一、聚四氟乙烯蝶阀结构改进方案前言
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。
传统的橡胶密封蝶阀不能适应一些强酸强碱的腐蚀环境，也不能广泛应用于石油、化工、环保等行业。为了解决这个问题，聚四氟乙烯被用来代替蝶阀上的橡胶。聚四氟乙烯优异的性能可以有效隔离介质和阀体，达到防腐的目的。这是我们在这篇文章中想讨论的氟衬里蝶阀。
氟衬里蝶阀以其优异的性能被广泛应用于石油、化工、环保等领域。 在常温常压条件下，衬氟蝶阀具有较高的性价比，可替代不锈钢阀体蝶阀使用。随着工业自动化进程的加快，为了使氟气蝶阀适应自动化工业系统的要求，我们可以在氟气蝶阀上安装电动或气动执行机构。 
衬氟蝶阀型号说明 像其他类型的蝶阀一样，氟衬里蝶阀也有许多类型的分类，对应于不同的型号。氟衬里蝶阀常用的连接方式有圆片型和法兰型。常见的驱动形式包括手柄、涡轮、气动和电动。常见的阀体材料包括灰铸铁、球墨铸铁、碳钢和不锈钢。另外，由于衬氟蝶阀的密封面由聚四氟乙烯制成，蝶阀的工作压力≤1.6Mpa，下面是一个分析衬氟蝶阀类型的例子。
衬氟蝶阀是多有内衬氟塑料型蝶阀的总称，当然这里面也包括了衬四氟蝶阀，但是很多人还是会将他们分开来进行比较，这两种阀门的共同点就是同时内衬型的蝶阀，而且都是采用氟塑料的内衬材料，阀门的结构特点同时线结构形式，且阀体都分为上下分体式，两者在阀门性能和应用领域中也有很多相似之处，都是耐腐蚀的阀门。
而衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的区别主要在于外观区别、耐温区别以及成型工艺区别三大方面，其中：
1、衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的耐温区别
衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的耐温区别主要在于衬氟蝶阀可以在低于150℃的介质管道中进行使用，而衬四氟蝶阀对于环境温度的要求相对高点，可以在低于180℃的介质管道中使用。
2、衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的外观区别
衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的外观区别主要在于阀门的内衬层的材料外观上，其中，衬氟蝶阀主要采用的是F46在成型后呈半透明状，而衬四氟蝶阀则是采用F4(聚四氟乙烯)，主要呈乳白色，也有改性的聚四氟乙烯呈黑色。
3、衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的成型工艺区别
衬氟蝶阀和衬四氟蝶阀的成型工艺区别主要在于衬氟蝶阀采用的是热熔工艺，将原料置于模具中，连同模具一起进入高温炉中一起加温，待原料加热至熔后取出模具在压力机下一次压制成型；而衬四氟蝶阀则是采用低压烧结工艺，先将原料置于模具，经压力机压实后取出工件，放入烧结炉加温烧结，成型后还需经过机床机加工才可完成配件的制作。
二、聚四氟乙烯蝶阀结构改进方案密封结构分析
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。
D371F-16C衬氟蝶阀 d代表蝶阀； 3表示驱动形式为涡轮； 7表示连接模式是晶片类型； 1表示蝶阀为中心线结构； f表示密封面材料为聚四氟乙烯材料； 16指工作压力16公斤； c表示阀体由碳钢制成。
聚四氟乙烯蝶阀结构改进方案
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，易产生变形和压塌现象，有时甚至阀门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。 
聚四氟乙烯蝶阀结构改进方案密封材质四氟乙烯(TFE)和增强四氟乙烯(RTFE)
阀座的小额定值在表3 中列出。对于未列人表3 的密封材料,其阀座额定值需经买方与制造厂商定。
配有衬里、封胶、弹性密封材料或这些性能复合材料的阀门,其温度范围应符合阀门制造厂的推荐值。温度范围应按4.3 的规定标注在铭牌上。
2.2阀体的小壁厚应符合1.2 中列出的相应ASMEB16 标准。衬氟蝶阀设计在结构上应适合本身规定的压力和温度范围,阀体中轴孔和相邻的螺栓孔之间局部截面减薄可能必需对其加以考虑。这些截面应按ASMEB16.34 的要求设计。对于未列人ASME B16.34 表中阀体材料,其小壁厚应采用1.2 中列出的相应的ASME 标准。
2.2.2衬氟蝶阀结构长度列于表1和表2。这些尺寸是(a)经压缩或安装的阀门尺寸,这些阀门使用自阀体接触面伸出或复盖的起到法兰密封作作用的非金属内衬、衬套或辅助密封垫,或是(b)阀门金属对金属的连接尺寸,这些阀门不使用那些非金属元件。
注:当阀体内衬、村套或O形密封圈作为法兰密封面使用时，除制造厂作特别规定外,将不再使用单独的垫片。
2.2.3当阀门结构需要单独的垫片时,为确定管法兰间安装的长度,应把安装垫片厚度加到表1和表2 列出的尺寸上。
2.2.4需要单独垫片的铸铁、球墨铸铁和青铜阀门的阀体连接面应按MSSSP-6的规定加工。 
聚四氟乙烯蝶阀结构改进方案
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*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。 
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。
三、聚四氟乙烯蝶阀改进方案结语
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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