CN108105401A - 一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀。采用的技术方案是：包括执行机构、螺纹套、丝杠、连接轴、阀杆、支架、填料压盖、阀杆填料、阀体、阀座、蝶板、加强筋、楔劈滑动组件、阀座密封填料、全金属密封环、蝶板密封填料、滚针轴承、滚轮；本发明采用金属硬密封，主动密封、密封比压高，零泄漏，双向密封；阀座、蝶板密封面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料，使用寿命长；开、关阀过程中密封面不接触、无摩擦、操作力矩小、关闭速度快。阀座、蝶板为可拆卸结构，结构简单，检修方便，维护成本低；阀板结构比较薄，流阻小，流量系数大，适用范围宽。

Description

一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀
技术领域
本发明属于控制阀领域，涉及一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀。
背景技术
蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90度左右的流体开关，通常在液体，气体，等流体管路系统中作为阻断开启，流量调节阀和阻尼阀功能。大口径蝶阀是指口径大于l00cm以上的阀门。高温高压金属硬密封蝶阀可广泛应用于石油化工、煤化工、电力等行业高温高压介质的输送。目前，国内生产蝶阀结构多是以多层次三偏心蝶阀、衬胶中线蝶阀为主。但是，这些阀门结构还存在不足：阀门结构设计不合理，采用金属密封的阀门一般比弹性密封的阀门寿命长，但很难做到完全密封，密封性差，容易泄漏，工作不稳定，且维修或维护操作麻烦，使用不方便，实用性差。而随着社会不断向前发展，流体管线系统的工况条件也变得越来越复杂，在很多情况下，蝶阀应用的工况条件同时具有高温、高压和双向流的情况，普通的蝶阀已经满足不了流体管线系统的要求。
常规三偏心蝶阀的阀座或密封环构造是不锈钢薄片与石墨薄片层叠而成安装在碟板或阀体上，密封面很容易受到流体的冲蚀，使用寿命很短。例如阀座和密封环与阀门是一体的，阀座或者密封环损坏后，需要将整个阀门都换掉，浪费了资源，也大大提高了维修成本。另外，由于会在高温高压下使用，因此难免会有泄漏发生，困此如何尽可能的降低泄漏率、以及防止阀杆吹出、提高安全性能，都有待提高和完善。
虽然三偏心双向硬密封蝶阀在近几年来得到了发展，蝶板密封面与蝶板是独立的，阀座与阀体也是独立的，所以蝶板密封面及阀座可以单独更换，当蝶板密封面或阀座受损时，不必再报废整台阀门，只需更换蝶板密封面及阀座即可，大大降低了保养成本，还大大减少了维修工时和检修强度与难度。同时，可更换式整体金属密封面，解决了各种不同工况对密封面材料的不同要求；但因其技术和工艺还不是很完善和成熟，所以在实际生产和使用当中还存在很多固有缺陷： 1、阀板结构比较厚，流阻大，故不适用于DN200以下小口径管路； 2、三偏心结构的原理,阀板的密封面与阀座之间的密封是靠传动装置的力矩使阀板压向阀座。正流状态时,介质压力越高密封挤压越紧。当流道介质逆流时随着介质压力的增大阀板与阀座之间的单位正压力小于介质压强时,密封开始泄漏。3、三偏心蝶阀蝶板与阀座的密封断面不是圆形、而是椭圆，其密封面形状也因此而不对称、一边倾斜于本体中心线、另一边则平行于本体中心线，密封面的制造加工难度较大（如专利公开号CN107289143A、CN105299285A等）。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀：阀门采用单偏心结构，阀杆中心与阀体密封面偏移一段距离；阀座为可拆卸结构，阀体内壁上设置有阀座安装槽，阀座通过内六角圆柱头螺钉固定在阀体上，阀座与阀体结合面设置有密封填料，阀座密封面为圆锥面，其表面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料；蝶板为可拆卸结构，蝶板的一侧端面上设置有安装台阶，全金属密封环通过内六角圆柱头螺钉固定在蝶板上，全金属密封环与蝶板结合面设置有密封填料，全金属密封环密封面为球面，其表面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料；阀门启、闭动作采取：开阀时螺纹副逆时针旋转，蝶板先脱离阀座密封面一段距离，螺纹副锁紧后蝶板逆时针旋转90度完成开阀；关阀时蝶板先顺时针旋转90度后，螺纹副脱开后蝶板再压紧阀座密封面完成关阀；开、关阀过程中密封面不接触、无摩擦、操作力矩小、关闭速度快；蝶板压紧阀座密封面过程中，密封力通过执行机构、螺纹副、楔劈滑动组件提供，不依靠介质力，其密封比压是其它金属密封蝶阀的10倍，可实现蝶阀在高、低压下可靠的双向密封性能。
本发明采用的技术方案是：一种高压水泵出口控制阀，包括执行机构、螺纹套、丝杠、连接轴、阀杆、支架、填料压盖、阀杆填料、阀体、阀座、蝶板、加强筋、楔劈滑动组件、阀座密封填料、全金属密封环、蝶板密封填料、滚针轴承、滚轮；其中执行机构安装在支架上，执行机构内部安装有螺纹套、丝杠、连接轴，连接轴两端装有滚针轴承和滚动轮，丝杆通过连接轴与阀杆连接固定，支架上加工有垂直槽和水平槽，滚动轮可在支架内沿垂直方向和水平方向运转；支架安装在阀体上通过螺栓固定，阀体一侧内壁上设置有阀座安装槽，阀座通过内六角圆柱头螺钉固定在阀体上，阀座与阀体结合面设置有阀座密封填料，阀座密封面为圆锥面，阀体另一侧内壁上沿通道方向设置有加强筋，可防止阀杆变形；阀体内腔设置有蝶板，蝶板的一侧端面上设置有安装台阶，全金属密封环通过内六角圆柱头螺钉固定在蝶板安装台阶上，全金属密封环与蝶板结合面设置有蝶板密封填料，全金属密封环密封面为球面；阀座、全金属密封环密封面面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料；阀杆下端穿过阀体与蝶板通过楔劈滑动组件连接；阀杆与阀体上端之间设置有阀杆填料，阀杆填料上侧设置有使其密封的填料压盖。所述楔劈滑动组件包括U形挡块、楔劈、垫块、销轴、定位销、紧定螺钉；U形挡块和垫块通过定位销、紧定螺钉固定在蝶板的右侧；楔劈安装在U形挡块和垫块之间，通过销轴与阀杆固定；当阀杆提升时蝶板在楔劈滑动组件的驱动下可随阀杆向上移动，当阀杆旋转时蝶板在楔劈滑动组件的驱动下可随阀杆旋转90°。
本发明的工作原理：
开阀时执行机构（1）驱动螺纹套（2）逆时针旋转，螺纹套（2）与丝杠（3）组成螺纹副，螺纹套（2）旋转带动丝杠（3）向上运动，丝杠（3）向上运动使阀杆（5）向上提升，阀杆（5）推动楔劈滑动组件（13）的楔劈（13-2）在蝶板（11）上向上移动，蝶板（11）在楔劈（13-2）推动下脱离阀座(10)密封面一段距离，当丝杠（3）上端面与螺纹套（2）下端面接触后，阀杆（5）通过连接轴（4）和滚轮（18）在支架（6）水平槽的作用下，驱动楔劈滑动组件（13）和蝶板（11）逆时针旋转90度完成开阀动作。
关阀时执行机构（1）驱动螺纹套（2）顺时针旋转，使丝杠（3）、阀杆（5）、楔劈滑动组件（13）和蝶板（11）在蝶板（11）与阀座(10)密封面脱离状态下，顺时针旋转90度关阀，当滚动轮 （18）旋转至支架（6）垂直槽处后蝶板（11）停止旋转，丝杠（3）与螺纹套（2）结合面脱开,滚动轮（18）沿支架（6）垂直槽向下移动，丝杠（3）向下移动使阀杆（5）向下移动，阀杆（5）推动楔劈滑动组件（13）的楔劈（13-2）在蝶板（11）上向下移动，蝶板（11）在楔劈（13-2）推动下向阀座(10)密封面移动，蝶板（11）与阀座(10)密封面接触后通过螺纹效应压紧密封面，实现旋蝶板（11）与阀座(10)的密封。
本发明的有益效果：
1.全金属密封，主动密封、密封比压高，零泄漏。
2.开、关阀过程中密封面不接触、无摩擦、操作力矩小、关闭速度快。
3.蝶板压紧阀座密封面过程中，密封力通过执行机构、螺纹副、楔劈滑动组件提供，不依靠介质力，其密封比压是其它金属密封蝶阀的10倍，可实现蝶阀在高、低压下可靠的双向密封性能。
4.阀板结构比较薄，流阻小，流量系数大。
附图说明
图1为本发明一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀结构示意图；
图2为本发明一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀开阀状态示意图；
图3为本发明一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀图1的密封面放大示意图；
图4为本发明一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀连接轴、滚轮结构示意图。
图中：1-执行机构、2-螺纹套、3-丝杠、4-连接轴、5-阀杆、6-支架、7-填料压盖、8-阀杆填料、9-阀体、10-阀座、11-蝶板、12-加强筋、13-楔劈滑动组件、13-1-U形挡块、13-2-楔劈、13-3-垫块、13-4-销轴、13-5-定位销、13-6-紧定螺钉、14-阀座密封填料、15-全金属密封环、16-蝶板密封填料、17-滚针轴承、18-滚轮。
具体实施方式
实施例1
如图1、图2、图3、图4所示，本发明所述的一种高压水泵出口控制阀，包括执行机构1、螺纹套2、丝杠3、连接轴4、阀杆5、支架6、填料压盖7、阀杆填料8、阀体9、阀座10、蝶板11、加强筋12、楔劈滑动组件13、阀座密封填料14、全金属密封环15、蝶板密封填料16、滚针轴承17、滚轮18；其中执行机构1安装在支架6上，执行机构1内部安装有螺纹套2、丝杠3、连接轴4，连接轴4两端装有滚针轴承17和滚动轮18，丝杆3通过连接轴4与阀杆5连接固定，支架6上加工有垂直槽和水平槽，滚动轮18可在支架6内沿垂直方向和水平方向运转；支架6安装在阀体9上通过螺栓固定，阀体9一侧内壁上设置有阀座安装槽，阀座10通过内六角圆柱头螺钉固定在阀体9上，阀座10与阀体9结合面设置有阀座密封填料14，阀座10密封面为圆锥面，阀体9另一侧内壁上沿通道方向设置有加强筋12，可防止阀杆5变形；阀体9内腔设置有蝶板11，蝶板11的一侧端面上设置有安装台阶，全金属密封环15通过内六角圆柱头螺钉固定在蝶板11安装台阶上，全金属密封环15与蝶板11结合面设置有蝶板密封填料16，全金属密封环15密封面为球面；阀座10、全金属密封环15密封面面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料；阀杆5下端穿过阀体9与蝶板11通过楔劈滑动组件13连接；阀杆5与阀体9上端之间设置有阀杆填料8，阀杆填料8上侧设置有使其密封的填料压盖7。所述楔劈滑动组件13包括U形挡块13-1、楔劈13-2、垫块13-3、销轴13-4、定位销13-5、紧定螺钉13-6；U形挡块13-1和垫块13-3通过定位销13-5、紧定螺钉13-6固定在蝶板11的右侧；楔劈13-2安装在U形挡块13-1和垫块13-3之间，通过销轴13-4与阀杆5固定；当阀杆5提升时蝶板11在楔劈滑动组件13的驱动下可随阀杆5向上移动，当阀杆5旋转时蝶板11在楔劈滑动组件13的驱动下可随阀杆5旋转90°。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀，其特征在于包括执行机构（1）、螺纹套（2）、丝杠（3）、连接轴（4）、阀杆（5）、支架（6）、填料压盖（7）、阀杆填料（8）、阀体（9）、阀座（10）、蝶板（11）、加强筋（12）、楔劈滑动组件（13）、阀座密封填料（14）、全金属密封环（15）、蝶板密封填料（16）、滚针轴承（17）、滚轮（18）；其中执行机构（1）安装在支架（6）上，执行机构（1）内部安装有螺纹套（2）、丝杠（3）、连接轴（4），连接轴（4）两端装有滚针轴承（17）和滚动轮（18），丝杆（3）通过连接轴（4）与阀杆（5）连接固定，支架（6）上加工有垂直槽和水平槽，滚动轮（18）可在支架（6）内沿垂直方向和水平方向运转；支架（6）安装在阀体（9）上通过螺栓固定，阀体(9)一侧内壁上设置有阀座安装槽，阀座(10)通过内六角圆柱头螺钉固定在阀体(9)上，阀座(10)与阀体(9)结合面设置有阀座密封填料（14），阀座(10)密封面为圆锥面，阀体(9)另一侧内壁上沿通道方向设置有加强筋（12），可防止阀杆（5）变形；阀体(9)内腔设置有蝶板（11），蝶板（11）的一侧端面上设置有安装台阶，全金属密封环（15）通过内六角圆柱头螺钉固定在蝶板（11）安装台阶上，全金属密封环（15）与蝶板（11）结合面设置有蝶板密封填料（16），全金属密封环（15）密封面为球面；阀座(10)、全金属密封环（15）密封面面堆焊耐磨、耐温、耐蚀合金材料；阀杆(5)下端穿过阀体(9)与蝶板(11)通过楔劈滑动组件（13）连接；阀杆(5)与阀体(9)上端之间设置有阀杆填料（8），阀杆填料（8）上侧设置有使其密封的填料压盖（7）。
2.根据权利要求1所述的一种低扭矩、双向零泄漏全金属密封碟阀，其特征在于：所述楔劈滑动组件（13）包括U形挡块（13-1）、楔劈（13-2）、垫块（13-3）、销轴（13-4）、定位销（13-5）、紧定螺钉（13-6）；U形挡块（13-1）和垫块（13-3）通过定位销（13-5）、紧定螺钉（13-6）固定在蝶板（11）的右侧；楔劈（13-2）安装在U形挡块（13-1）和垫块（13-3）之间，通过销轴（13-4）与阀杆（5）固定；当阀杆（5）提升时蝶板（11）在楔劈滑动组件（13）的驱动下可随阀杆（5）向上移动，当阀杆（5）旋转时蝶板（11）在楔劈滑动组件（13）的驱动下可随阀杆（5）旋转90°。
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