三偏心蝶閥蝶板的空間結構較為復雜,蝶板的力及位移分布情況直接影響到蝶閥的密封以及閥門的啟閉。如果蝶板的變形不合理,則會直接影響閥門的密封效果,導致泄露,還有可能發生自鎖等情況。

三偏心蝶閥結構分析

三偏心蝶閥的密封副通常為斜錐面,其結構如圖1所示。圖中的蝶板為斜切圓錐所得,O點為參照坐標系原點,O′點為偏心蝶板回轉中心,圓錐半角為β,三個偏心分別為:圓錐軸線x′與流道中心線x的角度偏心α、偏心蝶板回轉中心O′與流道中心線x軸的徑向偏心α以及偏心蝶板回轉.中心O′與蝶板中面的軸向偏心e。角度γ為蝶板密封面與流道中心線x軸的夾角,該角度沿著密封面旋轉的方位不斷變化,在圖中蝶板上下兩端的γ角分別為γ1和γ2。

三偏心蝶板結構分析

在工況下,介質壓力以及閥桿施加的閉合扭矩對蝶板共同作用,蝶板邊緣密封面的支持使蝶板受力達到平衡,閥桿對蝶板也有一定的支撐作用,能抵消一部分介質的壓力。三偏心蝶閥中的介質流向分為正流和逆流,介質逆流時,介質壓力與閥桿的扭矩會相互削弱,使得蝶板的受力減小;而當介質正流時(沿x軸的正方向　),　介質壓力與閥桿的扭矩會相互疊加,增大了蝶板的受力。所以,應取介質正流時的工況,對蝶板進行分析。

三偏心蝶板受力分析

在正流狀態下,蝶板受介質力、閥桿作用力及密封面支撐力的共同作用。蝶板邊緣的支持力與形變分布直接影響蝶板密封和啟閉性能,所以將對蝶板的力學模型進行適當的簡化,對蝶板邊緣進行重點分析。如圖2所示,蝶板橢圓繞回轉中心y′軸旋轉,受介質壓力和閥桿扭矩的共同作用,與密封面(簡化為橢圓線)的支撐力達到平衡。閥桿與蝶板連接部位取在離密封面較遠的中心部位,使其對密封面的剛度影響減小。蝶板連接部位的受力可以忽略,重點研究橢圓面上的介質壓力與閥桿扭矩的疊加,對作用在密封面上壓力的影響。

三偏心蝶板為板狀結構,對其中間部位可按照平板問題進行分析。但蝶板邊緣空間結構較復雜,邊緣上的應力和變形分布對蝶閥的性能影響很大,密封面的貼合程度,啟閉時是否順利都與蝶板邊緣的力位移分布有關系。本文以蝶板邊緣為分析的重點,對蝶板的荷載情況進行了推導和計算。