【摘 要】 介绍了常见的聚四氟乙烯密封阀门结构及其改进措施。

　　【关键词】聚四氟乙烯;密封;蝶阀

　　一、前言

　　由于聚四氟乙烯具有适用温度范围广(-180~250℃)，耐压高(-0.1~6.4M P a)，耐蚀性优异，性能稳定，不易老化，摩擦因数低(与其他工程塑料的动、静摩擦因数仅为0.04)，易于成形，尺寸稳定，无污染，并且还可通过填充、添加适当材料以改善其综合性能得到强度更好、摩擦因数更低的密封材料等优点，故广泛适用于腐蚀性及易燃易爆介质管道中作为阀门密封件使用，特别是作为蝶阀的密封面。

　　二、密封结构分析

　　在蝶阀上，聚四氟乙烯常作为密封圈使用。如图1所示，为普遍采用的中线型密封蝶阀全衬聚四氟乙烯的一种结构，这种结构的特点是蝶板的回转中心(即阀杆的中心)位于阀体的中心线和蝶板的密封截面上，关闭时蝶板的外圆密封面挤压聚四氟乙烯阀座，使阀座产生弹性变形而形成弹性力作为密封比压，从而保证蝶阀的密封，但这种密封结构要求蝶阀轴头与蝶板密封面配合处的过盈量较大(单边达0.5～1m m)，并且阀座的成本高，制作困难，不适用于大口径阀门。

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　　针对中线型密封蝶阀这种结构的缺点，进行了设计改进，采用偏心结构阀门，如图2所示，蝶板的回转中心(即阀杆的中心)位于阀体的中心线上，且与蝶板密封截面形成一个偏置尺寸a，使蝶板与阀座上的密封面形成一个完整的圆，加工时易保证蝶板与阀座的表面粗糙度，关闭时蝶板的外圆密封面逐渐接近并挤压阀座使阀座产生弹性变形，形成的弹性力作为密封比压，确保密封。这种结构的优点是密封性能好，在密封面上施加较小的载荷即可达到密封要求，密封面无摩擦，阀开时能快速脱离密封面，并且制造工艺简单，启闭力矩小，操作轻便，且密封圈和蝶板等零件加工、制造方便。但由于聚四氟乙烯在载荷作用下有冷流倾向，易产生永久变形和压塌现象，有时甚至阀门第一天装配调试好后到第二天便由于冷流严重而使密封面过盈量减小或消失，导致密封性能下降。在实际使用中，轻则造成能源浪费，重则可能产生不可估量的损失。

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　　针对中线型密封蝶阀和偏心结构蝶阀的弊处，采用改进阀座的中线型蝶阀，如图3所示，即采用四氟乙烯及橡胶构成复合阀座作为密封结构，橡胶具有独特的高弹性能，优异的抗疲劳强度，因这种弹性密封副其特点在于阀座的弹性由橡胶提供并利用聚四氟乙烯的摩擦因数低，不易磨损，不易老化等特性，特别是同等工况下阀门操作力矩比普通聚四氟乙烯密封圈要小好多，从而不仅使蝶阀的寿命得以提高，也节省了驱动装置配置成本。下表就是在1.0M P a介质压力下阀门启闭力矩试验数据。但这种结构的阀座制作工艺比较复杂，特别是不适合于制作大口径蝶阀。

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　　针对原有聚四氟乙烯密封阀门在使用中出现的一些问题，总结经验，继续开发改进，目前，设计了三维偏心结构，如图4所示，蝶板的回转中心线(即阀杆的中心线)与蝶板密封截面形成一个偏置尺寸a，且与阀体通道轴线偏置尺寸b，阀座回转轴线与阀体通道轴线形成一个角度α 。这种结构的特点是，保留了普通聚四氟乙烯阀门耐磨性能好，密封可靠，操作轻便，使用场合广的优点，从图中更可看出，这种结构的蝶板与密封圈和普通聚四氟乙烯阀门的密封有所不同：①密封副采用锥体的一部分，密封更可靠;采用三维偏心结构，在实际使用中具有越关越紧的功能，并能补偿密封副的磨损和冷流。②由于采用偏心结构，启闭过程中蝶板从密封面上离开后，便不再与密封圈接触，避免摩擦，减少磨损，也减轻了启闭力矩。③采用偏置式阀杆，故介质作用有助于密封。④密封圈上、下平面采用调整垫，调整过盈量方便。⑤根据使用场合的不同，将阀杆中心设计在阀门通道中心线上，实现真正意义上的双面密封;但这时对传动机构要求较高，传动件之间配合精度要高。

　　三偏心蝶阀的三个偏心量对密封的影响是相互关联的，可以在一定的范围内变化，选择参数时主要是综合考虑降低力矩，实现密封，不产生干涉和更好的反向承压能力等各个方面，三偏心蝶阀的各个偏心参数的选择是一个比较繁琐的过程，工作量较大，下面简单介绍一下三偏心位置的确定。从图中得出密封圆锥的底半径R(位于阀座的大端)和密封圆锥的高度Hk为R=Acos( θ-α )，Hk=R/tanθ。

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　　三、结语

　　通过装配、试验以及总结用户使用情况表明，三偏心结构的聚四氟乙烯阀门在使用寿命、使用性能等方面比普通聚四氟乙烯阀门有了很大的提高，并且适合使用要求越来越高的场合，所以，三偏心聚四氟乙烯阀门必将获得更大的市场。

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