域、直至 90 開度、其正常調控比是一般蝶閥的 2 倍以上、調控比zui高可高達 100:1 以上。這為 Tritec 作為調控閥使用創(chuàng)造了良好的條件、特別是在大口徑時、截止閥的成本*、另外、截止閥無法實現零泄漏、在需要緊急關斷的工況中、必須在截止閥的旁側加裝關斷閥、而 Tritec 集調控與關斷于一身、其經濟效益是極其可觀的。
本體閥座構造
三偏心蝶閥的閥座安裝構造有兩種、大多數是為圖方便而安裝在蝶板上、但 Tritec 則采用了本體閥座構造、將閥座安裝在本體上。其優(yōu)點是與蝶板閥座相比、大大減少了閥座直接接觸介質的機會、從而降低了閥座受沖蝕的程度、延長了閥座的使用壽命。
薄層片閥座結構
Tritec 的閥座由不銹鋼薄片與石墨薄片層疊而成、這種結構可以有效地防止介質中的微小固形物的影響和熱膨脹所可能引起的密封面咬合、即使出現微小的損傷、也不會產生泄漏、而這在對雙偏心蝶閥或其它三偏心蝶閥來說是不可想像的。
可更換式密封副
Tritec 的密封副可謂獨樹一幟、不但本體閥座可以更換、而且由于蝶板密封面與蝶板是獨立的、蝶板密封面可也可以更換、也就是說當蝶板密封面受損時、不必再興師動眾地運回制造廠或大舉分解閥門、只需調換蝶板密封面即可、這不但大大降低了保養(yǎng)成本、還大大減少了維修工時和檢修強度與難度。
均衡固定結構
從三偏心蝶閥的密封面形狀特點出發(fā)、 Tritec 的密封副固定方式采用了螺栓橢圓形分布固定、不但定位、而且還使每個螺栓都均衡受力、杜絕了因應力分布不均而產生的密封副松動、泄漏。

構造
本質耐火結構
很多閥門都聲稱具有耐火構造、但其中極大部分閥門為了減少泄漏量而采用了軟硬雙重閥座構造、其實這很危險。因為火災時軟密封閥座的不*燃燒會使金屬支持閥座產生應力、溫差變形、從而導致耐火機能失靈。所以、當前歐美正在逐漸排除這類名不副實的耐火閥。 Tritrc 因為是零泄漏、所以不需要軟密封的介助、屬名副其實的本質耐火構造、并獲有 API607 、API6FA 和 BS6755Part2 的耐火檢驗合格認可證書。這保證了 Tritec 可以被應用于石油、石化等各種危險區(qū)域。在保守的英國、其北海油田的各個關鍵部位所使用的閥門、幾乎全被 Tritec 囊括即是的例證。
高密封填料結構
在閥門的泄漏問題上、傳統上往往都集中于閥座的泄漏、即內漏、而忽略了填料部的泄漏、即外漏。而實際上、在當前環(huán)境問題被日益重視的當代社會、外漏危害性遠大于內漏已成為不爭的事實。 Tritec 三偏心蝶閥屬回轉型閥門、其閥桿動作僅為 90 °回轉而已、這與閘閥、截止閥等閥桿動作為螺旋多回轉往復運動相比、其填料部所受磨損程度很低、相對地使用壽命很長、更由于 Tritec 在填料密封等防止外部泄漏構造上、采取了zui高標準設計、從而可以在按照 EPA21 規(guī)格下進行外部泄漏測試時、標準密封性能保證在 100ppm 以下。

發(fā)展應用
在許多亞太國家中、由于受本國的閥門設計制造水平的局限、以及傳統教科書的影響、對碟閥的偏見仍很大。而與此同時、歐美的先進發(fā)達工業(yè)國家卻正在大力推廣、積極使用碟閥。 道理很簡單、碟閥已今非昔比。
三偏心碟閥 其適用范圍已可以耐壓高達 2500 磅級、耐溫低至 -196 ℃、高達 700 ℃、密封達到 0 泄漏、調控比高達 100:1 以上。也就是說、在各種嚴酷、關鍵的過程控制管線上、不論是開關閥還是調控閥、只要選型得當、如今都可以放心地使用碟閥、而且成本低廉。
蝶閥的性能與其自身不斷地偏心、演變、發(fā)展密切相關。為滿足各種工況要求、蝶閥先后經歷了從同心向單偏心、雙偏心和三偏心的演變。碟閥的演變過程及 3 偏心碟閥的發(fā)展和應用簡單介紹如下∶
一、蝶閥分類
1、同心蝶閥 該種蝶閥的結構特征為閥桿軸心、蝶板中心、本體中心在同一位置上。結構簡單、制造方便。常見的襯膠蝶閥即屬于此類。缺點是由于蝶板與閥座始終處于擠壓、刮擦狀態(tài)、阻距大、磨損快。為克服擠壓、刮擦、保證密封性能、閥座基本上采用橡膠或聚四氟乙烯等彈性材料、但也因而在使用上受到溫度的限制、這就是為什么傳統上人們認為蝶閥不耐高溫的原因。
2、單偏心蝶閥 為解決同心蝶閥的蝶板與閥座的擠壓問題、由此產生了單偏心蝶閥、其結構特征為閥桿軸心偏離了蝶板中心、從而使蝶板上下端不再成為回轉軸心、分散、減輕了蝶板上下端與閥座的過度擠壓。但由于單偏心構造在閥門的整個開關過程中蝶板與閥座的刮擦現象并未消失、在應用范圍上和同心蝶閥大同小異、故采用不多。
3、雙偏心蝶閥 在單偏心蝶閥的基礎上進一步改良成型的就是目前應用zui廣泛的雙偏心蝶閥。其結構特征為在閥桿軸心既偏離蝶板中心、也偏離本體中心。雙偏心的效果使閥門被開啟后蝶板能迅即脫離閥座、大幅度地消除了蝶板與閥座的不必要的過度擠壓、刮擦現象、減輕了開啟阻距、降低了磨損、提高了閥座壽命。刮擦的大幅度降低、同時還使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座、提高了蝶閥在高溫領域的應用。但因為其密封原理屬位置密封構造、即蝶板與閥座的密封面為線接觸、通過蝶板擠壓閥座所造成的彈性變形產生密封效果、故對關閉位置要求很高（特別是金屬閥座）、承壓能力低、這就是為什么傳統上人們認為蝶閥不耐高壓、泄漏量大的原因。
4、三偏心蝶閥 要耐高溫、必須使用硬密封、但泄漏量大；要零泄漏、必須使用軟密封、卻不耐高溫。為克服雙偏心蝶閥這一矛盾、又對蝶閥進行了第三次偏心。其結構特征為在雙偏心的閥桿軸心位置偏心的同時、使蝶板密封面的圓錐型軸線偏斜于本體圓柱軸線、也就是說、經過第三次偏心后、蝶板的密封斷面不再是真圓、而是橢圓、其密封面形狀也因此而不對稱、一邊傾斜于本體中心線、另一邊則平行于本體中心線。 這第三次偏心的zui大特點就是從根本上改變了密封構造、不再是位置密封、而是扭力密封、即不是依靠閥座的彈性變形、而是*依靠閥座的接觸面壓來達到密封效果、因此一舉解決了金屬閥座零泄漏這一難題、并因接觸面壓與介質壓力是成正比的、耐高壓高溫也迎刃而解。
二、三偏心蝶閥的發(fā)展 三偏心碟閥自問世以來、為滿足日益嚴酷的工況要求、其本身也經歷著自我完善和不斷發(fā)展的過程。即便zui基本的零泄漏、理論上三偏心碟閥都可以做到、但實際上還是有賴于周密的設計、精密的制造。
三、三偏心蝶閥的應用 綜上所述、三偏心蝶閥作為閥門科技的結晶、揚各種閥門之長、避各種閥門之短、必將越來越受到廣大用戶和設計人員的重視。巴蝶閥門株式會社的 Tritec 、其zui大壓力等級可以到達 2500 磅級、標準口徑可以做到 48 英寸、而且對夾、凸耳、法蘭、環(huán)接、對接焊、夾套、各種結構長度等都可以對應、更由于 Tritec 的材料選擇余地很大、高低溫及各種酸、堿等腐蝕性介質也都能對應自如。特別是在大口徑方面、以其零泄漏的優(yōu)勢、在關斷閥上、正在不斷地取代粗大的閘閥和球閥、同樣、以其優(yōu)異的調控機能、在調控閥上、也正在不斷地取代笨重的截止閥。作為事實、到目前為止、 Tritec 已被使用在包括中國在內的石油天然氣開采、海上平臺、石油精練、石油化工、無機化工、能源發(fā)電等各大工業(yè)領域的過程控制等各種重要管線上。