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所谓三偏心是指在上述双偏心结构的基础上再增加一个角偏心，即使蝶阀的密封面呈倾斜锥形。
这种结构的特点是将蝶板周边外侧加工成外斜锥面，将密封阀座内侧加工成内斜锥面。这时蝶阀的密封断面变成了椭圆形，蝶板密封面的形状也因此上下不对称。由于密封面为斜锥形，被阀杆轴分隔为偏大的一侧蝶板沿着大倾斜曲面向上方压向阀座，偏小的一侧蝶板沿着小倾斜曲面向下方压向阀座。蝶板密封圈与阀座间的密封不是靠阀座的弹性变形，而是完全依靠接触面的压紧实现密封，故三偏心蝶阀的开闭基本上无摩擦，并且随着关闭压力的增加，阀门越关越紧。
三偏心蝶阀通常采用金属硬密封阀座，解决了耐高温的问题。在蝶板周边镶装着由不锈钢薄板与石墨薄板相互交错层叠而成的多层密封圈，这种密封具有金属硬密封和弹性软密封的双重优点，解决了泄漏问题。
从三偏心蝶阀的结构原理不难看出，三偏心蝶阀有以下优点：1）密封性能好，提高了系统的可靠性；2）摩擦阻力小，开闭省力、灵活；3）使用寿命长，可以实现反复多次开关；4）承压及耐高温能力强，适用范围广。
目前，这种结构的蝶阀在西欧和北美等的一些国家被大量采用。在实际工程中，如果系统的工作压力不小于1.0MPa或在需要经常开启的重要部位均可选用三偏心蝶阀。
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