金属硬密封蝶阀的设计与研制

一、绪言碟阀（Butterfly bamper）是一种历史悠久的阀门，其结构简单、体积小、重量轻、结构长度小。

由于介质作用在转轴两侧面积上的力矩可以互相平衡，所以碟阀的驱动力矩小，易于实现快速启闭，且具有良好的流量调节特性。

碟阀既可用作切断阀，也可用作调节阀。

近年来，随着结构和密封材料的改进，其密封性能也大大提高。

由于以上种种优点，碟阀在工业上得到了越来越广泛的应用。

蝶阀具有结构紧凑、体积小、重量轻（与相同压力，相同通径的闸阀相比可减轻40%～50%）流体阻力小、启闭迅速等一系列优点。

但我国一些低温装置如天燃液化设备、空气分离设备以及变压吸附设备等化工行业所采用的阀门有80%以上是截止阀或闸阀，采用蝶阀的数量很少。

分析其原因主要是金属密封蝶阀在低温状况下密封性能不良，以及其它一些因结构不合理等原因造成介质内漏和外漏，严重的影响这些低温设备的安全和正常运行，不能满足低温设备的要求。

根据我国低温装置的不断发展，对低温阀门的要求日益增大，为适应市场经济发展的需要，对金属密封蝶阀进行结构上的改进，研制出一种三偏心纯金属高密封性能的蝶阀。

（如图1所示）图1 三偏心蝶阀设计要求：设计一台满足下列条件的阀门：1. 结构形式：多层次蝶阀2.工作温度：-29～260℃；3.适用介质：水、油、混合气体；4.公称压力：300bL；5.公称通径：8“；6.连接形式：法兰连接；7.驱动形式：电动；8.制造技术要求按ASME B16.34-1996的规定；9.法兰连接尺寸按ASME B16.5a-1992的规定；10.结构长度尺寸按API 609-1997的规定。

二、蝶阀概述和用途金属硬密封三偏心蝶阀是一种高性能蝶阀产品。

其主要特点是双向密封零泄漏，启闭力矩小，使用寿命长。

这种阀门的安装、操作、维护十分方便，为最大限度满足工况需求，阀门的驱动装置可进行多种配置：电动、气动、蜗轮传动等，如今该系列产品已被石油、化工、电厂、炼厂、城市供热管网以及给排水系统等行业管路系统中作启闭和调节装置而广泛使用。

三偏心金属硬密封蝶阀标准
三偏心金属硬密封蝶阀是一种新型的阀门产品，其结构与传统的蝶阀有很大的不同。

这种阀门采用了三个偏心结构，即阀杆与阀盘偏心、阀盘与阀座偏心、阀杆与阀座中心线
不重合。

这种设计使得蝶阀在关闭过程中能够实现快速关闭，同时在开启过程中能够实现
软密封效果，大大提高了密封性能和使用寿命。

三偏心金属硬密封蝶阀标准主要包括以下几个方面的内容：
1.产品分类和命名：对三偏心金属硬密封蝶阀进行分类，并为每个分类确定命名规范，以方便用户识别和使用。

2.产品技术要求：对三偏心金属硬密封蝶阀的主要技术参数进行规定，包括阀门的公
称通径范围、公称压力等级、温度适应范围等，以及阀门的外观尺寸和连接尺寸。

3.产品设计：对三偏心金属硬密封蝶阀的结构设计进行要求，包括阀体、阀盘、阀座、阀杆等的设计参数和材料选择，以保证阀门的强度和密封性能。

4.产品制造和检测：对三偏心金属硬密封蝶阀的制造和检测过程进行规定，包括产品
的原材料采购和加工工艺，以及工艺参数的控制和产品的质量检验方法。

5.产品安装和使用：对三偏心金属硬密封蝶阀的安装和使用进行说明，包括阀门的安
装位置和方式、操作要点、维护保养等。

6.产品标志和包装：对三偏心金属硬密封蝶阀的标志和包装进行规定，以确保产品的
追溯性和交付质量。

三偏心金属硬密封蝶阀标准的制定不仅可以规范产品的生产和质量，提高蝶阀的可靠
性和性能，还可以为用户提供参考和便利，促进蝶阀的推广和应用。

标准的制定还可以推
动蝶阀行业的发展，促进技术创新和进步，提高产品的竞争力和市场地位。

三偏心金属硬密封蝶阀标准摘要：I.简介- 介绍三偏心金属硬密封蝶阀II.设计特点- 解释三偏心设计- 介绍金属硬密封技术- 说明阀门结构III.应用领域- 列举阀门的使用介质- 介绍阀门的操作方式- 描述阀门的连接方式IV.产品规格- 详述产品型号和尺寸范围- 说明压力等级和壳体材料V.设计特色- 阐述三偏心无摩擦关闭- 介绍防吹出式阀杆- 说明ISO 5211 顶法兰VI.可选特性- 描述可选加长阀杆- 说明可选硬质合金阀座VII.结束语- 总结三偏心金属硬密封蝶阀的优势正文：三偏心金属硬密封蝶阀是一种先进的阀门，采用三偏心设计，具有金属硬密封技术。

这种阀门结构独特，能够提供可靠的密封性能，因此在许多工业领域中得到了广泛的应用。

三偏心设计是一种创新的技术，可以大大提高阀门的密封性能。

通过三个偏心的组合，阀门关闭时，密封面之间的接触面积更大，从而确保了阀门的密封性能。

金属硬密封技术是另一种重要的技术，它采用金属材料制作密封件，可以承受高压和高温，从而确保了阀门的可靠性和稳定性。

阀门的连接方式包括对夹和法兰连接，可以满足不同工程的需求。

此外，阀门的操作方式包括手动、气动和电动，可以满足不同场合的需要。

三偏心金属硬密封蝶阀的产品规格包括产品型号、尺寸范围、压力等级和壳体材料。

产品型号包括D343H、D643H、D943H、D373H 和D673H，尺寸范围从DN50 到DN1000，压力等级从1.6MPa 到4.0MPa，壳体材料包括碳钢、不锈钢和高温钢。

此外，三偏心金属硬密封蝶阀的设计特色还包括三偏心无摩擦关闭、防吹出式阀杆和ISO 5211 顶法兰。

三偏心无摩擦关闭可以减少阀门的磨损，延长阀门的使用寿命；防吹出式阀杆可以防止介质在阀门关闭时从阀杆处吹出；ISO 5211 顶法兰可以方便地与其他设备连接。

可选的特性包括可选加长阀杆和可选硬质合金阀座。

可选加长阀杆可以方便地安装在特殊工程中；可选硬质合金阀座可以提高阀门的耐磨性和耐腐蚀性。

法兰式金属硬密封蝶阀
本蝶阀采用的是三维偏心原理设计，是在原有的双偏心基础上增加了一个独特的偏心，不仅利用了原有的凸轮效应，而且完全消除了90度旋转中阀板与密封圈之间的全部磨擦。

通过优化了蝶板密封面与阀座密封圈之间接触角的特性，阀门接触角大于锁定锥角范围。

从几何形状看，排除了蝶板卡死的可能性，从而确保阀门开关所需扭矩。

蝶板密封面可以镶不锈钢密封圈或在蝶板上直接堆焊不锈钢或硬质合金，可确保阀门在各种用途包括高温和不洁工况下耐用。

主要零件材料：
D3（6、9）43H-6～10（C、P、R、V）系列连接尺寸：
D3（6、9）43H-16～25（C、P、R、V）系列连接尺寸：
D3（6、9）43H-40（C、P、R、V）系列连接尺寸：。

Vol. 22 No. S2中国建筑金属结构第22卷第S2期Sep. 2023 CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTURE 2023年9月作者简介：周振峰（1973–），河南郑州人，工程师，阀门研发设计。

19新型自生动力智能型双向金属硬密封蝶阀周振峰1，葛欣2，斯泽辉1，斯武君1（1. 宁波一机阀门制造有限公司，浙江宁波 315500；2. 中国建筑金属结构协会给水排水设备分会，北京 100080）摘要：文本介绍了为实现蝶阀无电场景远程智能控制及性能可靠目的，采用了风电互补供电智能电装、进而驱动双向金属硬密封蝶阀的方法，取得了良好的使用效果，得出了此技术可在引水工程及城市供排水管网管线等领域推广应用的结论。

关键词：智慧水务；自生动力；传感器；阀门电动执行机构；双向金属硬密封蝶阀DOI: 10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.S2.0050 引言我国是个水资源相对匮乏的国家，水资源的合理调配利用，更多惠及民生已提升至国家战略；蝶阀是流体输送管道系统中的控制部件，作截断或调节流量使用；管线输水工程往往由于地理条件及工程成本限制，一部分管线是在没有电网覆盖，甚至没有网络信号的区域，阀门无法电动操作，手动操作又路程遥远偏僻、交通不便等，管线及阀门的工作状态无法远程监控，一旦出现事故无法及时发现，无法及时快速处理；城市管网阀门也因电力安全、空间环境等因素，不宜拉扯动力电缆，管网阀门手动操作居多，费时费力。

随着我国城镇化率持续快速提升，城市发展呈越来越大的趋势，与之配套的城市供水管网也随之不断扩展，城市管网星罗棋布，阀门众多且年代久远、周边环境日新月异，往往需操作阀门时，阀门位置不易快速准确找到，事故需紧急操作阀门时反应慢、不及时且人工成本高。

城市供水引水阀门可谓是与日常生活密不可分，这样重要的部件常常隐秘在人们看不到的角落，比如地下、野外、山区等，而一个阀门的损坏可能会影响到一整片区域的用水，而阀门所处的环境和位置却又常常加大维修的难度，所以需要阀门安全可靠、高寿命、长耐用、免维护。

金属硬密封蝶阀目录特点结构新型蝶阀的特点与存在问题编辑本段特点1、金属硬密封蝶阀采用三偏心密封结构，阀座与蝶板几乎无磨损，具有越关越紧的密封功能；2、密封圈选用不锈钢制作，具有金属硬密封和弹性密封的双重优点，无论在低温和高温的情况下，均具有优良的密封性能，具有耐腐蚀,使用寿命长等特点；3、碟板密封面采用堆焊钴基硬质合金，密封面耐磨损，使用寿命长；4、大规格蝶板采用绗架结构，强度高，过流面积大，流阻小；5、本阀具有双向密封功能，安装时不受介质流向的限制，也不受空间位置的影响，可在任何方向安装；编辑本段结构金属硬密封蝶阀为偏心金属密封结构,密封形式为金属对金属密封,可调换金属密封圈对金属密封,不锈钢板与石墨复合板密封圈对金属密封.金属硬密封蝶阀的驱动形式除了电动之外还有：手动,蜗轮杆传动,气动等。

金属硬密封蝶阀的蝶板安装于管道的直径方向。

在蝶阀阀体圆柱形通道内，圆盘形蝶板绕着轴线旋转，旋转角度为0°~90°之间，旋转到90°时，阀门则牌全开状态。

编辑本段新型蝶阀的特点与存在问题新型高寿命不锈钢蝶阀的特点以及蝶阀在使用过程中存在问题目前,金属硬密封蝶阀作为一种用来实现管路系统通断及流量控制的部件，已在石油、化工、冶金、水电等许多领域中得到极为广泛地应用。

在已公知的蝶阀技术中，其密封形式多采用密封结构，密封材料为橡胶、聚四氟乙烯等。

由于结构特征的限制，不适应耐高温、高压及耐腐蚀、抗磨损等行业。

现有一种比较先进的蝶阀是三偏心金属硬密封蝶阀，阀体和阀座为连体构件，阀座密封表面层堆焊耐温、耐蚀合金材料。

多层软叠式密封圈固定在阀板上，这种蝶阀与传统蝶阀相比具有耐高温，操作轻便，启闭无磨擦，关闭时随着传动机构的力矩增大来补偿密封，提高了蝶阀的密封性能及延长使用寿命的优点。

本产品在编制国家标准时由巩义市泰华供水材料有限公司做技术支持。

金属硬密封蝶阀的简单介绍硬密封蝶阀为偏心金属密封结构，密封形式为金属对金属密封，可调换金属密封圈对金属密封，不锈钢板与石墨复合板密封圈对金属密封。

硬密封蝶阀的驱动形式除了电动之外还有：手动，蜗轮杆传动，气动等。

金属硬密封蝶阀的详细信息硬密封蝶阀说明：硬密封蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，同时也可用于低压管道介质的开关控制。

硬密封蝶阀在管道上主要起切断和节流作用。

蝶阀启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。

按结构形式分类(1)按结构形式分类(1)中线型密封蝶阀(2)单偏心密封蝶阀(3)双偏心密封蝶阀(4)三偏心密封蝶阀按密封面材质分类(1)软密封蝶阀。

a.密封副由非金属软质材料对非金属软质材料构成。

b.密封副由金属硬质材料对非金属软质材料构成。

(2)金属硬密封蝶阀。

密封副由金属硬质材料对金属硬质材料构成。

按密封形式分类(1)强制密封蝶阀a.弹性密封蝶阀。

密封比压由阀门关闭时阀板挤压阀座，阀座或阀板的弹性产生b.外加转矩密封蝶阀。

密封比压由外加于阀门轴上的转矩产生(2)充压密封蝶阀。

密封比压由阀座或阀板上的弹件密封元件充压产生(3)自动密封蝶阀。

密封比压由介质压力自动产生。

(2)单偏心密封蝶阀(3)双偏心密封蝶阀(4)三偏心密封蝶阀按密封面材质分类(1)软密封蝶阀。

a.密封副由非金属软质材料对非金属软质材料构成。

b.密封副由金属硬质材料对非金属软质材料构成。

(2)金属硬密封蝶阀。

密封副由金属硬质材料对金属硬质材料构成。

按密封形式分类(1)强制密封蝶阀a.弹性密封蝶阀。

密封比压由阀门关闭时阀板挤压阀座，阀座或阀板的弹性产生b.外加转矩密封蝶阀。

密封比压由外加于阀门轴上的转矩产生(2)充压密封蝶阀。

密封比压由阀座或阀板上的弹件密封元件充压产生(3)自动密封蝶阀。

密封比压由介质压力自动产生。

硬密封蝶阀技术要求一、硬密封蝶阀主要要求1、阀门的主要材质要求阀体：铸钢阀板：碳钢。

阀轴：2Cr13。

密封面：1Cr18Ni9Ti。

轴封：柔性石墨组合环。

支承环：氟橡胶。

其它部件：由卖方按流体介质合理选择。

2、阀门的结构型式1、阀门的部件设计要能方便地进行维修、安装和拆卸，并满足运行条件要求。

阀门本体应可整体运输和起吊。

2 有特定流向要求的阀门，流向应清晰地永久性地标在阀门上。

3 为尽量降低气蚀，涡流以及压降，蝶阀的阀盘固定在阀杆上。

4 阀体：阀体是一整体铸件。

阀体的整体尺寸符合相关标准的要求。

5阀板：阀板被铸成流线型的简单一块，最大限度地降低了阀门对流体的阻抗。

6 阀轴：阀轴也是做成一个整体，一端配有标准键。

7 密封a、蝶阀在以下压差下均达到密封要求：进出口侧均为0.6MPa。

b、蝶板及阀座密封蝶阀的密封采用金属硬密封。

投标方按三偏心面密封设计提供所供阀门。

c、阀杆密封阀杆密封采用防泥沙型轴封装置，防止外部物质如水流中的沙子进入轴承。

d、所有阀门都应能在不拆执行器时更换填料，且不得接长阀杆来满足。

8 轴承阀杆轴承应安放在阀体的轴承座内，轴承采用对水和橡胶无不利影响自润滑材料，磨擦系数小，而且使用中不需维护。

工作可靠，轴承承受阀杆的最大径向力时，保证阀杆正常转动而不产生擦痕或有害变形。

阀杆轴向定位采用滚动轴承定位，有效的防止蝶板轴向窜动，轴承使用寿命要求大于30年。

9 所有阀门应配备可调行程挡块，以防止阀门在开/关位置超行程。

10 蝶阀阀座都应机械固定，更换阀座不需要特殊工具或程序。

11蝶阀应有可在现场调整的双向推力轴承，限制阀杆的轴向移动，保持阀盘与阀座间校准，该轴承应由制造商调整好。

3、性能要求1、投标方提供技术上成熟、先进的金属硬密封蝶阀产品，并具有制造相同口径金属硬密封蝶阀能力和运行成功的实践经验；提供安全性高，性能可靠的金属硬密封蝶阀产品及其附属部件。

不使用试验性设计和部件。

2、投标方所供的金属硬密封蝶阀应具有截止和调节作用。