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氣動蝶閥（Pneumatic Butterfly Valve）是一種通過氣動執行器驅動閥板旋轉來實現流體通斷或流量調節的閥門。其核心特點是結構緊湊、啟閉迅速、密封可靠，廣泛應用于工業自動化系統中，尤其適合大流量、低壓或中壓工況的快速控制。
一、結構與組成
閥體：
主體結構，材質多為鑄鐵、鑄鋼或不銹鋼。
流道設計為圓盤形，與管道匹配，壓損小。
閥板（蝶板）：
圓盤狀活動部件，通過旋轉控制流體通斷。
材質可選不銹鋼、鋁合金或襯氟塑料（耐腐蝕）。
閥桿：
連接閥板與執行器，傳遞扭矩，通常為整體軸或分段軸設計。
密封圈：
閥座密封材料，常用橡膠（EPDM、NBR）、PTFE或金屬硬密封。
氣動執行器：
單作用型：彈簧復位，失氣時自動歸位（開或關）。
雙作用型：雙向氣控，需氣壓驅動開啟和關閉。
可選配定位器、限位開關等附件，實現精準控制。
附件：
電磁閥（控制氣路通斷）、過濾器/減壓閥（凈化氣源）、手動輪（應急操作）。
二、工作原理
開啟過程：
壓縮空氣進入執行器氣室，推動活塞或齒輪機構，帶動閥桿旋轉90°。
閥板由關閉狀態轉至與流道平行，流體通過。
關閉過程：
氣路切換，執行器反向通氣或彈簧復位，閥板旋轉90°至與流道垂直，切斷流體。
流量調節：
通過定位器控制閥板開度（0~90°），調節通道截面積，實現線性或等百分比流量控制。
三、分類
分類依據 | 類型 | 特點與應用 |
|---|---|---|
結構形式 | 中線蝶閥 | 閥板中心與閥桿同心，密封依賴橡膠擠壓，適合低壓水、空氣（≤1.6MPa）。 |
雙偏心蝶閥 | 閥桿偏離閥板中心和密封面，減少摩擦，壽命長，適用于中壓（≤2.5MPa）。 | |
三偏心蝶閥 | 閥桿、閥板、密封面三重偏心，金屬硬密封，耐高溫高壓（≤10MPa），用于蒸汽、油氣。 | |
連接方式 | 法蘭式蝶閥 | 法蘭連接，適用于大口徑管道（DN50以上）。 |
對夾式蝶閥 | 結構緊湊，通過螺栓夾緊在管道法蘭間，節省空間（DN50以下常用）。 | |
密封材料 | 軟密封蝶閥 | 橡膠/PTFE密封，零泄漏，適用于水、氣體（溫度≤120℃）。 |
金屬密封蝶閥 | 不銹鋼/合金密封，耐高溫（≤600℃）、高壓、磨損，用于蒸汽、腐蝕性介質。 | |
氣動執行器類型 | 單作用（彈簧復位） | 失氣時自動復位，安全性高（如故障關斷）。 |
雙作用（雙向氣控） | 需雙路氣源控制，適用于頻繁調節或無復位需求的場合。 |
四、特點與優缺點
優點：
快速啟閉：90°旋轉即可全開/全關，響應時間可短至1~2秒。
結構輕便：體積小、重量輕，安裝維護便捷，尤其適合大口徑管道。
成本低廉：相比同口徑閘閥或球閥，造價更低。
流量調節性能好：通過開度控制實現線性或定制流量曲線。
防爆安全：氣動驅動無電火花，適合易燃易爆環境。
缺點：
密封局限：軟密封不耐高溫高壓，硬密封成本高且啟閉力矩大。
壓降較大：閥板始終位于流道中，全開時仍有約30%壓損。
顆粒介質磨損：含固體顆粒的流體易損傷密封面（需選耐磨材質）。
五、應用場景
水處理系統：泵站、給排水管道的通斷與流量調節（軟密封中線蝶閥）。
化工行業：酸堿液體、氣體的輸送控制（襯氟蝶閥）。
暖通空調（HVAC）：冷熱水循環、空氣處理機組（EPDM密封）。
食品制藥：衛生級蝶閥，滿足CIP/SIP清洗要求（鏡面拋光設計）。
能源領域：煙氣脫硫、燃氣管道（三偏心金屬密封蝶閥）。
造紙與冶金：漿料、粉塵介質的啟閉（耐磨涂層閥板）。
六、選型注意事項
介質特性：
腐蝕性、溫度、粘度、含固量（決定密封材料和閥板涂層）。
壓力與溫度：
最大工作壓力/溫度需低于閥門額定值（硬密封耐壓更高）。
氣源條件：
氣源壓力（通常0.4~0.7MPa）、潔凈度（需配過濾器）。
執行器選配：
扭矩需求（與閥門口徑、壓力相關）、單/雙作用選擇、是否需要防爆認證。
控制要求：
開關型或調節型（配定位器）、信號類型（4~20mA、氣動信號）。
安裝環境：
空間限制（對夾式更緊湊）、戶外需防雨防塵罩。
七、維護與常見故障
密封泄漏：
原因：密封圈老化、閥板變形、雜質卡阻。
處理：更換密封圈、校正閥板、清洗閥腔。
執行器不動作：
原因：氣源壓力不足、電磁閥故障、氣缸漏氣。
處理：檢查氣路、更換電磁閥密封件。
閥板卡死：
原因：介質結晶、溫度過高導致膨脹、安裝偏移。
處理：加裝伴熱、重新對中安裝、手動輪輔助操作。
定期維護：
每季度檢查密封圈磨損、潤滑閥桿、清潔氣動執行器濾芯。
八、與其他閥門的對比
對比項 | 氣動蝶閥 | 氣動球閥 | 氣動閘閥 |
|---|---|---|---|
結構 | 閥板旋轉90°控制 | 球體旋轉90°控制 | 閘板垂直升降控制 |
流阻 | 中等（閥板在流道中） | 低（全開時直通） | 低（全開時直通） |
密封性 | 軟密封可達零泄漏，硬密封稍遜 | 金屬密封可達VI級 | 依賴楔形壓緊，高溫易泄漏 |
適用口徑 | 適合大口徑（DN50~2000） | 中小口徑（DN15~300） | 中小口徑（DN15~600） |
成本 | 低（尤其大口徑） | 高（精密加工） | 中等 |
典型應用 | 水處理、通風系統 | 高壓油氣、精密調節 | 高溫蒸汽、粘稠介質 |
九、總結
氣動蝶閥憑借其快速響應、經濟性和適應性，成為工業自動化流控的關鍵組件。選型時需綜合工況需求（如介質、壓力、控制精度），搭配適當的氣動執行器及附件，并定期維護以延長使用壽命。相較于其他閥門，其在大口徑、頻繁啟閉及防爆場景中更具優勢，但在高壓高溫或高密封要求場合需謹慎評估硬密封蝶閥或替代方案。
