CN101893103B - 一种弹力限位偏心轴蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蝶阀，是一种弹力限位偏心轴蝶阀，包括内部具有圆柱状空腔的阀体、圆形阀板、偏心轴、板式弹簧，在阀体的一端内侧壁上设置有圆锥形密封面的阀座，于阀座的内侧、在阀体的内壁上设置有止挡；偏心轴穿过阀体内的圆柱状空腔；阀板置于阀体内，在阀板的一侧设置有轴座，轴座与偏心轴间可转动连接；在偏心轴上固接有用于驱动阀板的钢性驱动臂；板式弹簧一端固接于阀板、偏心轴或驱动臂上，另一端与驱动臂或阀板相抵接或固接。利用偏心轴小转角时的类似凸轮效应和杠杆原理，极大减小蝶阀的驱动力，同时大大降低密封环与阀座压合时的线速度，有效提高阀门的寿命。

Description

一种弹力限位偏心轴蝶阀

技术领域

本发明涉及蝶阀，是一种串接在管路中用以阻断或调节流体流量的装置。具体地说是一种弹力限位偏心轴蝶阀，可用于冶金，电力，石油，化工，真空等系统；是调控和切断流体的最佳装置。

背景技术

目前小口径的球阀，闸阀，截止阀等技术已成熟，已被广泛使用。但随着大工业的发展，阀门的流通口径也在增大，随之体积也在增大，这些阀门的重量和体积已经无法被人们所接受，因此随着阀门口径的增大和蝶阀设计加工技术的成熟，将逐渐由蝶阀取代。

目前市场上已经有产品的蝶阀种类有；中心蝶阀，单偏心蝶阀，双偏心蝶阀和三偏心蝶阀。

一、中心蝶阀：该种蝶阀的结构特征为蝶阀的转动轴心，位于阀体，阀板，阀板的线密封面中心，与阀门本体中心在同一位置上。结构简单，制造方便。常见的衬胶蝶阀即属于此类。缺点是阀板与阀座始终处于接触挤压.刮擦状态，磨损大。为克服挤压，刮擦，保证密封性能，阀座基本上采用橡胶或聚四氟乙烯等弹性材料，这就是为什么传统上人们认为蝶阀不耐高温的原因；中心蝶阀的回转中心(即阀门轴中心)，位于蝶阀密封面的中心。在整个90度的开关过程中，蝶板与阀体密封面间都存在相对机械磨擦，其开关需要的旋转力矩大，寿命短。为了减少磨擦，一般的高性能蝶阀均为单偏心，双偏心或三偏心结构。

二、单偏心蝶阀

为解决中心蝶阀的阀板与阀座间的挤压问题，由此产生了单偏心蝶阀，其结构特征为阀轴轴心偏离了阀板中心(即阀板轴线)，从而使阀板上下端不再成为回转轴心，分散，减轻了蝶板上下端与阀座的过度挤压。但由于单偏心构造在阀门开关过程中蝶板与阀座的刮擦现象并未消失，在应用范围上和中心蝶阀大同小异。故采用的不多。

三、双偏心蝶阀

在单偏心蝶阀的基础上进一步改良成型的就是目前应用最广泛的双偏心蝶阀。其结构特征为在阀轴轴心即偏离蝶板中心，也偏离本体中心。双偏心的效果是阀门被开启后阀板能迅速脱离阀座，大幅度地消除阀板与阀座的不必要的过度挤压，刮擦现象，减轻了开启阻距，降低了磨损，提高了阀门寿命。但因为其密封原理属于位置密封构造，即蝶板与阀座的密封面为线接触，通过蝶板挤压阀座所造成的弹性变形产生密封效果，故对关闭位置要求很高(特别是金属硬密封)，承压能力低，这就是为什么传统上人们认为蝶阀不耐高压，泄漏量大的原因。

单偏心蝶阀是在设计时将蝶阀的轴心偏离密封面中心线，形成第一个偏心。双偏心蝶阀是在单偏心蝶阀的基础上将蝶阀的轴心稍稍再偏离管路中心线，形成第二个偏心。单偏心和双偏心蝶阀的阀板，和阀座的密封截面都是一个完整的圆锥形面，因而在加工时，很容易保证阀板，密封圈和阀座密封面的加工精度和表表面光洁度，但当开启阀门时，单偏心蝶阀从0度转动至(20-25)度时，阀板上的密封圈与阀座密封面之间仍存在机械磨擦，双偏心蝶阀在开关时也存在8-12度的相对机械磨擦，因其密封原理属于位置密封构造，阀板上的密封圈与阀座的圆锥密封面为线接触。是依靠密封圈的弹性变形来产生密封效果，故对关闭位置要求很高(特别是金属密封)，承压能力低，还存在一定的相对机械磨损，又没有补偿，所以机械寿命还相对较短。

四、三偏心蝶阀

为了克服双偏心蝶阀这一矛盾，三偏心蝶阀是在双偏心蝶阀的基础上又对其进行了第三次偏心-密封面的偏心；其结构特征是：在双偏心的阀轴轴心位置偏心的同时，阀体上的阀座密封面圆锥面的轴线，偏斜于阀体圆柱轴线，也就是说，经过第三次偏心后，阀座密封截面不再是圆锥面，而是圆锥的斜截体，其密封面形状也因此而不对称，一边倾斜于阀体中心，另一边则平行于阀体中心线。阀板也不再是正圆柱体。

这第三次偏心的最大特点就是从根本上改变了密封结构，不再是位置密封，而是扭力密封，既不是依靠阀座和密封环的弹性变形，而是完全依靠密封环与阀座的接触面压来达到密封效果，因此一举解决了金属阀座零泄漏这一难题，并因接触面压与介质压力是成正比的，耐高压高温也迎刃而解。在一定程度上解决了密封面磨损补偿问题，同时也带来一些问题：一是设计和机械加工难度大，一般的阀门厂很难完成其设计和机械加工，更难保证其质量。二，不能利用管路中流体的比压来完成密封，完全靠扭力来实现，所以阀座与密封环之间的接触角设计的都很小，一般在3到6度之间，在此范围内会产生很高的密封扭矩，但在开启阀门时很容易被卡死，为了不被卡死就必须增大阀座与密封环之间的接触角，增大蝶阀轴偏离管路中心量，增大偏心角，这样就必须加大驱动阀门的扭矩，因此三偏心蝶阀开关时需要很大的扭矩。三，开关速度慢，三偏心蝶阀的密封圈在阀门关闭时是象楔子一样斜插入阀座，如果快速开关将损坏密封圈。四，不能借助阀门两端的比压来完成密封，是扭力密封，所以阀门开关需要的力矩大，需要巨大的执行器。尽管大口径的三偏心蝶阀在体积和重量上大大小于同口径的球阀和闸阀，但其体积和重量仍不能令人满意。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、设计和机械加工简单、造价低廉但使用广泛的弹力限位偏心轴蝶阀。阀门在开关过程中，蝶板上的密封环不能与阀体上的密封座接触，将阀门的驱动力降低至目前的1/20到1/30，需要时可以将开关阀门所需要的时间提高到1秒以内，密封副磨损后具有补偿功能，软或金属硬密封都适用的阀门结构。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种弹力限位偏心轴蝶阀，包括内部具有圆柱状空腔的阀体、圆形阀板、偏心轴、板式弹簧或螺旋压力弹簧，

在阀体的一端内侧壁上设置有圆锥形密封面的阀座，于阀座的内侧、在阀体的内壁上设置有止挡；

偏心轴穿过阀体内的圆柱状空腔；

阀板置于阀体内，在阀板的一侧设置有轴座，轴座与偏心轴间可转动连接；

在偏心轴上固接有用于驱动阀板的钢性驱动臂；

板式弹簧一端固接于阀板上、另一端与驱动臂相抵接，或者板式弹簧一端固接于偏心轴上、另一端与阀板相抵接，或者板式弹簧一端固接于驱动臂上、另一端与阀板相抵接或绞接。

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，在空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体上的止挡分别位于的偏心轴动力中心线的左右两侧。

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，在空间位置分布上，所述钢性驱动臂用于驱动阀板的驱动端位于偏心轴动力中心线和阀体上的止挡之间。

所述圆锥形密封面的阀座是截面为三角形、梯形或异形的环状凸台，环状凸台径向固接于阀体内壁面上、或径向突出于阀体的内壁面与阀体为一体式结构。

偏心轴穿过阀体内的圆柱状空腔；偏心轴的几何中心线或动力中心线与阀体中心线间的距离为阀体内空腔直径的0-0.2倍；最好为偏心轴沿阀体径向垂直穿过阀体；偏心轴的几何中心线与阀体中心线相交、或偏心轴的动力中心线与阀体中心线相交；阀体中心线与阀板中心线共线。

所述板式弹簧为板式压力弹簧，一端固接于偏心轴上，另一端抵接于阀板上；

或所述板式弹簧为板式压力弹簧或螺旋压力弹簧，一端固接于阀板上，另一端抵接于驱动臂上；

或所述板式弹簧为″U″字形板式拉力弹簧，一端固接于阀板上，另一端的内侧面抵接于驱动臂上；

或所述板式弹簧为板式压力弹簧，其一端固接于阀板驱动臂远离偏心轴的一端，其另一端设有拉杆或拉链；拉杆或拉链一端连接于阀板上，另一端与板式压力弹簧连接，以实现板式弹簧与阀板间的绞接。

所述板式弹簧为1层或1层以上条形板呈阶梯状排布而成，或者为“V”字形弹簧板，或者为形弹簧板，或者为形弹簧板，或者为“U”字形弹簧板，或者为梯形弹簧板，或者为一端向另一端面积或截面积逐渐增加的异形弹簧板。

于所述圆形阀板的圆盘状的圆周外边缘上设置有环状密封圈，或于阀座的圆锥形密封面上设置有环状密封圈；其可为弹性橡胶密封圈、氟塑料密封圈、橡胶与塑料复合的密封圈或金属密封圈。

所述偏心轴的作用是使轴的动力中心线A与轴杆和轴座接触处的几何中心线B平行(不重合)，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；

所述偏心轴为二端圆柱体直径小于中部圆柱体直径，中部圆柱体的几何中心线A与轴两端形成的动力中心线B平行(不重合)，形成的三段式偏心轴结构；或在轴杆上固结偏心体所形成的偏心轴结构；或在轴杆上套设有、开设偏心孔的轴套所形成使轴的动力中心线与轴杆和轴座接触处的几何中心线平行(不重合)，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；或是轴杆两端直径大于轴杆与轴座转动连接处的直径，轴杆两端形成的动力中心线与轴杆与轴座接触处的几何中心线平行(不重合)，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；或在轴杆两端套装偏心环状轴套，使轴的动力中心线与轴杆和轴座接触处的几何中心线平行(不重合)，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；

所述钢性驱动臂和板式弹簧为一体式结构，共同作为阀板限位机构，它们是由1-10片弹簧板折成

形而成，一侧作为弹簧板使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧作为钢性驱动臂使用；两侧的弹簧板通过增加其面积或横截面面积、或增加背板、或将2片或2片以上的弹簧板固接为一体，使其钢性增强。

本发明具有如下优点和积极效果：

其一；开关速度快，时间小于1秒。开关阀门在90度转角内，阀板和密封副不与阀座接触，因此本发明可实现快速关闭，时间可小于1秒。

其二；寿命长，蝶阀在90度的开关过程中，装在阀板上的密封环与阀座无摩擦接触，密封环磨损后能自动补偿。本发明从关闭到零泄漏需要偏心轴再继续旋转25度左右，使用气动执行器驱动大约需要1秒钟关闭时的线速度低有利于提高阀门的有效寿命，这就是本发明能高速关闭阀门而不损坏密封副的根本原因。

其三；开关需要的扭矩小，在相同工况的条件下，其执行器的扭矩是三偏心蝶阀的1/20到1/30。本发明因利用了偏心轴的凸轮效应和杠杆原理，因此本发明需要的驱动力矩是三偏心金属硬密封蝶阀20到30分之一，还可以更小。本发明具有补偿能力，当密封副磨损关闭角会自动增大，最大可达40度。初装时密封角为负10度到正15度。开阀时储存在弹簧中的弹力有助于减小执行器的驱动力

其四；如单偏心或双偏心蝶阀一样，设计和机械加工简单容易，体积小重量轻，造价低廉。蝶阀的阀座，阀板与密封副均为正圆，设计，机械加工容易。本发明可减小蝶阀的体积和重量，提高蝶阀的使用寿命和可靠性。

其五；适用范围广，可用于高压，低压和真空，高温和低温等工况和环境。

其六；可采用软密封或金属硬密封。

附图说明

图1a为本发明实施例1的结构示意图；

图1b为图1a的A-A剖视图；

图2a为本发明实施例2的结构示意图；

图2b为图2a的B-B剖视图；

图3a为本发明实施例3的结构示意图；

图3b为图3a的C-C剖视图；

图3c为实施例3阀板开启状态示意图；

图3d为实施例3阀板关闭状态示意图；

图4a为本发明实施例4的结构示意图；

图4b为图4a的D-D剖视图；

图5a为本发明实施例5的结构示意图；

图5b为图5a的E-E剖视图；

图5c为实施例5阀板开启状态示意图；

图5d为实施例5阀板关闭状态示意图；

图6a为本发明实施例6的结构示意图；

图6b为图6a的F-F剖视图；

图7a为本发明实施例7的结构示意图；

图7b为图7a的G-G剖视图；

图8a为本发明实施例8的结构示意图；

图8b为图8a的H-H剖视图；

图9a为本发明实施例9的结构示意图；

图9b为图9a的I-I剖视图；

图10a为本发明实施例10的结构示意图；

图10b为图10a的J-J剖视图；

图11a为本发明实施例11的结构示意图；

图11b为图11a的K-K剖视图。

图12a为本发明实施例12的偏心轴结构示意图；

图12b为图12a的L-L剖视图之一；

图12c为图12a的L-L剖视图之二；

图13a为本发明实施例13的偏心轴结构示意图；

图13b为图13a的俯视图之一；

图13c为图13a的俯视图之二；

图14a为本发明实施例14的偏心轴结构示意图；

图14b为图14a的俯视图之一；

图15a为本发明实施例14的偏心轴结构示意图；

图15b为图15a的俯视图之一；

图16a为本发明实施例16的偏心轴结构示意图；

图16b为图16a的M-M剖视图之一；

图16c为图16a的M-M剖视图之二；

图17a为本发明实施例17的偏心轴结构示意图；

图17b为图17a的N-N剖视图之一；

图17c为图17a的N-N剖视图之二；

图18a为本发明实施例18的偏心轴结构示意图；

图18b为图18a的O-O剖视图之一；

图19a为本发明实施例19的偏心轴结构示意图；

图19b为图19a的P-P剖视图之一；

图20a为本发明实施例20的偏心轴结构示意图；

图20b为图20a的Q-Q剖视图；

图20c为图20a的R-R剖视图。

图中：1为阀板，2为轴座，3为偏心轴，4为阀体，5为止挡，6为驱动臂，7为销钉，8为弹簧板，9为环状密封圈，10为阀座，11为密封圈压环，12为定位环，13为螺钉，14为轴杆，15为开设偏心孔的轴套，A为几何中心，B为动力中心。

具体实施方式

为了解决目前大口径阀门普遍存在的开关速度慢。开关阀门需要的扭力大。蝶阀在开关时，密封副在0-15度范围内存在的机械摩擦问题。蝶阀密封副磨损后无补偿或补偿不足影响阀门寿命。三偏心蝶阀的斜截堆形阀座和斜截堆形类似椭圆形阀板的设计加工难度大的问题。

本发明提供一种新型蝶阀。这种蝶阀具有设计简单，机械加工容易，装配调试简单，开关阀门需要的力矩小，阀门的重量轻，机械寿命长，同时又适用于高温高压等各种工况。本阀门在关闭过程中分两个阶段完成。开关阀门在90度转角内，阀板密封面不与阀座接触。完全关闭时，向截止阀一样加压密封。

本发明利用了偏心轴的几何中心绕动力中心转动的特点，利用在小转角时的类似凸轮效应和杠轴原理。蝶阀轴改用偏心轴，采用了驱动臂和板式限位弹簧。与阀轴紧固在一起的阀板改为动配合，由板式弹簧的弹力通过紧固在偏心轴上的驱动臂锁定。本发明采用双偏心结构，其阀体与阀座为一体结构，阀座的密封面为圆锥形面。偏心轴有两个中心，一个几何中心A，一个动力中心B。在设计时有二种偏心结构可以实现本发明，第一种是将蝶阀偏心轴的几何中心偏离密封面中心线，形成第一个偏心，将动力中心偏离管路中心，形成第二个偏心，偏心距等于偏心轴的偏心量，第二种是，将蝶阀轴的动力中心偏离密封面中心线，形成第一个偏心，将几何中心偏离管路中心，形成第二个偏心，偏心距等于偏心轴的偏心量。

采用弹簧板弹簧，强力弹簧板弹簧，保证偏心轴与阀板的牢固结合，提高阀门的可靠性。

蝶阀在关闭时，回转89度的范围内密封环不与阀座接触。利用偏心轴小转角时的类似凸轮效应和杠杆原理，极大减小蝶阀的驱动力，从关闭到零泄露偏心轴克服弹簧的弹力再继续旋转25度角，这大大降低密封环与阀座压合时的线速度，有效提高阀门的寿命。

为了增加板式弹簧的使用寿命，使弹簧力的传导方向上变形量相等、力的传导方向上各处所承受的力距相同，因此设计时，弹簧固定端的面积和/或截面积向弹簧传动端(指相对于弹簧固定端的另一端)逐渐缩小。

实施例1

如图1a和1b所示，本发明按双偏心蝶阀的原理和结构设计；

本发明由圆桶状阀体4、圆形阀板1、偏心轴3、钢性驱动臂6、V字形板式压力弹簧等主要部件构成。

其中阀体4仍采用普通的双偏心蝶阀的阀体结构，上、下两端分别设有轴孔，孔内安装滑动轴承套及轴密封装置，两端轴孔偏离阀体径向中心的右侧5mm；在圆桶状阀体4的一端内侧壁上设置有截面为三角形环状凸台，形成一与阀体4为一体的圆锥形密封面的阀座10，在阀体4的内侧壁上、于阀座10内侧设置有一个止挡5，止挡位于阀体右侧内壁上，用于阀板转动定位；

偏心轴3采用圆形金属棒两端偏心加工，制成偏心轴，其为二端圆柱体直径小于中部圆柱体直径的三段式偏心轴结构；偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm；偏心轴3沿阀体4经轴承套及轴密封装置径向垂直穿过阀体4，在轴密封装置外侧设置有压盖；偏心轴3的几何中心线与阀体中心线相交(即阀体轴线)；即偏心轴的几何中心位于阀体中心，并偏离密封面中心。偏心轴的动力中心再向右侧偏离管路中心，偏心量就是偏心轴的动力中心与几何中心的中心距。

阀板1置于阀体内，阀体中心线与阀板中心线(即阀板轴线)共线，铸造的圆形金属阀板的一侧面上设有上、下两个加强肋，其中心对称，两个加强肋向远离阀板的外侧沿伸，沿伸部位设有轴孔(轴孔内可安装滑动轴承套，也可不安装)，形成上、下两个对称的轴座，偏心轴3穿置于轴座内，在两个对称的轴座间设有套置于偏心轴3上的定位环12，定位环12用销钉或定位螺钉13固定于偏心轴3上，轴座与偏心轴3间为可转动连接；

阀板1的圆盘状的圆周外边缘上设置有环状密封圈，其为金属密封圈；

根据需要轴座与阀板可以制作成一体，可以焊接，也可以用螺栓紧固。当制作大口径蝶阀时，两个轴座底部的加强肋可加长，用以加强阀板，阀板与轴座的强度。

钢性驱动臂6固接于偏心轴3上；蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，于空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体4上的止挡5分别位于偏心轴动力中心线的左右两侧；于空间位置分布上，所述钢性驱动臂6用于驱动阀板的驱动端位于偏心轴动力中心线和阀体4上的止挡5之间(图中其驱动端处于偏心轴的右侧)；在钢性驱动臂6上远离驱动端(用于驱动阀板的驱动端)的一侧设有凸台(图中其处于偏心轴的左侧)；

V字形板式压力弹簧置于偏心轴的左侧，V字形板式压力弹簧的上部和顶部一端固定于阀板上，形成V字形口向右(向内)的状态，V字形板式压力弹簧的顶部另一端向下可与驱动臂凸台的相抵接(此处的V字形板式压力弹簧也可采用螺旋压力弹簧替代，所述螺旋压力弹簧最好为渐开式螺旋压力弹簧)。

组装过程，控制阀板与止挡刚刚贴接时，阀板的环状密封圈与阀座处于无接触状态，此时偏心轴的偏心角(所述偏心角是指偏心轴的几何中心与动力中心的连线与阀体径向间的夹角)为负10度(从图1a中看向下逆时针偏10度)为好，阀板关闭到密封态时，偏心轴的偏心角为正15度，实际角度由力矩的大小和有无泄漏来确定。偏心轴与阀板之间为动配合。

弹簧的预应力(门限力)取得越大阀门的稳定性越好。并能防止蝶阀在完全开启时，由流体紊流造成阀板的喘动。

应用时，蝶阀从完全开启到关闭阀轴需要旋转88度，从关闭到零泄漏阀轴要克服弹簧的门限力，还要再转10到60度。从完全开启到零泄漏，阀轴需要转100到150度左右，根据设计的需要而不同。完全相反，蝶阀在开启时，在偏心轴驱动力和弹簧力的联合力的驱动下，通过偏心轴在小角度下的凸轮效应先将阀板从阀座上拉起，密封副与阀座脱离接触，到驱动臂的外端与阀板接合后，在驱动力的单独作用下将阀门完全打开。

阀板的几何中心(即阀门轴的几何中心)位于阀体的中心线上，且与阀板密封截面形成一个a尺寸偏差，偏心轴的偏转中心与回转中心形成一个b尺寸偏差(b偏心量)。由于阀板与阀体间采用无接触设计，阀板两边所受的压力相等，关闭阀门时只要克服阀门的旋转摩擦力，所以关闭阀门需要非常小的力矩。阀板可以围绕偏心轴的旋转中心回转。

类似拐把形驱动臂和“V”压力弹簧组成的弹力复位机构，用以限制阀板在偏心轴的旋转中心回转和复位。偏心轴的转矩超过设定值时偏心轴会相对阀板回转一小角度，当阀板转动到阀板平面与阀体平面接近平行时，阀板的转动被止挡片阻挡，偏心轴在执行器驱动力的推动下会克服弹簧的阻力继续回转一小角度，此时偏心轴会将旋转力通过轴的偏心量变为垂直于阀板平面的推动力，推动阀板压向阀体密封面，移动以达到完全密封状态(关闭状态)。开启阀门时弹簧的弹力帮助偏心轴将阀板拉离阀体。

实施例2

如图2a和2b所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例1不同之处在于，

其中阀体4仍采用普通的单偏心蝶阀的阀体结构，上、下两端分别设有轴孔，孔内安装滑动轴承套及轴密封装置，两端轴孔位于阀体径向中心线上；在圆桶状阀体4的一端内侧壁上设置有截面为梯形环状凸台，形成一与阀体4为一体的圆锥形密封面的阀座10，在阀体4的内侧壁上、于阀座10内侧设置有一个止挡5，止挡位于阀体右侧内壁上，用于阀板转动定位；

偏心轴采用圆形金属棒，金属棒的两端按偏心加工，使金属棒的中心部位形成偏心，其两端通过轴承和轴封与阀体相连接。阀板仍采用普通单偏心阀板；阀板1置于阀体内，阀体中心线与阀板中心线(即阀板轴线)共线，圆形金属阀板的一侧面上设有上、下两个加强肋，其中心对称，两个加强肋向远离阀板的外侧沿伸，沿伸部位设有轴孔，形成上、下两个对称的轴座，偏心轴3穿置于轴座2内，轴座2与偏心轴3间为可转动连接，轴孔位置偏离阀板中心，轴孔与偏心轴的偏心部分连接；

偏心轴3的动力中心线与阀体中心线相交(即阀体轴线)；

钢性驱动臂6和板式弹簧8为一体式结构，作为阀板限位机构，它们是由2片(可为1-10片)板式弹簧折成形(可以根据受力需要折成不同形状，以改变弹簧的弹性模量)而构成，一侧直接作为板式弹簧使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧将2片或2片以上的弹簧板固接为一体、并于弹簧板下方增设钢性加强板(采用螺钉或铆钉或焊接紧固)，使其钢性增强，作为钢性驱动臂使用；

板式弹簧可以根据需要在弹簧长度方向的不同部位改变形状(梯形弹簧板)和截面(纵向截面是梯形弹簧板)以达到改变弹簧的弹性模量，可以像汽车减震弹簧一样错位排列(条形板式弹簧呈阶梯状排布而成)。

形开口朝向阀板，形的底部通过螺钉或固定销钉紧固接于偏心轴3上，偏心轴与阀板通过弹簧的弹力和驱动臂压合在一起；

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，于空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体4上的止挡5分别位于的偏心轴动力中心线的左右两侧；于空间位置分布上，所述钢性驱动臂6位于的偏心轴动力中心线和阀体4上的止挡5之间；

组装过程，控制阀板与止挡刚刚贴接时，阀板的环状密封圈与阀座处于无接触状态，此时偏心轴的偏心角(所述偏心角是指偏心轴的几何中心与动力中心的连线与阀体径向间的夹角)为负5到负10度(从图2a中看向下逆时针偏5度)为好，阀板关闭到密封态时，偏心轴的偏心角为正15到正20度，实际角度由力矩的大小和有无泄漏来确定。偏心轴与阀板肋轴孔之间为动配合。

实施例3

如图3a、3b、3c和3d所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例1不同之处在于，

所述圆形阀板1的圆盘状的圆周外边缘上设置有环状密封圈，其为弹性橡胶密封圈；

其中阀体4仍采用普通的单偏心蝶阀的阀体结构，上、下两端分别设有轴孔，孔内安装滑动轴承套及轴密封装置，两端轴孔位于阀体径向中心线上；在圆桶状阀体4的一端内侧壁上设置有截面为梯形环状凸台，形成一与阀体4为一体的圆锥形密封面的阀座10，在阀体4的内侧壁上、于阀座10内侧设置有一个止挡5，止挡位于阀体右侧内壁上，用于阀板转动定位；

阀板仍采用普通单偏心阀板；阀板1置于阀体内，阀体中心线与阀板中心线(即阀板轴线)共线，铸造的圆形金属阀板的一侧面上设有上、下两个加强肋，其中心对称，两个加强肋向远离阀板的外侧沿伸，沿伸部位设有轴孔，轴孔内安装滑动轴承套，形成上、下两个对称的轴座，偏心轴3穿置于轴座内，轴座与偏心轴3间为可转动连接，轴孔位置偏离阀板中心，轴孔与偏心轴的偏心部分连接；

偏心轴3的动力中心线与阀体中心线相交(即阀体轴线)。

实施例4

如图4a、4b所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例3不同之处在于，

所述板式弹簧为形弹簧板，

板式弹簧置于偏心轴的左侧，板式弹簧的上部固定于阀板上，板式弹簧的下部与驱动臂凸台的相抵接。

实施例5

如图5a、5b、5c和5d所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例2不同之处在于，

钢性驱动臂6和板式弹簧为一体式结构，作为阀板限位机构，它们是由2片(可为1-10片)板式弹簧折成

形(可以根据受力需要折成不同形状，以改变弹簧的弹性模量)而构成，一侧直接作为板式弹簧使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧通过增大弹簧板的面积或截面积使其钢性增强，作为钢性驱动臂使用。

实施例6

如图6a、6b所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例2不同之处在于，

钢性驱动臂6为中空的环状板式结构，钢性驱动臂6固接于偏心轴3上；

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，于空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体4上的止挡5分别位于的偏心轴动力中心线的左右两侧；于空间位置分布上，所述钢性驱动臂6用于驱动阀板转动端位于的偏心轴动力中心线和阀体4上的止挡5之间(图中其处于偏心轴的右侧)；

所述板式弹簧为

形弹簧板，其与钢性驱动臂6同处于偏心轴的右侧，其上部固定于钢性驱动臂6远离偏心轴的一端(即驱动端)，其下部设有条状孔条状孔内穿套有螺杆或螺栓；螺杆或螺栓的一端固接于阀板1上，另一端穿过条状孔及钢性驱动臂环状板式结构的中空部位与板式压力弹簧间可滑动连接。

实施例7

如图7a、7b所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例2不同之处在于，

钢性驱动臂6为

形板式结构，

中部固接于偏心轴6上；

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，于空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体4上的止挡5分别位于的偏心轴动力中心线的左右两侧；于空间位置分布上，所述钢性驱动臂6用于驱动阀板转动端位于的偏心轴动力中心线和阀体4上的止挡5之间(图中其右端处于偏心轴的右侧)；

所述板式弹簧为“U”字形弹簧板，其与钢性驱动臂6用于驱动阀板转动端同处于偏心轴的右侧；U字形压力弹簧板的顶部一端固定于阀板上，形成U字形口向左(向内)的状态，U字形压力弹簧板的顶部另一端向上可与驱动臂中部处的相抵接。

实施例8

如图8a、8b所示，本发明按单偏心原理和结构设计；

与实施例5不同之处在于，

钢性驱动臂6和板式弹簧为一体式结构，作为阀板限位机构，它们是由1片板式弹簧折成

形(可以根据受力需要折成不同形状，以改变弹簧的弹性模量)而构成，一侧直接作为板式弹簧使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧通过增大弹簧板的面积使其钢性增强，作为钢性驱动臂使用。

实施例9

如图9a、9b所示，与实施例8不同之处在于，

钢性驱动臂6和板式弹簧为一体式结构，作为阀板限位机构，

钢性驱动臂6为楔形平板，楔形平板的较厚一端设有一圆管，楔形平板通过圆管套设于偏心轴上，平板的板面与偏心轴相垂直设置；

在圆管上固接有一板式弹簧，板式弹簧与楔形平板分别位于圆管的左右两侧，板式弹簧的另一端抵接于阀板上。

实施例10

如图10a、10b所示，与实施例8不同之处在于，

钢性驱动臂6和板式弹簧为一体式结构，作为阀板限位机构，

板式弹簧的一端弯绕成圆管状(板式弹簧可顺时针弯曲、也可以逆时针弯曲)，板式弹簧通过弯绕成的圆管套设于偏心轴上，，板式弹簧的另一端抵接于阀板上；钢性驱动臂6为楔形平板，其固接于板式弹簧的圆管上，其和板式弹簧的另一端分别位于圆管的左右两侧；楔形平板的板面与偏心轴相垂直设置。

实施例11

如图11a、11b所示与实施例8不同之处在于，

钢性驱动臂6和板式弹簧为一体式结构，作为阀板限位机构，它们是由1片板式弹簧折成

形(可以根据受力需要折成不同形状，以改变弹簧的弹性模量)而构成，一侧直接作为板式弹簧使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧通过增大弹簧板的截面积使其钢性增强，作为钢性驱动臂使用。

实施例12

如图12a、12b、12c所示与实施例1不同之处在于，

偏心轴3采用圆形金属棒的轴杆上中部套设有、开设偏心孔的轴套所形成的偏心轴结构，圆形金属棒穿过偏心孔后与轴套固接；圆形金属棒的动力中心(与圆形金属棒的几何中心重合)与轴杆与轴座接触处的几何中心不在同一直线上，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构，构成偏心轴；偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm。

所述轴套上的偏心孔的径向截面为圆形或正方形。

实施例13

如图13a、13b、13c所示与实施例1不同之处在于，

偏心轴3采用方形或圆形金属棒两端偏心加工成圆形，制成偏心轴，其为二端圆柱体直径小于中部方形边长的三段式偏心轴结构、或为二端圆柱体直径小于中部圆柱体直径的三段式偏心轴结构；偏心轴的几何中心与动力中心距为3mm。

实施例14

如图14a、14b所示与实施例13不同之处在于，

偏心轴3采用正六边形金属棒两端偏心加工成圆形，制成偏心轴，其为二端圆柱体直径小于中部正六边形内切圆直径的三段式偏心轴结构；偏心轴的几何中心与动力中心距为6mm。

实施例15

如图15a、15b所示与实施例13不同之处在于，

偏心轴3采用正八边形金属棒两端偏心加工成圆形，制成偏心轴，其为二端圆柱体直径小于中部正八边形内切圆直径的三段式偏心轴结构；偏心轴的几何中心与动力中心距为4mm。

实施例16

如图16a、16b、16c所示与实施例1不同之处在于，

偏心轴3采用圆形金属棒的轴杆上与轴座接触处套设有、开设偏心孔的轴套所形成的偏心轴结构，圆形金属棒穿过偏心孔后与二个轴套固接；圆形金属棒的动力中心(与圆形金属棒的几何中心重合)与轴杆与轴座接触处的几何中心不在同一直线上，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构，构成偏心轴；偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm。

所述轴套上的偏心孔的径向截面为正方形或圆形。

实施例17

如图17a、17b、17c所示与实施例16不同之处在于，

所述轴套的径向截面为正六边形或四方形，轴套上的偏心孔的径向截面和金属棒为正方形。

实施例18

如图18a、18b所示与实施例1不同之处在于，

偏心轴3采用圆形金属棒的轴杆上两端分别套设有、开设偏心孔的轴套所形成的偏心轴结构，圆形金属棒穿过偏心孔后与二个轴套固接；圆形金属棒的动力中心(与圆形金属棒的几何中心偏离)与轴杆与轴座接触处的几何中心不在同一直线上，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构，构成偏心轴；偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm。

所述轴套上的偏心孔的径向截面为正方形。

实施例19

如图19a、19b所示与实施例1不同之处在于，

偏心轴3采用圆形金属棒与轴座接触处向内加工成缩径，缩径处的几何中心与圆形金属棒的几何中心相偏离、不在同一直线上，构成偏心轴。

偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm。

实施例20

如图20a、20b、20c所示与实施例18不同之处在于，

偏心轴3采用径向截面为正六边形的金属棒两端加工成圆形，在圆形的两端上分别套设有、开设偏心孔的轴套所形成的偏心轴结构，金属棒穿过偏心孔后与二个轴套固接；圆形金属棒的动力中心(与圆形金属棒的几何中心偏离)与轴杆与轴座接触处的几何中心不在同一直线上，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构，构成偏心轴；偏心轴的几何中心与动力中心距为5mm。

Claims (8)

1.一种弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：包括内部具有圆柱状空腔的阀体(4)、圆形阀板(1)、偏心轴(3)、板式弹簧(8)或螺旋压力弹簧，

在阀体(4)的一端内侧壁上设置有圆锥形密封面的阀座(10)，于阀座(10)的内侧、在阀体(4)的内壁上设置有止挡(5)；

所述偏心轴(3)的作用是使轴的动力中心线(A)与轴杆和轴座接触处的几何中心线(B)平行，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；

偏心轴(3)穿过阀体(4)内的圆柱状空腔；

阀板(1)置于阀体内，在阀板的一侧设置有轴座(2)，轴座(2)与偏心轴(3)间可转动连接；

在偏心轴(3)上固接有用于驱动阀板(1)的钢性驱动臂(6)；

板式弹簧(8)或螺旋压力弹簧一端固接于阀板(1)上、另一端与驱动臂(6)相抵接，或者板式弹簧(8)一端固接于偏心轴(3)上、另一端与阀板(1)相抵接，或者板式弹簧(8)一端固接于驱动臂(6)上、另一端与阀板(1)相抵接或绞接；

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，在空间位置分布上，所述偏心轴的几何中心线和阀体(4)上的止挡(5)分别位于的偏心轴动力中心线的左右两侧；

蝶阀处于关闭状态，沿阀体轴线观看，在空间位置分布上，所述钢性驱动臂(6)用于驱动阀板(1)的驱动端位于偏心轴动力中心线和阀体(4)上的止挡(5)之间。

2.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：所述圆锥形密封面的阀座(10)是截面为三角形、梯形或异形的环状凸台，环状凸台径向固接于阀体(4)内壁面上、或径向突出于阀体(4)的内壁面与阀体(4)为一体式结构。

3.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：

偏心轴(3)穿过阀体(4)内的圆柱状空腔；偏心轴(3)的几何中心线或动力中心线与阀体中心线间的距离为阀体内空腔直径的0-0.2倍。

4.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：

偏心轴(3)沿阀体(4)径向垂直穿过阀体(4)；偏心轴(3)的几何中心线与阀体中心线相交、或偏心轴的动力中心线与阀体中心线相交；阀体中心线与阀板中心线共线。

5.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：

所述板式弹簧(8)为板式压力弹簧，一端固接于偏心轴(3)上，另一端抵接于阀板(1)上；

或所述板式弹簧(8)为″U″字形板式拉力弹簧，一端固接于阀板(1)上，另一端的内侧面抵接于驱动臂(6)上；

或所述板式弹簧(8)为板式压力弹簧，其一端固接于阀板驱动臂(6)远离偏心轴(3)的一端，其另一端设有拉杆或拉链；拉杆或拉链一端连接于阀板(1)上，另一端与板式压力弹簧连接，以实现板式弹簧与阀板(1)间的绞接。

6.按照权利要求1或4所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：

所述板式弹簧(8)为1层或1层以上条形板呈阶梯状排布而成，或者为“V”字形弹簧板，或者为

形弹簧板，或者为

形弹簧板，或者为“U”字形弹簧板，或者为梯形弹簧板，或者为一端向另一端面积或截面积逐渐增加的异形弹簧板。

7.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：于所述圆形阀板(1)的圆盘状的圆周外边缘上设置有环状密封圈(9)，或于阀座(10)的圆锥形密封面上径向设置有环状密封圈(9)；其可为弹性橡胶密封圈、氟塑料密封圈、橡胶与塑料复合的密封圈或金属密封圈。

8.按照权利要求1所述弹力限位偏心轴蝶阀，其特征在于：

所述偏心轴(3)为二端圆柱体直径小于中部圆柱体直径，中部圆柱体的几何中心线(A)与轴两端形成的动力中心线(B)平行，形成的三段式偏心轴结构；或在轴杆上固结偏心体所形成的偏心轴结构；或在轴杆上套设有、开设偏心孔的轴套，使轴的动力中心线与轴杆和轴座接触处的几何中心线平行，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；或是轴杆两端直径大于轴杆与轴座转动连接处的直径，轴杆两端形成的动力中心线与轴杆与轴座接触处的几何中心线平行，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；或在轴杆两端套装偏心环状轴套，使轴的动力中心线与轴杆和轴座接触处的几何中心线平行，使轴杆与轴座接触处形成偏心轴结构；

所述钢性驱动臂(6)和板式弹簧(8)为一体式结构，共同作为阀板限位机构，它们是由1-10片弹簧板折成形而成，一侧作为弹簧板使用，其顶部抵接于阀板上；另一侧作为钢性驱动臂使用；两侧的弹簧板通过增加其面积或横截面面积、或增加背板、或将2片或2片以上的弹簧板固接为一体，使其钢性增强。

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