現代空分設備空氣凈化都采取分子篩純化系統，而分子篩純化系統中的兩組切換閥門在整個流程中起著非常重要的作用，因此，切換閥門的可靠運行是空分設備安全、穩定運行的關鍵因素之一，選擇合適的切換閥門是空分設備設計的重點之一。

　　就流通能力來說，球閥最好，但其體積大，使用壽命較短；蝶閥體積相對球閥來說較小，流通能力比球閥稍小些，密封性能及使用壽命均大于球閥，分子篩純化系統采用蝶閥較為常見。現針對目前國內常用的幾種蝶閥做一些分析比較，用戶可以根據具體要求合理選擇切換蝶閥。

1、翻板式氣動蝶閥

圖1 翻板式氣動蝶閥示意圖

　　翻板式氣動蝶閥如圖1所示。工作原理：氣缸、曲柄和連桿帶動閥瓣作旋轉運動，然后再靠壓于閥體內的閥座上。為了增強閥門的密封性，閥瓣采用翻板式，采用靠壓形式以減少與閥體的摩擦。閥瓣與閥座密封面為硬密封，再加上氣體的推力附加于閥瓣上，增加了密封比壓，使密封性更好。但是由于閥瓣結構較為復雜，阻擋了一部分流通面積，閥瓣的中心軸線偏離，造成不平衡設計，閥瓣受介質壓力影響，在關閉時起增強密封作用，而在開啟時由于介質的作用增大了開啟力矩，比關閉時要大得多，必須采用較大輸出力的執行機構才能開啟閥門。由于閥座的密封面與閥體流通成90°，突出一個臺階，一方面減少了流通面積，另一方面介質對密封面有一個沖刷作用，密封面容易被管道中的垃圾沖刷后留下凹坑造成密封不嚴。由于閥瓣為壓板式，介質流動方向受限制，只能單向流動，否則閥門關閉不嚴。由于執行機構多為曲柄連桿機構，關節容易松動。

　　受到結構的限制不能制作體積較大的蝶閥，口徑一般大到DN500mm。另一種與其結構相似的閥門為四連桿蝶閥（如圖2所示），口徑可以做到DN1400mm以上。其工作原理與翻板蝶閥差不多：通過擺動氣缸進氣推動連桿，連桿作用于翻動閥瓣，閥瓣靠與閥體上的密封座起密封作用。由于四連桿在閥體里，經氣流沖刷，容易生銹或卡阻，并占去流道里的空間，使流通受阻。由于閥座也是突出于流道，減少了流通面積。受到結構的限制，工作介質只能單向流動。由于氣缸作用較小，大口徑閥門開啟時必須把背壓放空。

圖2 四連桿蝶閥示意圖

　　四連桿蝶閥的特點是：閥腔內機械結構較緊湊，執行機構為直氣缸和擺動氣缸，關節多容易轉動，流通面積相對來說小一些，介質流向受限，維修麻煩，但價格低，使用溫度在200℃以上，壓力在1.0MPa左右。

2、自密封蝶閥

圖3 自密封蝶閥示意圖

　　自密封蝶閥如圖3所示。工作原理：執行機構為齒軸、齒條活塞傳遞形式。該執行機構的優點：①齒輪、齒條傳動方式比曲柄連桿的滑動摩擦力小得多，同口徑可提高效率20%；②齒輪、齒條傳動間隙小，因此運動自如，回差小；③雙活塞，其輸出力矩提高1倍，尺寸更小；④與閥門直接相連，從而簡化了閥門的連接方式。執行機構帶動閥桿轉動，使閥瓣旋轉。

　　采用自密封形式，當閥瓣開啟時，主密封圈與閥體橢圓槽處于騰空狀態，存在間隙；當閥門關閉時，閥瓣與主密封圈有一定的過盈量。這一定的過盈量壓迫主密封圈變形，使得主密封圈緊緊貼于閥瓣與閥體，起到可靠的密封作用（主密封圈為氟橡膠制品）。當閥瓣開啟時，主密封圈的彈性作用又恢復了原狀，主密封圈在橢圓槽間做的是擴張圈和閥瓣間的拉伸與壓縮運動，磨損極小。主密封圈裝在閥體上，與介質的接觸面很小，故介質對密封圈沖刷面也小。橡膠抗沖刷性較好，所以使用壽命特別長，并且可雙向流動。

　　自密封蝶閥的特點：執行機構可靠，密封性好，使用壽命長，維護方便，流通面積大，雙向流動，使用壓力在1.0MPa左右，使用溫度在200℃，價格適中。

3、三偏心蝶閥

圖4 三偏心蝶閥示意圖

　　三偏心蝶閥如圖4所示，是近些年發展起來的閥門。執行機構也采用齒軸、齒條活塞傳遞形式，密封采用兩個斜圓錐相貫的密封原理。因溫度變化而發生熱脹冷縮時，閥瓣與密封圈之間通過“漸進式”自補償來實現始終不變的密封效果。優化設計使閥門開、閉閥瓣之間不產生平面的宏觀相對摩擦運動。

　　三偏心蝶閥是一種較為理想的閥門，但是由于密封為斜置圓錐所形成的一條線，密封座加工較為困難。而且在密封座損壞時，因為密封面為一條復雜的曲線，單一性較強，因各廠家設計標準不同，要更換相匹配的密封圈相當困難。當逆流時，需要外加力矩，使閥瓣壓向密封圈之間的單位正壓力大于介質壓力，才不會泄漏。再加上閥瓣為不平衡設計，因此逆流時需要執行機構輸出力矩較大，所以逆流時容易泄漏。

　　密封圈分軟密封和硬密封兩種：軟密封由于容易磨損，補償量較小，當補償量用完后就會出現泄漏；硬密封使用壽命長，耐高溫、耐高壓性好，但制造成本高，價格相對也高一些。

　　三偏心蝶閥的特點是：執行機構可靠，使用壽命長，耐高溫、高壓，有自動補償功能，硬密封一般要無可見泄漏比較難；軟密封性能較好，可以做到無可見泄漏。密封圈互換性差，價格較高，反流向時易泄漏。

4、結束語

　　上述4種閥門各有所長，性能比較見表1。

表1 3種分子篩純化系統蝶閥的性能比較

　　應根據用戶的經濟實力和使用場合考慮如何選擇。一般使用原則：盡可能使用閥體腔內機械結構簡單、流道暢通、流通面積大、使用壽命長、溫度適合使用要求以及價格合理的閥門，同時也要考慮便于維修和更換。分子篩純化系統切換蝶閥，關系到空分設備制造成本、使用壽命、氣體純度和產量等，因此，合理選擇分子篩純化系統切換蝶閥很重要。