[发明专利]一种双偏心蝶阀金属硬密封副中形面干涉的简易判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及双偏心蝶阀，具体地说，涉及一种双偏心蝶阀金属硬密封副中形面干涉的简易判定方法。

背景技术

双偏心蝶阀具有结构轻巧，制造简单的特点，被广泛应用于低压大口径管道的开关控制；由于具有双偏心结构，蝶阀在启闭时阀板与阀座之间能实现瞬间脱离或闭合，并且在开启后，阀板与阀座不再有干涉，从而大大减少了摩擦力，提高了阀的耐久性，这种结构也有利于提高密封性能；另一方面，为了增强密封效果，在密封面上使用弹性材料（如橡胶等）是一种常用的方法，但由于高温会使这些弹性材料失效，从而导致蝶阀不能长期工作于高温环境，因此，采用金属硬密封副成为另外一种重要途径，但是其密封形面的设计要求相对较高，较小的设计参数误差往往会导致密封形面的干涉和介质的泄漏，同时还会导致密封副提前因过度磨损而失效；实际上，磨损失效后的阀板和阀座的修配相对设计来说更为困难，因此一旦发生磨损失效通常只能更换新的蝶阀，由此可见，对于采用金属硬密封副的双偏心蝶阀，其密封副形面的精确设计对于提高蝶阀综合性能非常重要，而设计的首要的一步就是如何判定设计参数是否会导致密封副形面干涉；由于双偏心蝶阀密封形面参数内在联系的复杂性，工程设计中常采用经验参数结合三维实体建模软件判断是否出现形面干涉，采用这种设计流程通常需要反复修正调试才能获得较好的设计参数，因此不可避免地会导致设计精度的降低和设计周期的延长。

发明内容

本发明提供一种双偏心蝶阀金属硬密封副中形面干涉的简易判定方法，通过简单的数值计算即可判定蝶阀密封面是否会发生干涉，同时还可以判断干涉区域的具体位置，其特征在于，按以下步骤进行（如图1）：

1） 确定设计参数

获取并确定双偏心蝶阀密封面的5个主要设计参数（图2）：阀板中性面圆的直径D、阀板厚度为t、轴向偏心c、径向偏心e以及圆锥密封面半锥角                                                。

2） 建立坐标系

以圆锥密封面的顶点为原点，垂直于阀板平面方向为x轴，平行于阀板平面方向为y轴，与x轴和y轴都垂直的方向为z轴，建立三维直角坐标系（图2）；阀板厚度为t，其两个侧面在x轴上的截距分别为x₁和x₂，其中，；阀板中性面圆的直径为D，密封圆锥面的锥角为2，转轴的中心在xy平面内的坐标为P（x₀，y₀）；这里，，。

3） 数值离散处理

       为避免数学模型本身的非线性产生的求解和判断的复杂性，采用离散方法进行数值判断；具体地，以z为主要变量，将其定义域： 划成若干等分，并依次对变量z取值；根据蝶阀轴对称结构和坐标系的对称性，实际操作时可以只考察区间，其余区间的结果可根据对称性获得；为尽量降低因离散处理引起的精度误差，区间至少划分成100等分以上后对变量z取离散值；例如变量z的值可以取为0，，，，…，。

4） 确定分区

假设有一平行于xy平面的平面z＝z₀，z₀为步骤3中对变量z取的离散值；则根据该平面在阀板圆锥面上截得两段或一段双曲线，那么在xy平面内，可将y的定义域分为两个或一个区域；具体地，当时，平面z＝z₀在阀板圆锥面上截得两段双曲线，即y的定义域分为两个区间：(,)和(,)；当时，平面z＝z₀在阀板圆锥面上截得一段双曲线，即y的定义域仅为一个区间：(,)；这里，，。

5） 判定