蝶閥以其成本低、體積小、質(zhì)量輕和壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，各行業(yè)對(duì)設(shè)備的性能要求越來(lái)越嚴(yán)格，尤其是在一些煤氣管道或其他有害物質(zhì)的管道中，要求蝶閥必須達(dá)到零泄漏，所以蝶閥的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直是重要的研究課題。本文應(yīng)用TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論對(duì)蝶閥的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)化過(guò)程進(jìn)行分析，并對(duì)其密封技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)產(chǎn)品可能的密封結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為企業(yè)產(chǎn)品的創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)提供借鑒。

2 TRIZ技術(shù)進(jìn)化理論

TRIZ是俄文中發(fā)明問(wèn)題解決理論的詞頭。該理論是前蘇聯(lián)G.S.Altshuler及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員，自1946年開(kāi)始，在分析研究世界各國(guó)250萬(wàn)件的基礎(chǔ)上，綜合多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的原理和法則形成的理論體系[1]。其主要目的是研究人類(lèi)進(jìn)行發(fā)明創(chuàng)造及解決技術(shù)難題過(guò)程中所遵循的科學(xué)原理和方法。其主要內(nèi)容包括，40個(gè)發(fā)明創(chuàng)造原理、39個(gè)技術(shù)特性、矛盾矩陣、物質(zhì)-場(chǎng)分析和發(fā)明問(wèn)題解決算法等。

技術(shù)進(jìn)化理論是TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving——發(fā)明問(wèn)題解決理論）理論的基礎(chǔ)，也是其核心。技術(shù)進(jìn)化理論將產(chǎn)品進(jìn)化過(guò)程分為嬰兒期、成長(zhǎng)期、成熟期和退出期等4個(gè)階段。處于嬰兒期及成長(zhǎng)期的產(chǎn)品，企業(yè)應(yīng)加大投入，對(duì)其結(jié)構(gòu)、參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化，使其盡快成熟，從而為企業(yè)帶來(lái)更多利潤(rùn)。處于成熟期產(chǎn)品，企業(yè)應(yīng)對(duì)其替代技術(shù)進(jìn)行研究，以便推出新一代產(chǎn)品，以應(yīng)對(duì)未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。而對(duì)于退出期的產(chǎn)品，企業(yè)利潤(rùn)急劇下降，應(yīng)該盡快淘汰。

技術(shù)進(jìn)化理論還研究技術(shù)進(jìn)化模式、進(jìn)化定律與進(jìn)化路線。應(yīng)用這些進(jìn)化模式或定律以及進(jìn)化路線可以預(yù)測(cè)產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，把握新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方向，為企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃提供具體的、科學(xué)的支持。

3 蝶閥密封結(jié)構(gòu)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，蝶閥廣泛應(yīng)用于管道控制系統(tǒng)，特別是其他控制閥類(lèi)難以適用的大口徑管道控制系統(tǒng)。通常，蝶閥的閥座為固定式，其材質(zhì)有高分子聚合物和金屬兩類(lèi)，聚合物閥座主要適用于溫度較低的工況，金屬密封閥座蝶閥雖然能滿足較高的溫度和壓力工況，但金屬閥座的彈性較聚合物閥座低，密封性能較差[2。蝶閥各種性能的改善與其不斷改進(jìn)密切相關(guān)。如蝶閥的密封結(jié)構(gòu)技術(shù)發(fā)展先后經(jīng)歷了普通蝶閥、單偏心蝶閥、雙偏心蝶閥和三偏心蝶閥的演變過(guò)程（圖1）。

（a）普通蝶閥 （b）單偏心蝶閥 （c）雙偏心蝶閥 （d）三偏心蝶閥

圖1 蝶閥

3.1 普通蝶閥

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，形如擋板的蝶閥一直用作流量控制裝置，蝶板的邊緣僅掃過(guò)管的內(nèi)徑，以改變流量，但不能緊密切斷流體的流動(dòng)。隨著天然橡膠及人造橡膠襯層的應(yīng)用，橡膠襯層開(kāi)始用作密封材料，常見(jiàn)的襯膠蝶閥即屬于此類(lèi)。該種蝶閥的結(jié)構(gòu)特征為閥桿中心、蝶板中心、閥體中心在同一位置上，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。因蝶板中心線兩側(cè)是相等的，故力矩和通過(guò)蝶板的壓力負(fù)載是平衡的，使蝶閥關(guān)閉時(shí)達(dá)到雙向緊密封，不存在不平衡區(qū)，減少了單邊泄漏。但由于它是以旋轉(zhuǎn)軸為中心的對(duì)稱結(jié)構(gòu)。它的密封面是處于軸的兩側(cè)，這樣的結(jié)構(gòu)，密封面的壓緊力與介質(zhì)的壓力永遠(yuǎn)只有一半蝶板是相一致的，另一半則處于*相反的方向。因此造成蝶閥密封性能不高。另外蝶板與閥座始終處于擠壓和刮擦狀態(tài)，阻力矩大，磨損快。為克服擠壓和刮擦，保證密封性能，閥座基本上采用橡膠或聚四氟乙烯等彈性材料，因此在使用上受到了溫度的限制。

3.2 單偏心蝶閥

為解決普通蝶閥的蝶板與閥座的擠壓?jiǎn)栴}產(chǎn)生了單偏心蝶閥。單偏心蝶閥的閥桿中心線與密封中心線錯(cuò)開(kāi)，形成不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以便不通過(guò)橡膠襯密封面，造成了蝶閥的密封面成為一個(gè)完整連續(xù)的圓弧曲面，這樣對(duì)于密封面的加工制造就非常方便，而且蝶板與閥座還可以進(jìn)行研磨，這對(duì)于蝶閥的密封性能就有了充分的保證。蝶板上下端不再為回轉(zhuǎn)軸心，分散減輕了蝶板上下端與閥座的過(guò)度擠壓，能較快離開(kāi)密封面，減小了配合面間的摩擦力。但是由于單偏心結(jié)構(gòu)在閥門(mén)的整個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程中蝶板與閥座的刮擦現(xiàn)象并未消失，故采用不多。

3.3 雙偏心蝶閥

雙偏心蝶閥的結(jié)構(gòu)特征是閥桿軸心偏離閥座的密封面中心，也偏離管路和閥門(mén)中心線[3]。雙偏心的效果使閥門(mén)開(kāi)啟后，蝶板能迅速脫離閥座，大幅度地消除了蝶板與閥座的不必要的過(guò)度擠壓和刮擦等現(xiàn)象，減輕了開(kāi)啟力矩，降低了磨損，提高了閥座壽命。刮擦的大幅度降低，同時(shí)還使得雙偏心蝶閥也可以采用金屬閥座，提高了蝶閥的適用溫度，但因?yàn)槠涿芊庠韺儆谖恢妹芊鈽?gòu)造，即蝶板與閥座的密封面為線接觸，通過(guò)蝶板擠壓閥座所造成的彈性變形產(chǎn)生密封效果，故對(duì)關(guān)閉位置要求很高（特別是金屬閥座），承壓能力較低，蝶板或閥體密封面的摩擦現(xiàn)象非常嚴(yán)重。