CN110145608A - 阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀 - Google Patents

阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀 Download PDF

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Abstract

本发明提供了阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，属于阀门领域，包括设在蝶板上的压圈，压圈与蝶板之间设有密封环，密封环的外圈突出蝶板和压圈设置，阀体靠近蝶板的一侧设有第一固定台阶，第一固定台阶上设有弹簧座，弹簧座靠近蝶板的一侧设有第二固定台阶，靠近第二固定台阶设有滑动阀座，弹簧座内嵌设有对滑动阀座预压的压紧弹簧，滑动阀座的内圈与密封环的外圈接触设置形成密封面。本发明采用硬密封结构，密封副具有高强度、高弹性和高表面硬度，可适应水质很差的工况，同时适用中温介质的状况。

Description

阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀
技术领域
本发明属于阀门领域，涉及阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀。
背景技术
阀门是流体输送系统中不可缺少的流体控制设备，蝶阀、球阀和闸阀均属于截断阀，主要用于输送系统检修、维护时截断管道中的介质，蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道介质的开关控制的蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)为圆盘，围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀。
蝶阀的滑动阀座一般采用四开环、或挡圈定位，四开环定位需要在阀体内孔开槽，阀体强度会受影响，并且阀体厚度不均，易造成铸件缺陷；挡圈定位需要采取焊接工艺，长期使用可能会由于焊接残余应力使阀体变形，引起蝶板密封环不能关闭到位而泄漏的现象，常规结构中多采用多层次的密封环结构，容易损坏，在阀门开启时密封环受介质的长期冲刷，会破坏密封材料引起阀门泄漏。
除上述问题外，供热管网一次网介质温度达130度～150度，属于中温范畴，一般丁晴、三元乙丙橡胶不能适用此范围，另外由于热力公司管网维护水平参差不齐，水质状况很多，密封结构需要满足多种不同的工况。
发明内容
本发明要解决的问题是在于提供阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，采用硬密封结构，密封副高强度、高弹性和高表面硬度，可适应水质很差的工况，同时适用中温介质的状况。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，包括设在蝶板上的压圈，所述压圈与所述蝶板之间设有密封环，所述密封环的外圈突出所述蝶板和压圈设置；
阀体靠近所述蝶板的一侧设有第一固定台阶，所述第一固定台阶上设有弹簧座，所述弹簧座靠近所述蝶板的一侧设有第二固定台阶，靠近所述第二固定台阶设有滑动阀座，所述弹簧座内嵌设有对所述滑动阀座预压的压紧弹簧；
所述滑动阀座的内圈与所述密封环的外圈接触设置形成密封面。
进一步的，所述密封环与所述滑动阀座的配合面为第一硬密封面，所述滑动阀座与密封面的配合面为第二硬密封面，所述第一硬密封面的硬度在HRC44～48之间，所述第二硬密封面的硬度在HRC40～45之间，所述第一硬密封面的硬度大于所述第二硬密封面的硬度范围为5～10HRC。
进一步的，所述密封环靠近所述压圈的一侧设有缓冲面，所述缓冲面与所述第二硬密封面不接触，所述缓冲面相对水平面的斜率大于所述第一硬密封面相对水平面的斜率。
进一步的，所述滑动阀座为一体式结构，所述滑动阀座距离所述阀杆的距离为0～6mm，所述滑动阀座的外圈与所述阀体的内圈之间设有双向的两个C型密封圈，可密封进、出口两端压力，所述弹簧为圆柱弹簧。
进一步的，所述蝶板靠近所述密封环的一侧嵌设有缠绕垫，所述密封环与所述蝶板叠合状态下，所述缠绕垫处于预压状态。
进一步的，所述蝶板通过多个销与阀杆固定，所述阀杆的上下端均通过轴套与所述阀体转动连接，所述阀杆的上端通过键与驱动执行器连接。
进一步的，所述阀体的上端设有对上端轴套进行密封和定位的填料，所述填料的上端设有对其定位的压盖，所述压盖固锁在所述阀体的上端，所述阀体的上端设有支架，所述驱动执行器固定在所述支架上。
进一步的，所述阀体的下端设有密封用底盖，所述底盖与所述阀体之间设有密封垫，所述阀体内部设有对阀杆和下部的轴套进行定位的开口环。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。
1、本发明弹簧座和滑动阀座从阀杆侧装入阀体内孔，依靠阀杆、阀体、第一固定台阶和第二固定台阶定位，不需要单独的定位零件，简化了阀门结构，密封环与滑动阀座形成的硬密封面，可适应不同流体输送系统的各种压力、中温和各种不同的介质；
2、第一硬密封面的硬度大于第二硬密封面的硬度范围为5～10HRC，耐磨损性能好，密封环与滑动阀座均采用高合金钢材料制成，然后进行热处理，第一硬密封面和第二硬密封面均采用堆焊、喷涂和激光熔覆等方法做表面硬化处理，耐冲刷，使用寿命长，并使用磨床、抛光、对研等手段使密封表面具有很高的光洁度，增强配合面的吻合度，硬化状况直接影响阀门的使用寿命，以上硬化工艺方法大大提升了产品的使用寿命；
3、密封环设置缓冲面，密封环密封面的根部较厚，有相当的刚性，而且此结构配合缠绕垫后，密封环具有要求的弹性和刚性，能长期保持密封所需比压；
4、密封环采用三偏心双角度加工成型的悬臂结构，三偏心即密封中心面相对阀体中心偏心、阀杆中心线与相对阀体的中心偏心，角偏心是密封锥面的中心线相对阀体的中心偏心角，双角度，即第一硬密封面和缓冲面设置为两个不同的斜率角度，使密封副既有一定的弹性，也有需要的刚性，很好适应了硬密封的结构要求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀在关闭状态的剖视图；
图2是本发明图1的A部详细图；
图3是本发明阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀在完全开启状态下密封环与滑动阀座及相关零件配合的结构示意图。
附图标记：
1、底盖；2、密封垫；3、开口环；4、轴套；5、阀体；51、第一固定台阶；6、蝶板；7、阀杆；8、压圈；9、密封环；91、第一硬密封面；92、缓冲面；10、缠绕垫；11、滑动阀座；111、第二硬密封面；12、C型密封圈；13、弹簧座；131、第二固定台阶；14、弹簧；15、填料；16、压盖；17、支架；18、驱动执行器；19、进口端；20、出口端。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1～图3所示，本发明为阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，包括设在蝶板6上的压圈8，压圈8与蝶板6之间设有密封环9，密封环9的外圈突出蝶板6和压圈8设置，密封环9内孔与蝶板6的定位止口单边有1～2mm间隙，保证在足够的的压力下，密封环9可以退让自适应密封面的吻合；
阀体5靠近蝶板6的一侧设有第一固定台阶51，第一固定台阶51上设有弹簧座13，弹簧座13靠近蝶板6的一侧设有第二固定台阶131，靠近第二固定台阶131设有滑动阀座11，弹簧座13内嵌设有对滑动阀座11预压的压紧弹簧14；
滑动阀座11的内圈与密封环9的外圈接触设置形成密封面，实际安装的时候，弹簧座13和滑动阀座11从阀杆7侧装入阀体5内孔，依靠阀杆7、阀体5、第一固定台阶51和第二固定台阶131定位，不需要单独的定位零件，简化了阀门结构，密封环9与滑动阀座11形成的硬密封面，可适应不同流体输送系统的各种压力、中温和各种不同的介质(如清水、污水等)。
优选地，密封环9与滑动阀座11的配合面为第一硬密封面91，滑动阀座11与密封面的配合面为第二硬密封面111，第一硬密封面91的硬度在HRC44～48之间，第二硬密封面111的硬度在HRC40～45之间，第一硬密封面91的硬度大于第二硬密封面111的硬度范围为5～10HRC，耐磨损性能好，密封环9与滑动阀座11均采用高合金钢材料制成，然后进行热处理，第一硬密封面91和第二硬密封面111均采用堆焊、喷涂和激光熔覆等方法做表面硬化处理，耐冲刷，使用寿命长，并使用磨床、抛光、对研等手段使密封表面具有很高的光洁度，增强配合面的吻合度，硬化状况直接影响阀门的使用寿命，以上硬化工艺方法大大提升了阀门的使用寿命。
优选地，第一硬密封面91靠近压圈8的一侧设有缓冲面92，缓冲面92与第二硬密封面111不接触，缓冲面92相对水平面的斜率大于第一硬密封面91相对水平面的斜率，设置缓冲面92后，密封环9与滑动阀座11的接触面减少，容易保持高的密封比压，设置缓冲面92后，密封环9的根部较厚，有相当的刚性，而且此结构配合缠绕垫10后，密封环9具有要求的弹性和刚性，能长期保持密封所需比压；蝶板6采用三偏心结构，配合以上结构，密封环9采用三偏心双角度加工成型的悬臂结构，三偏心即密封中心面相对阀体5中心偏心、阀杆7中心线与阀体5的中心偏心，角偏心是密封锥面的中心相对阀体5的中心偏心角，双角度，即第一硬密封面91和缓冲面92设置为两个不同的斜率角度，既有一定的弹性，也有需要的刚性，很好适应了硬密封结构的要求。
优选地，滑动阀座11为一体式结构，滑动阀座11脱离开阀杆7的最大距离为0～6mm，大口径(直径大于1米的，此距离优选为5～6mm，小口径的规格，此距离为2～3mm，滑动阀座11的外圈与阀体5的内圈之间设有平行且双向的两个C型密封圈12，两个C型密封圈12的开口背向设置，C型密封圈12采用金属材质，可耐中、高温介质，截面相当于薄壁管开口，有一定的弹性，主要作用密封滑动阀座和阀体，保证活动阀座与阀体的双向密封，弹簧14为圆柱压缩弹簧，材料为Inconel X750,主要作用是对滑动阀座施加弹簧辅助力，增强正向密封压力。
优选地，蝶板6靠近密封环9的一侧嵌设有缠绕垫10，密封环9与蝶板6叠合状态下，缠绕垫10处于预压状态，缠绕垫10优选为不锈钢材质加石墨制成，不预压状态下，缠绕垫10垂直于密封环9的侧面设置，缠绕垫10材料为304+柔性石墨，结构为金属薄带缠绕成圆环，设置为多层且相邻两层的中间夹有柔性石墨，可适应中、高温介质和各种压力状况，主要作用是密封蝶板和密封环。
优选地，蝶板6通过多个销与阀杆7固定，阀杆7的上下端均通过轴套与阀体5转动连接，阀杆7的上端通过键与驱动执行器18连接，蝶板6的密封环9采用三偏心结构，使阀门开启时，蝶板6上的密封环9快速脱离滑动阀座11，阀门关闭时密封环9与滑动阀座11的接触角度小，有效的减少了密封面磨损，增加阀门的使用寿命。
优选地，阀体5的上端设有对上端轴套4进行密封和定位的填料15，填料15的上端设有对其定位、压紧的压盖16，压盖16固锁在阀体5的上端，阀体5的上端设有支架17，驱动执行器18固定在支架17上；更优选地，阀体5的下端设有密封用底盖1，底盖1与阀体5之间设有密封垫2，阀体5内部设有对阀杆7和下部的轴套4进行定位的开口环3，保证阀体5的密封和零件的定位。
在实际工作过程中，阀体连接端可采用对接焊、或法兰、或对夹等多种形式，如图1所示，阀门处于关闭状态，当介质从出口端20流出时，进口端19的压力是高于蝶板6后面的出口端20的压力，这时介质压力作用于蝶板6和密封环9上，会使蝶板6、密封环9与阀杆7产生微量的变形，使蝶板6和密封环9沿内部介质流向移动，滑动阀座11和弹簧座13紧靠一起，弹簧座13定位在阀体5内的第一固定台阶51上；当介质换向流动时，出口端20为介质高压侧，这时介质压力作用于蝶板6和密封环9上，由于悬臂阀杆的弹性，蝶板6、密封环9和阀杆7会产生微量的变形，使蝶板6和密封环9作后退移动，而滑动阀座11在弹簧14辅助力和滑动阀座11圆环面积上流体压力的双重作用下，紧紧贴靠蝶板6密封环9，提供介质反向密封需要的密封力，使阀门保持紧密关闭状态。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：包括设在蝶板上的压圈，所述压圈与所述蝶板之间设有密封环，所述密封环的外圈突出所述蝶板和压圈设置；
阀体靠近所述蝶板的一侧设有第一固定台阶，所述第一固定台阶上设有弹簧座，所述弹簧座靠近所述蝶板的一侧设有第二固定台阶，靠近所述第二固定台阶设有滑动阀座，所述弹簧座内嵌设有对所述滑动阀座预压的压紧弹簧；
所述滑动阀座的内圈与所述密封环的外圈接触设置形成密封面。
2.根据权利要求1所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述密封环与所述滑动阀座的配合面为第一硬密封面，所述滑动阀座与密封面的配合面为第二硬密封面，所述第一硬密封面的硬度在HRC44～48之间，所述第二硬密封面的硬度在HRC40～45之间，所述第一硬密封面的硬度大于所述第二硬密封面的硬度范围为5～10HRC。
3.根据权利要求2所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述第一硬密封面靠近所述压圈的一侧设有缓冲面，所述缓冲面与所述第二硬密封面不接触，所述缓冲面相对水平面的斜率大于所述第一硬密封面相对水平面的斜率。
4.根据权利要求1所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述滑动阀座为一体式结构，所述滑动阀座距离所述阀杆的距离为0～6mm，所述弹簧为圆柱压缩弹簧。
5.根据权利要求1所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述滑动阀座的外圈与所述阀体的内圈之间设有平行且双向设置的两个C型密封圈,密封环的内孔与蝶板的定位止口单边的间隙为1～2mm。
6.根据权利要求1所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述蝶板靠近所述密封环的一侧嵌设有缠绕垫，所述密封环与所述蝶板叠合状态下，所述缠绕垫处于预压状态。
7.根据权利要求6所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述缠绕垫为金属薄带缠绕成圆环结构，设置为多层且相邻两层的中间夹有柔性石墨。
8.根据权利要求1所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述蝶板通过多个销与阀杆固定，所述阀杆的上下端均通过轴套与所述阀体转动连接，所述阀杆的上端通过键与驱动执行器连接。
9.根据权利要求8所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述阀体的上端设有对上端轴套进行密封和定位的填料，所述填料的上端设有对其定位的压盖，所述压盖固锁在所述阀体的上端，所述阀体的上端设有支架，所述驱动执行器固定在所述支架上。
10.根据权利要求8所述的阀杆定位的中温双向硬密封蝶阀，其特征在于：所述阀体的下端设有密封用底盖，所述底盖与所述阀体之间设有密封垫，所述阀体内部设有对下部的轴套进行定位的开口环。
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