一、聚四氟乙烯蝶閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)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(dòng)、靜摩擦因數(shù)僅為0.04)，易于成形，尺寸穩(wěn)定，無(wú)污染，并且還可通過(guò)填充、添加適當(dāng)材料以改善其綜合性能得到強(qiáng)度更好、摩擦因數(shù)更低的密封材料等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)酸強(qiáng)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(gè)問(wèn)題，聚四氟乙烯被用來(lái)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(dá)到防腐的目的。這是我們?cè)谶@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(jià)比，可替代不銹鋼閥體蝶閥使用。隨著工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程的加快，為了使氟氣蝶閥適應(yīng)自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)的要求，我們可以在氟氣蝶閥上安裝電動(dòng)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

    襯氟蝶閥型號(hào)說(shuō)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(duì)應(yīng)于不同的型號(hào)。氟襯里蝶閥常用的連接方式有圓片型和法蘭型。常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)形式包括手柄、渦輪、氣動(dòng)和電動(dòng)。常見(jiàn)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(gè)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(huì)將他們分開來(lái)進(jìn)行比較，這兩種閥門的共同點(diǎn)就是同時(shí)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(diǎn)同時(shí)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(jìn)行使用，而襯四氟蝶閥對(duì)于環(huán)境溫度的要求相對(duì)高點(diǎn)，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(jìn)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(jī)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(jī)壓實(shí)后取出工件，放入燒結(jié)爐加溫?zé)Y(jié)，成型后還需經(jīng)過(guò)機(jī)床機(jī)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(guò)盈量較大(單邊達(dá)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(dòng)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(jìn)方案
　　針對(duì)中線型密封蝶閥這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，進(jìn)行了設(shè)計(jì)改進(jìn)，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(gè)偏置尺寸a，使蝶板與閥座上的密封面形成一個(gè)完整的圓，加工時(shí)易保證蝶板與閥座的表面粗糙度，關(guān)閉時(shí)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(diǎn)是密封性能好，在密封面上施加較小的載荷即可達(dá)到密封要求，密封面無(wú)摩擦，閥開時(shí)能快速脫離密封面，并且制造工藝簡(jiǎn)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(shí)甚至閥門天裝配調(diào)試好后到第二天便由于冷流嚴(yán)重而使密封面過(guò)盈量減小或消失，導(dǎo)致密封性能下降。在實(shí)際使用中，輕則造成能源浪費(fèi)，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(jìn)方案密封材質(zhì)四氟乙烯(TFE)和增強(qiáng)四氟乙烯(RTFE)
閥座的小額定值在表3 中列出。對(duì)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn)。襯氟蝶閥設(shè)計(jì)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(duì)其加以考慮。這些截面應(yīng)按ASMEB16.34 的要求設(shè)計(jì)。對(duì)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(biāo)準(zhǔn)。
2.2.2襯氟蝶閥結(jié)構(gòu)長(zhǎng)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(duì)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(shí)，除制造廠作特別規(guī)定外,將不再使用單獨(dú)的墊片。
2.2.3當(dāng)閥門結(jié)構(gòu)需要單獨(dú)的墊片時(shí),為確定管法蘭間安裝的長(zhǎng)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(dú)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(jìn)方案
　　針對(duì)中線型密封蝶閥和偏心結(jié)構(gòu)蝶閥的弊處，采用改進(jìn)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(qiáng)度，因這種彈性密封副其特點(diǎn)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(dòng)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(yàn)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(duì)原有聚四氟乙烯密封閥門在使用中出現(xiàn)的一些問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)開發(fā)改進(jìn)，目前，設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)角度α 。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(chǎng)合廣的優(yōu)點(diǎn)，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(shí)際使用中具有越關(guān)越緊的功能，并能補(bǔ)償密封副的磨損和冷流。②由于采用偏心結(jié)構(gòu)，啟閉過(guò)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(guò)盈量方便。⑤根據(jù)使用場(chǎng)合的不同，將閥桿中心設(shè)計(jì)在閥門通道中心線上，實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙面密封;但這時(shí)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求較高，傳動(dòng)件之間配合精度要高。
　　三偏心蝶閥的三個(gè)偏心量對(duì)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(shí)主要是綜合考慮降低力矩，實(shí)現(xiàn)密封，不產(chǎn)生干涉和更好的反向承壓能力等各個(gè)方面，三偏心蝶閥的各個(gè)偏心參數(shù)的選擇是一個(gè)比較繁瑣的過(guò)程，工作量較大，下面簡(jiǎn)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(jìn)方案結(jié)語(yǔ)
　　通過(guò)裝配、試驗(yàn)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(lái)越高的場(chǎng)合，所以，三偏心聚四氟乙烯閥門必將獲得更大的市場(chǎng)。