CN107131309A - 一种强制密封蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种强制密封蝶阀,包括阀体、阀座、碟板、转轴和阀杆，所述阀杆驱动所述转轴在开启位置和关闭位置之间往复转动；所述蝶板在所述转轴转动到关闭位置时从转轴伸出顶压所述阀座并与阀座抱合；本发明的有益效果是：阀门真正实现无摩擦开启和关闭，强制密封抱合力均匀可靠，开启位置碟板收缩并锁紧，免受紊流破坏，大大延长了阀门的使用寿命。

Description

一种强制密封蝶阀

技术领域

本发明属于蝶阀，尤其涉及一种强制密封蝶阀。

背景技术

在流体控制领域，操作频繁并对流体开关控制和关闭严密性要求苛刻的应用，要求阀门能够提供不受管线介质压力影响的强制扭矩密封。并且使用寿命长，成本低廉。

然而传统蝶阀，在阀门开关过程中均不可避免地会出现密封面与阀座的磨损。虽然偏心设计的蝶阀能够实现旋转的无摩擦，但碟板最后的行程，仍然存在摩擦，并且，由于几何构造的限制，碟板正对阀座的密封分力有限。密封面轻微的磨损，就会出现阀门的泄露，使用寿命有限。

发明内容

本发明的目的是提出一种强制密封蝶阀的技术方案，提高蝶阀的操作性能和密封效果。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种强制密封蝶阀,包括阀体、阀座、碟板、转轴和阀杆，其特征在于，所述阀杆驱动所述转轴进而带动碟板在开启位置和关闭位置之间往复转动；所述转轴在转动到关闭位置停止，所述碟板顶向阀座实现强制密封。

更进一步，所述转轴设有与转轴轴线垂直的轴套，所述轴套内设有驱动套，所述驱动套与碟板通过螺纹连接，所述驱动套旋转时通过螺纹顶起和收回碟板。

更进一步，所述阀杆驱动所述驱动套旋转。

更进一步，所述驱动套设有齿盘，所述转轴上部设有阀杆齿轮，所述阀杆齿轮与驱动套齿盘相互啮合，所述阀杆通过阀杆齿轮驱动所述驱动套旋转。

更进一步，所述阀杆齿轮与所述阀杆通过驱动配合连接。

更进一步，所述碟板与所述转轴之间设有直线运动约束。

更进一步，所述直线运动约束由碟板上的凸起加强筋与转轴间的配合约束实现。

更进一步，所述转轴从开启位置转动到关闭位置时停止转动，所述阀杆继续向关闭方向转动，驱动所述碟板与所述阀座抱合。

更进一步，所述转轴的转动行程为90°。

更进一步，所述转轴下部设有90°的扇形凸起，所述阀体下部转轴腔设有180°的限位凹槽。

更进一步，所述阀杆通过一个弹性元件驱动所述转轴转动。

更进一步，所述弹性元件是扭转弹簧。

更进一步，所述阀杆的底端设有扭簧轴，所述扭转弹簧套在扭簧轴上，所述阀杆和转轴分别设有扭簧脚孔，所述扭簧的扭簧脚分别嵌入阀杆和转轴的扭簧脚孔中。

更进一步，所述弹性元件对所述转轴施加使转轴向关闭位置方向转动的预驱动力。

更进一步，所述碟板在所述强制密封蝶阀的开启过程中向所述转轴缩回。

更进一步， 碟板向转轴缩回后，碟板与阀座间保持转动间隙，从而实现无摩擦旋转。

本发明的有益效果是：阀门真正实现无摩擦开启和关闭，强制密封抱合力均匀可靠，开启位置碟板收缩并锁紧，免受紊流破坏，大大延长了阀门的使用寿命。

下面结合附图和实施例对本发明作详细描述。

附图说明

图1是本发明结构图；

图2是本发明结构分解图；

图3是本发明结构分解图，是图2的A向视图；

图4是本发明阀球、阀座和阀杆的结构图。

以下是本发明的零件序号对照表：

零件号	描述	数量
			1	阀杆齿轮	1
2	蝶板齿轮	1
			21	驱动套
3	转轴	1
			31	轴套
32	转轴限位
			33	转轴扭簧脚孔
4	蝶板	1
			41	蝶板螺柱
42	蝶板加强筋
			5	蝶板齿轮固定螺母	1
6	阀体	1
			61	阀体限位下凹
7	阀座	1
			8	阀座保持环	1
9	枢轴盖	1
			10	阀杆	1
101	阀杆多边形驱动轴
			102	阀杆扭簧脚孔
11	阀杆扭力弹簧	1
			12	阀杆填料环	5
13	阀杆盘根压环	1
			14	盘根压块	1
15	阀体螺钉	4
			16	盘根螺栓	2
17	盘根螺母	2
			18	转轴块螺钉	4
19	阀杆键	1

具体实施方式

如图1至图4，一种强制密封蝶阀，包括阀体6、阀座7、碟板4、转轴3和阀杆10，所述阀杆驱动所述转轴进而带动碟板在开启位置和关闭位置之间往复转动；所述转轴在转动到关闭位置停止，所述碟板顶向阀座强制密封。

所述转轴上设有与转轴轴线垂直的轴套31，所述轴套内设有蝶板齿轮2，蝶板齿轮包括驱动套21和一体构造的齿盘，所述驱动套内侧设有内螺纹；所述蝶板设有一体构造的蝶板螺柱41和蝶板加强筋42，碟板螺柱与驱动套内螺纹通过螺纹连接，蝶板加强筋对称地分布于转轴两侧，约束蝶板不能相对于转轴轴套31旋转，因此所述驱动套旋转时，螺纹将顶起和收回碟板，实现强制密封或脱开阀座。

所述转轴下端设有90度扇形凸起（转轴限位32），阀体对应位置设有180度扇形下凹（阀体限位下凹61），两者装配在一起构成转轴90度旋转的限位，约束转轴在90度范围内旋转。

所述转轴上部设有阀杆齿轮1，阀杆齿轮顶部设有正多边形轴孔，与阀杆下端正多边形驱动轴101形成驱动配合；阀杆齿轮与蝶板齿轮2相互啮合，所述阀杆旋转时驱动阀杆齿轮旋转，进一步驱动蝶板齿轮旋转，通过螺旋配合顶压蝶板实现强制密封。

所述阀杆10下部设有扭力弹簧轴，并设有扭力弹簧脚孔102；转轴3的上部也设有扭力弹簧脚孔33，扭力弹簧11安装在阀杆与转轴之间，弹簧脚分别安装在上述脚孔中。扭力弹簧被预先向关阀方向压缩后，阀杆、转轴和阀杆齿轮才被装配到位，受阀杆与阀杆齿轮间驱动配合的约束，在扭力弹簧的作用下，阀杆齿轮将驱动蝶板齿轮，进而在螺旋配合下驱动蝶板向转轴方向收紧后使弹簧的预紧平衡得以保持。因此，当转动阀杆使阀门从全开向全关旋转时，由于蝶板已经与阀座脱开，扭力弹簧的预紧力将足以带动转轴完成90度的旋转，当蝶板正对阀座处于全关位时，转轴受转轴限位32的约束停止转动，进一步旋转阀杆，扭力弹簧将被进一步压缩，此时，阀杆将带动阀杆齿轮相对转轴旋转，从而传动蝶板齿轮旋转，进而通过螺旋配合将蝶板顶压向阀座实现强制密封；开阀时，受扭力弹簧的约束，转轴将维持在全关位，向开阀方向转动阀杆，将带动阀杆齿轮相对转轴反向旋转，从而传动蝶板齿轮反向旋转，进而通过螺旋配合将蝶板向转轴方向收回，直至完全收紧，进一步向开阀方向旋转阀杆，转轴将随阀杆一起旋转，直至阀门完全打开。

实施例一：

如图1至图4，一种强制密封蝶阀，包括阀体6、阀座7、碟板4、转轴3和阀杆10。

阀座7通过阀座保持环8和阀体螺钉安装在阀体6内，阀体设有上轴孔和下轴孔，两个轴孔位于阀体中心，其轴线与阀体轴线相交并垂直；

转轴3设有轴套31，轴套的轴线与转轴的轴线相交并相互垂直；蝶板齿轮2安装于轴套31内，与轴套同轴并可绕轴套旋转，轴套端部设有外螺纹，通过螺母5将蝶板齿轮固定在轴套上；阀杆齿轮1与转轴同心，从上部安装在转轴上，下部齿轮与蝶板齿轮啮合；蝶板螺柱41与蝶板齿轮驱动套21内螺纹相匹配，加强筋相对转轴对称分布，起到限制蝶板随蝶板齿轮旋转的功能，旋转蝶板齿轮使蝶板向转轴方向收紧；将蝶板正对阀座方向，将以上安装在一起的总成的上轴与下轴与阀体上下轴孔对齐，安装到位，然后盖上枢轴盖9并拧紧转轴块螺钉18；

将扭力弹簧11安装到阀杆10内，并将扭簧完全插入脚孔101内，将另一侧扭簧脚对准转轴上方的扭簧脚孔33插入一半，并向关阀方向转动阀杆使扭力弹簧预压紧，然后将阀杆多边形驱动轴101与阀杆齿轮上端多边形轴套对齐后完全插入，释放阀杆后，扭转弹簧的预紧力将由于蝶板已经与转轴收紧，因此齿轮传动与弹簧力形成平衡，从而使扭力弹簧保持预紧力；

阀杆上部设有密封总成，由阀杆填料环12、阀杆盘根压环13、盘根压块14、盘根螺母17和盘根螺栓16构成，使阀杆处密封可靠完整。

实施例二：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实例中，蝶板齿轮上设有螺柱，而蝶板上设有内螺纹的驱动套，两者形成螺纹配合，蝶板齿轮旋转时同样通过螺旋配合驱动蝶板顶出和收回。

实施例三：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实例中，阀体采用凸耳式阀体形式。

实施例四：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实例中，阀体采用法兰式阀体形式。

实施例五：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实例中，阀体采用焊接式阀体形式。

实施例六：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实施例中，阀杆与阀杆齿轮采用花键式驱动配合。

实施例七：

一种强制密封蝶阀,本实施例是实施例一所述的强制密封蝶阀的一种结构替换。

本实例中，采用两个或以上的扭力弹簧，同轴布置在阀杆上。

本发明从实现蝶板动作的基本结构入手，圆满地解决了目前各种强制密封蝶阀在密封行程最后阶段的相对滑动摩擦，阀座法向密封分力不足的弊病。通过齿轮传动的螺旋顶压机构将蝶板向阀座方向顶起并压紧来实现强制密封。蝶阀的转轴受阀体下转轴腔处精限位的限制，准确地停止于90度的开关位置；通过扭转弹簧的作用，蝶板在阀门除密封位置外的其他位置均与转轴收缩并锁紧在一起；从而实现蝶阀90度开关与阀座密封面无摩擦旋转。蝶板在对准关闭位置后，将受阀体下转轴腔精限位约束而停止转动，此时阀门操作的转动将通过阀杆齿轮传动蝶板齿轮旋转，通过螺旋配合平稳地顶压蝶板，使其与阀座同时抱合并压紧，实现强制的扭矩关阀。这种抱合过程是沿阀座密封面正垂直方向的同时抱合，因此密封面间不会发生任何相对的转/滑动摩擦，避免了传统蝶阀关闭行程最后阶段密封面间的相对滑动摩擦。由于采用螺旋式旋转顶起原理，蝶板动作平稳可靠，容易实现蝶板和阀座密封面的配合精度。

本发明的创新之处主要有以下几个方面：

平顺的蝶板螺旋顶压机构：

阀门关闭动作在蝶板正对阀座时，蝶板齿轮才会在关阀力矩的作用下旋转，由于蝶板受到加强筋的限制，不能随蝶板齿轮转动，在螺旋配合的约束下被均匀顶起，最终与阀座密封抱合而实现强制密封。

在这个过程中，螺旋顶压动作产生抱合压力正垂直于阀座密封面，因此不会叠加任何角行程运动，而发生滑动摩擦，密封抱合均匀可靠。

阀座和蝶板在开阀时同时脱开而具有均匀的自清洁性：开阀动作在扭转弹簧和开阀力矩的共同作用下，从蝶板齿轮反向旋转开始，此时蝶板同样受到加强筋的限制，不能随蝶板齿轮转动，在螺旋配合的引导下脱离与阀座的抱合，最终在扭转弹簧和开阀扭矩的共同作用下与转轴锁紧，这时转轴才会旋转直至阀门全开。

扭转弹簧锁紧装置和转轴与阀杆间的随动控制：

结构简单可靠的扭转弹簧被安装在阀杆与转轴之间，阀杆下部多边形驱动轴与阀杆齿轮内的多棱轴孔啮合形成驱动配合（也可以采用花键配合），在齿轮将蝶板与转轴完全收紧的同时，让转轴和阀杆及阀杆齿轮间的扭力弹簧为它们施加恰当的锁紧扭矩，这样阀门在开关过程中蝶板与转轴即被锁紧，从而与阀座不接触实现蝶板无摩擦旋转。关闭阀门时蝶板与阀座对准后，转轴的旋转将被限位阻止，阀杆继续传递关阀力矩将克服扭转弹簧力矩使阀杆齿轮相对转轴发生旋转，通过蝶板齿轮将扭矩传递给蝶板，实现强制密封。

开阀时，扭转弹簧预紧扭力使转轴保持在关闭位置，而使得齿轮组机构传递力矩驱动蝶板与转轴先行收紧，扭转弹簧也将叠加扭矩将蝶板与转轴的收紧锁定。阀杆继续向开阀方向旋转，转轴将带动蝶板一起旋转直到阀门全开位置。扭转弹簧与阀杆、转轴和阀杆齿轮间构成结构简单的随动控制，并使蝶板与转轴在除全关位外处于收缩并锁紧状态，一方面使阀座与蝶板间无摩擦90度旋转，另一方面使阀门在全开位时，蝶板避免发生受介质紊流而产生的震动破坏。

阀门下转轴机械限位机构帮助实现转轴与阀杆齿轮随动的分离：

转轴的下部不同于普通蝶阀，而是加工有90°的扇形凸起，阀体下转轴腔设有与之对应的180度的限位凹槽。阀门装配后，转轴的运动范围将被严格限定在90度的开关旋转范围。在转轴被限位在关闭位置时，继续旋转阀杆, 关阀的力矩会克服扭转弹簧的力矩通过齿轮组旋转,将蝶板顶压至阀座实现强制密封。

Claims (16)

1.一种强制密封蝶阀,包括阀体、阀座、碟板、转轴和阀杆，其特征在于，所述阀杆驱动所述转轴进而带动碟板在开启位置和关闭位置之间往复转动；所述转轴在转动到关闭位置停止，所述碟板顶向阀座实现强制密封。

2.根据权利要求1所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述转轴设有与转轴轴线垂直的轴套，所述轴套内设有驱动套，所述驱动套与碟板通过螺纹连接，所述驱动套旋转时通过螺纹顶起和收回碟板。

3.根据权利要求2所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述阀杆驱动所述驱动套旋转。

4.根据权利要求3所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述驱动套设有齿盘，所述转轴上部设有阀杆齿轮，所述阀杆齿轮与驱动套齿盘相互啮合，所述阀杆通过阀杆齿轮驱动所述驱动套旋转。

5.根据权利要求4所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述阀杆齿轮与所述阀杆通过驱动配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述碟板与所述转轴之间设有直线运动约束。

7.根据权利要求6所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述直线运动约束由碟板上的凸起加强筋与转轴间的配合约束实现。

8.根据权利要求1所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述转轴从开启位置转动到关闭位置时停止转动，所述阀杆继续向关闭方向转动，驱动所述碟板与所述阀座抱合。

9.根据权利要求8所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述转轴的转动行程为90°。

10.根据权利要求9所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述转轴下部设有90°的扇形凸起，所述阀体下部转轴腔设有180°的限位凹槽。

11.根据权利要求8所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述阀杆通过一个弹性元件驱动所述转轴转动。

12.根据权利要求11所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述弹性元件是扭转弹簧。

13.根据权利要求12所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述阀杆的底端设有扭簧轴，所述扭转弹簧套在扭簧轴上，所述阀杆和转轴分别设有扭簧脚孔，所述扭簧的扭簧脚分别嵌入阀杆和转轴的扭簧脚孔中。

14.根据权利要求11所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述弹性元件对所述转轴施加使转轴向关闭位置方向转动的预驱动力。

15.根据权利要求1所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于，所述碟板在所述强制密封蝶阀的开启过程中向所述转轴缩回。

16.根据权利要求15所述的一种强制密封蝶阀，其特征在于， 碟板向转轴缩回后，碟板与阀座间保持转动间隙，从而实现无摩擦旋转。