3.2连杆增力式执行机构
连杆助力执行机构,活塞在气源的压力下向右移动,活塞杆带动臂在箱体内滑动,连杆带动摇杆顺时针旋转输出扭矩。连杆和摇杆的长度(h)相同,等于罐体中心到输出中心的距离。罐壁承受侧向推力F,分力P影响摇杆转动。根据受力分析可知:
p=q/cosαα=sin-1(1-sinβ)
m = phcos(90-α-β)= qhsin(α+β)/cos(α+β)
从上式可以看出,当β角减小时,α角增大,M捻值也相应增大。当β= 0°和α= 90°时(蝶阀关闭),驱动装置输出最大扭矩,但开启和关闭过程中的扭矩较小。这个特性正好包含了曲线上蝶阀的工作扭矩曲线,满足了蝶阀在关闭或开启时所需的密封扭矩。
3.3平面密封结构
以前气动蝶阀的密封副一般采用球面密封,密封压力为径向挤压力,密封过盈量不能任意调节,密封性能取决于密封材料的过盈量。因此,在设计中选择密封材料及其过盈量是非常重要的。在工作中,特别是在分子筛预纯化过程中,切换阀工作在10 ~ 200℃范围内,而使用橡胶密封圈时,橡胶的线膨胀系数很大,受温度变化影响很大,很难准确确定干扰。如果过盈量大,不仅摩擦力增大,还会经常出现“啃边”、“翻舌”现象,使密封失效,而如果过盈量小,则会发生泄漏。即使合理选择过盈量,频繁切换阀门,运行一段时间后也会因磨损而失效。如果使用非橡胶密封材料,根据目前的数据,其弹性变形很小,径向密封干涉难以控制,制造相当复杂,成本很高。同时,对于橡胶密封材料来说,温度的不断变化导致橡胶密封圈因温度疲劳破坏而过早老化。对于装有大空子设备的大口径气动蝶阀,更换密封圈非常困难。
新型密封气动蝶阀采用金属平面密封结构,阀瓣作为非易损件采用不锈钢硬面硬质合金,阀座密封圈采用铜基合金或不锈钢硬面代替钴合金。它们具有很强的耐腐蚀性和耐磨性,可在-40℃至300℃之间长期使用。所以使用寿命比橡胶密封长很多。
由于阀板的运动机构是杠杆形式,当阀板关闭时,阀板与阀座变成平面接触密封,这时杠杆就相当于凸轮机构。如果主轴继续旋转,阀板将继续向前平移,实现力的平衡,当有工作介质压力时,还能实现自密封,从而保证密封的可靠性。当整个密封面磨损时,它还具有自动补偿密封磨损量的特点,从而延长使用寿命。
该阀结构合理,使用性能优于国内其他阀门,已能替代国外同类产品。