CN112219049A - 包括致动密封件的蝶阀 - Google Patents

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Abstract

一种蝶阀，其包括阀体和可转动的闭孔件(3)，所述可转动的闭孔件安装在所述阀体中以围绕着轴线转动，并设置成在关闭状态与打开状态之间转动；所述可转动的闭孔件包括致动密封件(5)，所述致动密封件设置成抵靠阀体的密封表面(12a)而密封，并且所述致动密封件包括设置成受到加压流体作用的后侧表面(5e)；并且密封件在所述闭孔件中安装成在加压流体的作用下从所述闭孔件向外位移，从而以基本上流体密封的方式抵靠阀体的密封表面而进行密封。

Description

包括致动密封件的蝶阀
技术领域
本申请基本上涉及一种阀，具体地，涉及称为蝶阀的这一类的阀。
背景技术
蝶阀基本上包括瓣式的闭孔件，所述闭孔件安装成用于围绕着轴线从关闭位置转动至打开状态，并从打开状态转动至关闭位置。转动轴线通常水平地穿过瓣，并且该转动可围绕着单个贯穿轴杆或两个端轴杆，在蝶阀的每侧各有一个端轴杆。对于蝶阀，转动轴线也可以使用竖直的轴杆。举例而言，蝶阀可以为同轴瓣设计，或者双偏心瓣或三偏心瓣设计。设置电致动器和变速箱、或者手动变速箱、或者液压缸/杠杆重量操作，来驱动阀从打开状态变为关闭状态并从关闭状态变为打开状态。
蝶阀在许多不同的领域具有许多应用，主要用于阻断或调节流体或气体的流动。例如，可在需要的位置处阻断阀的排出侧/下游侧的管道的介质和压力，从而能够现场正常的更换主要密封件，而不用排空输送管道。
对于每种应用，管道操作压力和阀指标可以按需求从低至6巴变化为例如25巴或更高，并且可以应用通常从DN1200至DN5000或以上的阀，但并不一定受限于其尺寸。
发明内容
根据本发明，提供一种蝶阀，其包括阀体和能够转动的闭孔件，所述能够转动的闭孔件安装在所述阀体中以围绕着轴线转动，并设置成在关闭状态与打开状态之间转动，
所述闭孔件包括致动密封件，所述致动密封件包括凸出部部分并且设置成抵靠阀体的密封表面而密封，并且所述致动密封件包括设置成受到加压流体作用的凸出部部分的后侧表面，
并且密封件在所述阀中安装成从所述闭孔件向外位移，从而抵靠阀体的密封表面而进行密封。
所述阀体可以包括内部阀座环，所述阀座环提供用于密封的密封表面。所述密封表面可以描述为内部密封表面。
所述凸出部部分可以包括圆角或完全或带有肋纹的截面几何形状或外形。所述(一个或更多个(间隔开的))肋纹或凸起可以在密封凸出部周围延伸。
所述凸出部部分可以为实心的或基本上非中空的结构。所述密封凸出部可以为非膨胀的。
所述凸出部部分可以由例如硅酮或橡胶的弹性材料形成。
所述凸出部部分可以具有韧性，使得在致动所述密封件时，凸出部部分至少部分地符合阀体的密封圈的密封表面的外形。
所述密封件可以包括可膨胀的腔室，在提供加压流体时，促使所述致动密封件的凸出部与密封表面密封接合。膨胀/扩张的程度由所述闭孔件的邻近的壁部分约束，闭孔件的邻近的壁部分(或附接至闭孔件的部件)限定腔室所在的空间。
可以看到密封件具有前侧的凸出部部分和后侧的可膨胀/可扩张腔室。
密封件可以基本上为圆形或基本上为环形，但是如果用于隔断水渠或管道，则可以为长方形或方形。
密封件可以为阀的唯一的或主要的密封件，例如应用于关键隔断，或者在如果使用金属阀座会导致热膨胀/收缩的情况的极端温度的情况下。较低的阀操作扭矩、减小的致动成本和较低的阀磨损因素则会是额外的考虑。替选地，所述密封件可以为第二密封件，而阀包括另一个密封件。所述另一个密封件可以为主要的密封件，而致动密封件为第二密封件，所述第二密封件例如用于需要维护或更换主要密封件时。主要密封件可以为传统的蝶阀密封件，其被固定地固定就位(即，不像第二密封件那样能够由加压流体移动)。
阀可以包括轴杆部分，其限定所述闭孔件能够围围绕转动的转动轴线。所述轴杆部分可以设置有加压流体管路或管线，其从轴杆的外部进入的入口点(可以为轴杆部分的远端端部)延伸。
流体加压系统可以包括液压或气动(例如压缩空气)系统，以致动所述致动密封件。
加压流体管线或管路可以设置穿过蝶阀的轴杆部分。所述管路或管线可以包括在所述轴杆部分的远端端部处连接至加压流体源的入口。
本发明可以包括单独使用或组合使用的说明书中描述的或附图中示出的一个或多个特征。
附图说明
现在将描述本发明的各个实施方案，仅以示例的方式参考如下附图，其中：
图1示出了蝶阀(处于关闭状态)的正视立面图；
图2为图1的蝶阀的截面，其示出了阀与阀本体之间的密封设置；
图3为图2的部分的放大横截面视图，其更详细地示出了各种部件和子组件。
具体实施方式
首先参考图1，其示出了蝶阀1，所述蝶阀1包括阀本体2和可转动的闭孔瓣3。蝶阀1适于用于在安装有阀的管道工程中控制或隔断流体的流动。阀可以设定至打开状态和关闭状态，在打开状态下允许流体流动通过阀，在关闭状态下防止流体流动通过阀。下文将更详细地说明，通过应用加压流体来致动密封件。
通过阀的每一侧的水平端轴杆17，或者替选地通过竖直的上侧端轴杆和下侧端轴杆(所述上侧端轴杆和下侧端轴杆轴向对齐)而将阀瓣3可转动地安装至阀本体2，从而使得阀能够围绕着轴线转动，其中一个端轴杆17在图2中示出。替选地，可以设置单个贯穿轴杆。
阀瓣3设置有通常的耐用密封件10和致动密封件5。两个密封件都为圆形或环形，并且邻近阀瓣3的周沿外侧区域设置。每个密封件5和10都设置为用于抵靠本体2的阀座环12的密封表面12a。密封件10(将称为耐用密封件)为通常使用的密封件，而在耐用密封件不生效时选择性地致动所述密封件5以进行密封，例如用于耐用密封件的维修、更换或保养要求，而不需要排空输送管道。
通过第一(可移除)张力可调保持环7和第二密封固定位置保持环8来使耐用密封件10保持就位，两者通过夹持作用来进行密封。
也通过夹持作用来使致动密封件5侧向定位，所述夹持作用是通过第二密封保持环8和阀瓣3的本体的一部分9实现的。
根据具体的要隔断的管道压力，密封件5可以设计并制造成达到较高的致动压力安全处理水平，并实现与表面2a接触的阀座紧密型，而不会失效、挤出或断裂。
密封件5包括圆角实心的凸出部5a，圆角实心的凸出部5a设置成与阀座环12的表面12a相接触。在图3中最清楚地看出，密封件5的后侧部分包括两个相对的波纹形的壁5c，其与基部的壁5b共同限定内部空间5d。内部空间5d具有的开口通过导管22而连接至加压流体供应。在使用中，允许壁5c在密封件凸出部5位移的方向上进行一定程度的屈曲。在没有施用加压流体时，波纹壁5c处于紧缩状态。可以认为壁5c具有“活动的”铰接部分，其在未偏置的状况下处于缩回状态。
密封件5被约束在由第二保持环8和阀瓣3的部分9的壁所限定的空间中。两者分别设置有肩部8a和9a，使得从较宽的通道过渡为较窄的通道。这种构造确保密封件5与阀瓣保持在一起，可以看到密封件5具有互补的保持T形。这些密封保持元件的几何形状例如在截面中观察时基本上形成T形，防止从密封件5的保持中拉出或取出。通过相应的保持环使耐用密封件10保持位置，所述保持环(在截面中观察时)具有与密封件5相似的T形。应当理解，可以使用其它合适的固接几何形状。
有利地，由于致动密封件5具有实心的密封凸出部，在施用加压流体时密封凸出部朝向密封表面12a向前位移，因此不会出现挤出或断裂(其可能损害密封件的密封能力)的危险。进一步地，由于密封凸出部的基本上较厚的部分以及弹性吸收了任何的长期不规则，并且在非启用状态下密封件5的凸出部缩回在与瓣的边缘齐平位置的下方，这样不会有向流动的流中凸出从而暴露在研磨性流动介质的状况，因此不会有密封壁腐蚀和密封壁变薄的情况。应当理解，当向腔室提供加压流体而膨胀时，这基本上不会涉及使壁的材料本身的拉伸(例如像膨胀的气球的情况那样)。相反，密封件5定位并保持在其中的空间的约束功能防止了任何这样的膨胀(膨胀使壁的材料拉伸)。
当阀瓣3处于部分打开的位置上(即不完全关闭的位置)时，通过流体加压系统防止密封件5向本体2致动，所述流体加压系统仅能够在阀瓣5处于完全关闭的位置上时向密封件5施用加压流体。其可以包括传感器，以确定阀瓣是否处于完全关闭的位置，并且在施用任何加压流体之前使系统互锁。
一旦阀瓣3完全关闭，允许密封致动，则阀瓣的周沿外侧区域处于面对密封表面12a的位置。在这种状态下，密封件5完全由(a)(钢质)保持环8、(b)(钢质)阀瓣9和(c)(钢质)密封表面12a支撑或限制，由于密封件被保持并且其运动被周围的金属限制(除了进行与密封表面12a的密封接触所需的平移运动)，因此防止被过度加压或过度膨胀(这产生相关的密封断裂或挤出的危险)。因此，当施用加压流体以致动密封件5时，所受到的密封强度与阀瓣、密封保持环、阀体阀座环的进行围绕并支撑的钢材相关，并且高度固接。
密封件5的横截面和几何形状便于密封屈曲和移动以实现密封面的良好按压接触，从而实现阀座紧密闭合。在致动时，密封件5本身实际上并不膨胀，相反，加压流体使得六角形柔性壁5c从其缩回状态伸直，使得实心部分密封凸出部5a向前移动而以足够的力与表面2a接触，从而实现按压防泄漏密封。因此，不会浪费任何密封致动压力，获得了最大的密封效率，使加压能量集中在密封封闭上，使得效能最大，而不会不必要地在密封膨胀和密封壁5c扩张之间浪费并分散更高的膨胀压力；这样的浪费和分散将会产生在如下密封设计的情况下：密封凸出部本身为加压腔，当内部压力升高以进行密封时，较薄的壁容易导致密封件5的外侧角落区域泄露或扭曲，从而导致密封力可能损失。
由于所述壁5e的加压流体作用的面积大于实心的凸出部5a的面积，不会有密封力的耗散，因此腔体5d中的施加至后侧表面5e的内部压力直接抵靠在表面1 2a接触按压的实际密封上，从而以非常高效的方式进行密封。换句话说，内部密封膨胀压所作用在其上的内部密封膨胀表面面积大于密封件的管道压力(必须建立紧密密封以抵抗该管道压力)所作用在其上的外部密封凸出部，这允许表面面积之间形成差别并对于给定的内部密封压力允许更大的密封力形成紧密的密封来抵抗管道压力。
在使用中，当施用加压流体时，在腔体5d中的流体导致密封件5展开。为了说明，附图3示出了非操作状态的密封件5a，其中壁5c和空间5d处于缩回(“折角”)状态。相反，图2示出了展开状态的密封件，壁5c伸直，空间5d膨胀，并将密封凸出部5a推向并抵靠密封表面12a。
当不向密封件5供能并停止施用加压流体时，致动密封件3设置成放松/缩回到设置在阀3中的相应的腔体中，通过作用在致动密封件的外侧周沿上的管道压力来辅助所述缩回。通过六角形/可膨胀壁5c进行上述操作。其具有“内部记忆”，使密封件5返回其收缩的缩回形态。停止供能的密封件返回其初始未凸出的位置上，与阀瓣的外表面齐平或在其后方。壁5c并结合管道压力使得密封件5被拉回到其原始状态位置。
由于注入加压流体的位置位于密封件5的后侧表面5b处，这避免了在高注射压力下爆炸或断裂的危险。
可以通过挤出工艺、或模制工艺形成密封件5，使用热封联结使端部连接，从而完成密封件的圆形或其它形状。密封件端接技术使用成熟的市场技术，从而实现高完整性的牢固联结。密封件可以由硅酮或其它类型的橡胶形成。
密封件5位于阀(瓣)上，与通常的耐用密封件10串联。然而，在其它的实施方案中，致动密封件可以为蝶阀的唯一(耐用)密封件，而不是用于维护程序或检修的第二密封件。密封件5与耐用密封件10安装在瓣的同侧，并且由连接至阀瓣的保持环通过夹持作用而保持就位。应当理解阀包括双板瓣的情况(例如位于两个位置，其空间关系通过例如为肋材的中间刚性结构来保持)。
通过端轴杆中的一个(或者等同地通过代替两个端轴杆而设置的单个轴杆)而使密封膨胀压力达到端轴杆已经穿过位于阀体与具有轴杆入口的瓣之间的水道的位置处，借此使得来自受控外部源(未示出)的空气或液压膨胀压力进入。端轴杆设置有快速连接接头26，例如通过带有连接器的软管而易于与外部源连接。导管20(穿过轴杆7)和21(穿过轴杆和阀瓣)将加压流体流连接至密封件5。
在显示出的示例中，阀的瓣带有两个分开的密封件以及其相应的保持环，在同一个瓣的主板上设置耐用密封件10和致动密封件5，所述主板设计为具有大致的厚度和刚度，这意味着其有利地能够受力，而不是导致不利于密封的屈曲/扭曲，而在阀与阀体之间保持最有效的密封接触。将耐用密封件和维护密封件设置在同一单个主板上，相对于替选的双瓣设计具有突出的优点，在双瓣设计中，容纳两个密封件，两个瓣都需要是相似的较重的刚性结构，用于实现各自的密封件紧密密封性能，而不考虑维护密封件设计构型或是否为韧性或金属密封类型。
与单瓣阀相比，分开容纳两个密封件的双瓣设计的后续缺点在于：(a)较高的瓣成本，(b)较高的瓣重量，对于轴杆支承有额外的摩擦负荷和磨损，(c)增大的操作扭矩，和(d)占据更多的空间，更加妨碍阀流动通路，并且增加压头损失或减小流动。
如上所述，当致动密封件处于其非操作状态下时，其完全位于由阀提供的空间中，而不向外凸出到与阀的空间包络齐平位置之外。通过这种方式，在通常的阀操作和开关速度期间，避免了腐蚀损伤。这与其他机械操作的第二密封件的情况不同，机械操作的第二密封件设计成使得密封件完全暴露在水道中，经常处于腐蚀残渣流动介质状况。
有利地，致动密封件不受到长期的残渣以及硬化沉积物(长期来说其可能使得密封件失效)的损害，例如像在使用柔性或金属机械操作密封件的情况下那样。

Claims (11)

1.一种蝶阀，其包括阀体和能够转动的闭孔件，所述能够转动的闭孔件安装在所述阀体中以围绕着轴线转动，并设置成在关闭状态与打开状态之间转动，
所述能够转动的闭孔件包括致动密封件，所述致动密封件设置成抵靠阀体的密封表面而进行密封，并且所述致动密封件包括设置为受到加压流体作用的后侧表面；
并且所述密封件在所述闭孔件中安装成在加压流体的作用下从所述闭孔件向外位移，从而以基本上流体密封的方式抵靠阀体的密封表面而进行密封，其中，所述密封件包括凸出部部分，所述凸出部部分设置成抵靠阀体而进行密封并且由为弹性材料的基本上实心的部分形成，进一步地，所述能够转动的闭孔件包括腔体，所述腔体设置成容纳并保持所述密封件，同时允许移动成展开状态或从展开状态离开，所述闭孔件还包括另一个密封件，所述另一个密封件与所述致动密封件间隔开，并且被固定地固定就位。
2.根据权利要求1所述的蝶阀，其中，加压流体管线或导管设置为穿过蝶阀的轴杆部分和所述闭孔件的一部分，从而向所述致动密封件供应加压流体。
3.根据权利要求2所述的蝶阀，其中，加压流体管线或导管的入口设置在所述能够转动的闭孔件的轴杆部分的远端端部处，所述能够转动的闭孔件连接至轴杆以转动。
4.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述密封件的后侧壁设置成能够在施加致动加压流体时从缩回状态膨胀至扩张状态。
5.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述密封件的后侧部分包括腔室，所述腔室设置成充满加压流体。
6.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述致动密封件在截面观察时基本上为T形。
7.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述腔体可以为圆形通道，具有较宽的部分和较窄的部分，从而容纳并保持所述密封件。
8.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，在非操作状态下，所述致动密封件位于所述闭孔件边缘外形下方或与其平齐。
9.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述致动密封件包括壁部分，所述壁部分限定加压流体腔室，并设置成采用缩回状态或延伸状态。
10.根据前述权利要求任一项所述的蝶阀，其中，所述闭孔件或闭孔件的部件或连接至闭孔件的部件包括表面部分，所述表面部分限定约束并保持所述致动密封件的空间，但允许移动至操作状态。
11.一种蝶阀，其包括阀体和能够转动的闭孔件，所述能够转动的闭孔件安装在所述阀体中以围绕着轴线转动，并设置成在关闭状态与打开状态之间转动；
所述能够转动的闭孔件包括致动密封件，所述致动密封件设置成抵靠阀体的密封表面而进行密封，并且所述致动密封件包括设置成受到加压流体作用的后侧表面；
并且密封件在所述闭孔件中安装成在加压流体的作用下从所述闭孔件向外位移，从而以基本上流体密封的方式抵靠阀体的密封表面而进行密封，其中，所述致动密封件包括壁部分，所述壁部分限定加压流体腔室，所述壁设置成采用缩回状态或延伸状态。
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