图1 国内的三偏心蝶阀结构

目前国内蝶阀种类繁多，其中三偏心蝶阀优势明显，但仍存在不容忽视的缺陷。本文介绍了浙江永盛仪表有限公司对三偏心蝶阀的密封原理和结构进行了深入的研究和改进，制造出了双向零泄漏的硬密封三偏心蝶阀。

蝶阀主要有同心蝶阀、单偏心蝶阀、双偏心蝶阀和三偏心蝶阀。同心蝶阀的结构特征为阀杆轴心、蝶板中心和本体中心在同一位置上，结构简单、制造方便，常见的衬胶蝶阀即属于此类。缺点是由于蝶板与阀座始终处于挤压、刮擦状态，扭距大、磨损快。为克服挤压、刮擦，保证密封性能，阀座基本上采用橡胶或聚四氟乙烯等弹性材料，因而在使用上受到温度和压力的限制。单偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心偏离了蝶板中心、从而使蝶板上下端不再成为回转轴心。“分散”减轻了蝶板上下端与阀座的过度挤压。但由于单偏心构造在阀门的整个开关过程中蝶板与阀座的刮擦现象并未消失，在应用范围上和同心蝶阀大同小异，故采用不多。双偏心蝶阀的结构特征为阀杆轴心偏离蝶板中心，也偏离本体中心。双偏心的效果使阀门被开启后蝶板能迅即脱离阀座，大幅度地消除了蝶板与阀座的过度挤压、刮擦现象；减轻了开启扭距；降低了磨损；提高了阀座寿命。刮擦的大幅度降低还使得双偏心蝶阀也可以采用金属阀座，提高了蝶阀在高温领域的应用。但因为其密封原理属位置密封构造，即蝶板与阀座的密封面为线接触，通过蝶板挤压阀座所造成的弹性变形产生密封效果，故对关闭位置要求很高（特别是金属阀座），这就是为什么传统上人们认为蝶阀不耐高压、泄漏量大的原因。根据双偏心蝶阀这一缺点，又对蝶阀进行了第三次偏心。其结构特征为在双偏心的阀杆轴心位置偏心的同时，使蝶板密封面的圆锥型轴线偏斜于本体圆柱轴线，也就是说经过第三次偏心后，蝶板的密封断面不再是真圆而是椭圆，其密封面形状也因此而不对称：一边倾斜于本体中心线；另一边则平行于本体中心线。这第三次偏心的最大特点就是从根本上改变了密封构造：使得它不再是位置密封而是扭力密封，即不是依靠阀座的弹性变形而是完全依靠阀座的接触面压来达到密封效果。因此一举解决了金属阀座零泄漏这一难题。并因接触面压与介质压力是成正比的，耐高压高温也迎刃而解。

目前国内三偏心蝶阀的特点

三偏心蝶阀由于其良好的密封性、极低的扭矩、极小的磨损、优异的耐高压高温性和超高的寿命而逐渐得到广泛的应用。目前国内的三偏心蝶阀结构如图1所示。

图2 阀座和阀体为一体式结构的三偏心蝶阀

阀杆中心线和密封面之间的偏心B为第一个偏心，阀杆中心线和流道中心线之间的偏心A为第二个偏心，密封面的斜锥角度α为第三个偏心，这三者的合理配置使得蝶阀密封圈在开启瞬间即与阀座密封面脱离，实现了整个开关过程的无摩擦运行。

密封圈为不锈钢和柔性石墨组合式的多层次密封圈，密封圈安装在阀板上（也可以安装在阀体上），用压圈压紧。阀座设计在阀体上，密封面堆焊硬质合金，可以承受高温下的密封。阀杆和阀板用销连接，阀杆和阀体之间用轴套实现自润滑摩擦。结构简单，适用范围广。

但目前国内的三偏心蝶阀，阀座和阀体为一体式结构（图2），即阀座直接堆焊在阀体上，阀座无法更换，如果阀座损坏，就只能整阀更换，维修成本极为高昂。而且阀板和阀座之间的配合尺寸无法调整，只能单配，如果有一个零件尺寸不到位，只能重做一个，所以装配极为困难。这严重影响了三偏心蝶阀的质量，也造成了客户对三偏心蝶阀的不信任。

设计内容

我公司为了克服三偏心蝶阀存在的缺陷，对三偏心蝶阀的密封原理和结构进行了深入的研究和改进。并开发了一种分体式可自由调整的双向零泄漏硬密封蝶阀，提供一种分体式的阀座结构，阀座和密封圈可互换，密封圈可自由调整、装配、维修简单，能实现双向零泄漏的硬密封三偏心蝶阀。

我们是通过如下技术方案来完成设计的，首先为了解决阀座更换的问题，设计了分体式的阀座（图3）。阀座在阀体上，通过压盖压紧，卸下压盖，可更换阀座，这不仅解决了阀座不能更换的难题，而且方便了阀座的加工，因为一体化的阀座工装不仅笨重，而且大口径需在立车加工，加工精度差，表面粗糙度差，分体后阀座可以在数控车床加工，精度高，而且可以设计成几个规格组合式的工装，极为方便。

图3 分体式的阀座

一般的三偏心蝶阀为了实现密封，是将阀体和密封圈加工好后，将两个零件装配密封压紧，最后再镗阀体和阀板的中心孔。这样的设计和工艺虽然也能保证密封，但由于是单件配做，所以无法更换和维修，而且在打销的过程中很容易损坏密封面，造成泄漏，而且无法达到双向密封。我们的方案是在阀杆上设计了一曲轴结构，密封圈和阀座的密封位置由该曲轴调整，使装配更为方便，同时可使密封圈强制压紧阀座，实现双向密封。这样的结构对现有的三偏心蝶阀进行了卓有成效的改进，它具有密封自由调整、双向零泄漏、装配方便、维修简单且寿命长等特点。

三偏心蝶阀的应用

三偏心蝶阀作为阀门最新科技的结晶，扬各种阀门之长，避各种阀门之短，越来越受到广大用户的重视。通过选择不同的阀门材料，可适用于高低温及各种酸、碱等腐蚀性介质。特别是在大口径方面，以其零泄漏的优势，在开关阀上，正在不断地取代粗大的闸阀和球阀；同时，以其优异的调节性能，在调节阀上，也正在不断地取代笨重的截止阀。到目前为止，浙江永盛仪表有限公司生产的三偏心蝶阀已广泛应用于石油、化工、电力、冶金和空分等各大工业领域中。如中国石油辽阳石化分公司己二酸项目、江苏翔盛粘胶纤维工程、兰精（南京）纤维有限公司、山东高密银鹰化纤有限公司、浙江龙山化工硝酸工程和石家庄钢铁集团高炉改造(煤气/氧气)项目等等。现场应用均达到了正反向零泄漏的标准（正向0.8 MPa、反向0.3 MPa），很好地满足了工况的要求。该设计已获得了国家发明专利。