维普资讯 http://www.cqvip.com 分子筛纯化系统切换蝶阀的合理选择 施孟贤，胡赘 （杭州杭氧工装泵阀有限公司，浙江省杭州市东新路３８８号３１０￣４） 摘要：详细介绍了３种分子筛纯化系统切换蝶阀的结构、工作原理和特点，分析了３种蝶阀 的优缺点和使用场合。 关键词：分子筛纯化系统；切换；阀门 ’ 中图分类号：ＴＢ６５７．９ 文献标识码：Ｂ Ｐｒｏｐｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ ｖａｌｖｅ ｏｆ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ Ｓｈｉ Ｍｅｎｇ．ｘｉａｎ．Ｈｕ Ｙｕｎ （Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈａｎｇｙａｎｇ Ｋｏｓｏ Ｐｕｍｐ＆Ｖａｌｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，３８８ Ｄｏｎｇｘｉｎ舶０ｄ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１０００４，Ｚｈｅｊｉａｎｇ， Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｂｕｔｔｅｒｌｆｙ ｖａｌｖｅｓ ｉｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅ ｐｕｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌｓ．Ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｂｕｔｔｅｒｌｆｙ ｖａｌｖｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ｓａ ｔｈｅｉｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｉｅｖｅ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ；Ｖａｌｖｅ 现代空分设备空气净化都采取分子筛纯化系 统，而分子筛纯化系统中的两组切换阀门在整个流 程中起着非常重要的作用，因此，切换阀门的可靠 运行是空分设备安全、稳定运行的关键因素之一， 选择合适的切换阀门是空分设备设计的重点之一。 就流通能力来说，球阀最好，但其体积大，使 用寿命较短；蝶阀体积相对球阀来说较小，流通能 力比球阀稍小些，密封性能及使用寿命均大于球 阀，分子筛纯化系统采用蝶阀较为常见。现针对目 前国内常用的几种蝶阀做一些分析比较，用户可以 根据具体要求合理选择切换蝶阀。 １翻板式气动蝶阀 图１ 翻板式气动蝶阀示意图 翻板式气动蝶阀如图１所示。工作原理：气 缸、曲柄和连杆带动阀瓣作旋转运动，然后再靠压 是由于阀瓣结构较为复杂，阻挡了一部分流通面 于阀体内的阀座上。为了增强阀门的密封性，阀瓣 积，阀瓣的中心轴线偏离，造成不平衡设计，阀瓣 采用翻板式，采用靠压形式以减少与阀体的摩擦。 受介质压力影响，在关闭时起增强密封作用，而在 阀瓣与阀座密封面为硬密封，再加上气体的推力附 开启时由于介质的作用增大了开启力矩，比关闭时 加于阀瓣上，增加了密封比压，使密封性更好。但 要大得多，必须采用较大输出力的执行机构才能开 收稿日期：２００７．０７．１７ 作者简介：施孟贤（１９４９一），男，工程师，现在杭州杭氧工装泵阀有限公司从事阀门设计工作。 ・ ２８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 启阀门。由于阀座的密封面与阀体流通成９０。，突 出一个台阶，一方面减少了流通面积，另一方面介 阀体椭圆槽处于腾空状态，存在间隙；当阀门关闭 时，阀瓣与主密封圈有一定的过盈量。这一定的过 质对密封面有一个冲刷作用，密封面容易被管道中 的垃圾冲刷后留下凹坑造成密封不严。由于阀瓣为 压板式，介质流动方向受，只能单向流动，否 则阀门关闭不严。由于执行机构多为曲柄连杆机 构，关节容易松动。 受到结构的不能制作体积较大的蝶阀，口 径一般大到ＤＮ５００ｍｍ。另一种与其结构相似的阀 门为四连杆蝶阀（如图２所示），口径可以做到 ＤＮ１４００ｍｍ以上。其工作原理与翻板蝶阀差不多： 通过摆动气缸进气推动连杆，连杆作用于翻动阀 瓣，阀瓣靠与阀体上的密封座起密封作用。由于四 连杆在阀体里，经气流冲刷，容易生锈或卡阻，并 占去流道里的空间，使流通受阻。由于阀座也是突 出于流道，减少了流通面积。受到结构的，工 作介质只能单向流动。由于气缸作用较小，大口径 阀门开启时必须把背压放空。 四连杆蝶阀的特点是：阀腔内机械结构较紧 凑，执行机构为直气缸和摆动气缸，关节多容易转 动，流通面积相对来说小一些，介质流向受限，维 修麻烦，但价格低，使用温度在２００％以上，压力 在１．０ＭＰａ左右。 图２四连杆蝶阀示意图 ２自密封蝶阀 自密封蝶阀如图３所示。工作原理：执行机构 为齿轴、齿条活塞传递形式。该执行机构的优点： ①齿轮、齿条传动方式比曲柄连杆的滑动摩擦力小 得多，同口径可提高效率２０％；②齿轮、齿条传 动间隙小，因此运动自如，回差小；③双活塞，其 输出力矩提高１倍，尺寸更小；④与阀门直接相 连，从而简化了阀门的连接方式。执行机构带动阀 杆转动，使阀瓣旋转。 采用自密封形式，当阀瓣开启时，主密封圈与 盈量压迫主密封圈变形，使得主密封圈紧紧贴于阀 瓣与阀体，起到可靠的密封作用（主密封圈为氟橡 胶制品）。当阀瓣开启时，主密封圈的弹性作用又 恢复了原状，主密封圈在椭圆槽间做的是扩张圈和 阀瓣间的拉伸与压缩运动，磨损极小。主密封圈装 在阀体上，与介质的接触面很小，故介质对密封圈 冲刷面也小。橡胶抗冲刷性较好，所以使用寿命特 别长，并且可双向流动。 图３自密封蝶阀示意图 自密封蝶阀的特点：执行机构可靠，密封性 好，使用寿命长，维护方便，流通面积大，双向流 动，使用压力在１．０ＭＰａ左右，使用温度在２００％， 价格适中。 ３三偏心蝶阀 三偏心蝶阀如图４所示，是近些年发展起来的 阀门。执行机构也采用齿轴、齿条活塞传递形式， 密封采用两个斜圆锥相贯的密封原理。因温度变化 而发生热胀冷缩时，阀瓣与密封圈之间通过“渐进 式”自补偿来实现始终不变的密封效果。优化设计 使阀门开、闭阀瓣之间不产生平面的宏观相对摩擦 运动。 三偏心蝶阀是一种较为理想的阀门，但是由于 密封为斜置圆锥所形成的一条线，密封座加工较为 ・２９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com
于介质压力，才不会泄漏。再加上阀瓣为不平衡设 计，因此逆流时需要执行机构输出力矩较大，所以 逆流时容易泄漏。 密封圈分软密封和硬密封两种：软密封由于容 易磨损，补偿量较小，当补偿量用完后就会出现泄 漏；硬密封使用寿命长，耐高温、耐高压性好，但 制造成本高，价格相对也高一些。 三偏心蝶阀的特点是：执行机构可靠，使用寿 命长，耐高温、高压，有自动补偿功能，硬密封一 般要无可见泄漏比较难；软密封性能较好，可以做 图４三偏心蝶阀示意图 到无可见泄漏。密封圈互换性差，价格较高，反流 向时易泄漏。 困难。而且在密封座损坏时，因为密封面为一条复 ４结束语 上述４种阀门各有所长，性能比较见表１。 杂的曲线，单一性较强，因各厂家设计标准不同， 要更换相匹配的密封圈相当困难。当逆流时，需要 外加力矩，使阀瓣压向密封圈之间的单位正压力大 表１ ３种分子筛纯化系统蝶阀的性能比较 参数 自密封蝶阀 翻板式（四连杆）蝶阀 三偏心蝶阀 一 ｉ 阀瓣在阀体中 １ “ ／／二 ｉ￣－－－ ＝—■¨ｌ ｌＨ－． 占有面积示意 ＼ —盏。。■』ｎ １Ｈ一 卜 ＼ 一 ！ 卢 —７—历 密封面受 ｆ ｆ Ｉ冲刷示意 １ｉ — 士二 Ｊ仁 ＼ 一 ｌＬ —————！ —、—— 一 ／ 密封结构 软密封，检修方便 硬密封，检修不方便 硬（软）密封，检修不方便 泄漏率 使用温度／℃ 流通方向 无可见泄漏 ２ｏｏ 双向 有少量泄漏 ＞２ｏｏ 单向 软密封无可见泄漏，硬密封有少量泄漏 ＞２ｏｏ 单向 执行机构形式 齿轮、齿条活塞传递， 精确平稳 活塞、连杆、曲柄传递， 易松动、易走位 １．Ｏ 出轮、齿条活塞传递． 精确平稳 ＞１．Ｏ 适用压力／ＭＰａ １．Ｏ 使用寿命 价格 长 适中 一般 较低 较长 较高 应根据用户的经济实力和使用场合考虑如何选 择。一般使用原则：尽可能使用阀体腔内机械结构 简单、流道畅通、流通面积大、使用寿命长、温度 适合使用要求以及价格合理的阀门，同时也要考虑 ・便于维修和更换。分子筛纯化系统切换蝶阀，关系 到空分设备制造成本、使用寿命、气体纯度和产量 等，因此，合理选择分子筛纯化系统切换蝶阀很重 要。 ３０・