所謂三偏心是指在上述雙偏心結構的基礎上再增加一個角偏心，即使蝶閥的密封面呈傾斜錐形。
這種結構的特點是將蝶板周邊外側加工成外斜錐面，將密封閥座內側加工成內斜錐面。這時蝶閥的密封斷面變成了橢圓形，蝶板密封面的形狀也因此上下不對稱。由于密封面為斜錐形，被閥桿軸分隔為偏大的一側蝶板沿著大傾斜曲面向上方壓向閥座，偏小的一側蝶板沿著小傾斜曲面向下方壓向閥座。蝶板密封圈與閥座間的密封不是靠閥座的彈性變形，而是完全依靠接觸面的壓緊實現密封，故三偏心蝶閥的開閉基本上無摩擦，并且隨著關閉壓力的增加，閥門越關越緊。
三偏心蝶閥通常采用金屬硬密封閥座，解決了耐高溫的問題。在蝶板周邊鑲裝著由不銹鋼薄板與石墨薄板相互交錯層疊而成的多層密封圈，這種密封具有金屬硬密封和彈性軟密封的雙重優點，解決了泄漏問題。
從三偏心蝶閥的結構原理不難看出，三偏心蝶閥有以下優點：1）密封性能好，提高了系統的可靠性；2）摩擦阻力小，開閉省力、靈活；3）使用壽命長，可以實現反復多次開關；4）承壓及耐高溫能力強，適用范圍廣。
目前，這種結構的蝶閥在西歐和北美等的一些國家被大量采用。在實際工程中，如果系統的工作壓力不小于1.0MPa或在需要經常開啟的重要部位均可選用三偏心蝶閥。
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