CN113154060B - 一种补偿式密封的蝶阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种补偿式密封的蝶阀，阀体内部安装补偿式密封，隔膜式密封的两端分别固定安装至阀体内部，且隔膜式密封外围与阀体之间设有控制腔，隔膜式密封的内圈接触连接至阀板外缘，动力源的一端穿过阀体侧壁后连通至控制腔。本发明所述的一种补偿式密封的蝶阀，改变了传统开关阀门的启闭特性，将阀门的开关和密封分为两个动作，阀门操作时更为安全，且在关闭阀板是无需将隔膜式密封挤压变形，减小了阀门的操作力矩，同时规避了操作阀门时额外的密封力矩对密封面的损坏，在使用使用执行器进行自动开合时，降低了执行器的选用规格，降低配件成本，且隔膜式密封不会长期过度变形，密封面寿命大为延长，阀门整体寿命延长，降低后期维护成本。

Description

一种补偿式密封的蝶阀
技术领域
本发明属于阀门密封领域，尤其是涉及一种补偿式密封的蝶阀。
背景技术
现有蝶阀大量应用于各类管道系统中，用户普遍存在以下痛点问题：1、使用初期密封好，但是一段时间后，密封易损坏，且损害后难以维护；2、随着阀门口径越大，操作越困难，操作扭矩很大。其问题主要是因为以下几方面：1、现有蝶阀普遍采用强制密封，通过外力挤压密封面实现密封，此种方式对密封面损伤很大；2、密封面精度高，易收到介质杂物影响，形成局部破损；3、软密封的橡胶长期收到外力挤压，橡胶弹性减弱甚至消失，失去密封性能；4、为了实现强制密封需要强大的操作力矩，造成了阀门操作困难。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种补偿式密封的蝶阀，以解决强制密封对密封面造成损坏，阀门使用寿命低，维护成本高的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种补偿式密封的蝶阀，包括阀体、阀板和阀轴，阀轴的两端外围分别套接至阀体的侧壁，且阀板中部套接至阀轴外围，阀板位于阀体内部，阀体内部安装补偿式密封，补偿式密封的内圈与阀板的外缘接触连接，补偿式密封包括隔膜式密封和动力源，隔膜式密封的两端分别固定安装至阀体内部，且隔膜式密封外围与阀体之间设有控制腔，隔膜式密封的内圈接触连接至阀板外缘，动力源的一端穿过阀体侧壁后连通至控制腔。
进一步的，所述阀体内部设置环台，环台外围固定连接至阀体侧壁，阀板外围位于环台内圈，隔膜式密封的两端分别密封连接至环台的两端，且控制腔位于隔膜式密封与环台之间。
进一步的，所述环台的内圈设有气道槽，隔膜式密封的外围与气道槽形成控制腔。
进一步的，所述动力源的一端依次通过第一管体、第一换向阀和第二管体连通至控制腔，且第一换向阀是两位三通阀，第一换向阀的第一端固定连接至第一管体的一端，第一换向阀的第二端固定连接至第二管体的一端，第一换向阀的第三端对空。
进一步的，所述隔膜式密封的内圈设置第一圈体，第一圈体的内圈接触连接至阀板外缘。
进一步的，所述第一圈体与气道槽位于同轴心，且第一圈体与气道槽相互对称设置。
进一步的，所述动力源是利用阀板两侧的阀体内压力对隔膜式密封进行压力补偿的动力源。
相对于现有技术，本发明所述的一种补偿式密封的蝶阀具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种补偿式密封的蝶阀，在低压差的管道应用时，阀门闭合到位后，隔膜式密封与阀板外缘接触连接，实现低压密封，在高压差管道应用时，动力源提供介质压力，介质压力流向控制腔后，控制腔内的介质压力向隔膜式密封传导，实现隔膜式密封与阀板的紧密贴合，实现高压密封，改变了传统开关阀门的启闭特性，将阀门的开关和密封分为两个动作，阀门操作时更为安全，且在关闭阀板是无需将隔膜式密封挤压变形，减小了阀门的操作力矩，同时规避了操作阀门时额外的密封力矩对密封面的损坏，在使用使用执行器进行自动开合时，降低了执行器的选用规格，降低配件成本，且隔膜式密封不会长期过度变形，密封面寿命大为延长，阀门整体寿命延长，降低后期维护成本。
(2)本发明所述的一种补偿式密封的蝶阀，气道槽与第一圈体的设置可以避免关闭蝶阀时产生水锤现象对阀体内部构件造成损伤，同时也防止阀板与第一圈体接触时对第一圈体产生硬性磨损。
(3)本发明所述的一种补偿式密封的蝶阀，利用阀板两侧的阀体内压力对隔膜式密封进行压力补偿的动力源，减少了配件成本，减低了产品造价，同时其内部设置的通过水压自动换路的三通换向阀，解决了阀门双向密封的问题，无论上游还是下游高压，密封压力只取高压，实现双向主动密封。
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为本发明实施例所述的一种补偿式密封的蝶阀的剖面示意图；
图2为图1中A的局部放大图；
图3为本发明实施例所述的三通换向阀的剖面示意图。
附图标记说明：
1-阀体；11-环台；2-阀板；3-阀轴；4-隔膜式密封；41-第一圈体；5-动力源；51-阀本体；52-第五管路；53-第六管路；54-第七管路；55-阀芯；56-阻断板；6-第一换向阀。
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。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种补偿式密封的蝶阀，包括阀体1、阀板2、阀轴3和补偿式密封，阀轴3的两端外围分别套接至阀体1的侧壁，且阀板2中部套接至阀轴3外围，阀板2位于阀体1内部，且阀体1内部安装补偿式密封，补偿式密封的内圈与阀板2的外缘接触连接，补偿式密封包括隔膜式密封4和动力源5，隔膜式密封4的两端分别固定安装至阀体1内部，且隔膜式密封4外围与阀体1之间设有控制腔，隔膜式密封4内圈接触连接至阀板2外缘，动力源5的一端穿过阀体1侧壁后连通至控制腔，蝶阀的关闭过程可以通过手动完成，也可以通过现有技术的执行器自动完成，以手动完成为例，工作人员先旋拧阀轴3转动，阀轴3带动阀板2转动，实现阀门的闭合，在阀门闭合到位后，隔膜式密封4与阀板2外缘接触连接，实现低压密封，动力源5提供介质压力，介质压力流向控制腔后，控制腔内的介质压力向隔膜式密封4传导，实现隔膜式密封4与阀板2的紧密贴合，实现高压密封，改变了传统开关阀门的启闭特性，将阀门的开关和密封分为两个动作，阀门操作时更为安全，且在关闭阀板2是无需将隔膜式密封4挤压变形，减小了阀门的操作力矩，同时规避了操作阀门时额外的密封力矩对密封面的损坏，在使用使用执行器进行自动开合时，降低了执行器的选用规格，降低配件成本，且隔膜式密封4不会长期过度变形，密封面寿命大为延长，阀门整体寿命延长，降低后期维护成本。
为了方便隔膜式密封4固定连接至阀体1的内部，阀体1内部设置环台11，环台11外围固定连接至阀体1侧壁，阀板2外围位于环台11内圈，隔膜式密封4的两端分别通过垫圈和螺栓密封连接至环台11的两端，且控制腔位于隔膜式密封4与环台11之间，环台11内圈设有气道槽，气道槽与隔膜式密封4的外围形成控制腔，动力源5提供的介质压力填充至控制腔内。
隔膜式密封4的横截面是U型结构，隔膜式密封4的两侧内壁分别密封连接至环台11的两端，隔膜式密封4的所述U型结构底部与气道槽形成控制腔，隔膜式密封4包括内衬及其外围包裹的橡胶，内衬是增强尼龙布的密封带，强化了密封材质的强度，对密封材质的磨损有主动解决手段，为了便于隔膜式密封4的内圈与阀板2外缘接触连接即实现低压密封，在隔膜式密封4的内圈设置第一圈体41，第一圈体41是橡胶材质，第一圈体41与隔膜式密封4为一体结构，第一圈体41的内圈接触连接至阀板2外缘。
气道槽的横截面为弧形结构，第一圈体41的横截面是弧形结构，为了防止关闭蝶阀时产生水锤现象对阀体1内部构件造成损伤，同时也防止阀板2与第一圈体41接触时对第一圈体41产生硬性磨损，第一圈体41与气道槽位于同轴心，且第一圈体41与气道槽相互对称设置，气道槽可以作为第一圈体41受压时的避让槽，当第一圈体41受压时被压入气道槽内，在第一圈体41受到水压被压入气道槽内时，阀板2与第一圈体41留有缝隙，可以作为缓冲水锤效用，在第一圈体41受到阀板2挤压时可以避免阀板2异物等硬性刮伤，当阀板2两侧水压的压差较低时第一圈体41与阀板2接触连接实现低压密封。
动力源5的一端依次通过第一管体、第一换向阀6和第二管体连通至控制腔，且第一换向阀6是两位三通阀，第一换向阀6的第一端固定连接至第一管体的一端，第一换向阀6的第二端固定连接至第二管体的一端，第一换向阀6的第三端对空，采用了主动密封的方法，如因外界恶劣环境使得密封面严重破损，可以采取强制措施，将第一换向阀6的第三端接通外接压力源，如水泵、气泵、手压泵等，实施主动强制密封，便于对蝶阀的检修，两位三通阀是现有技术的手动阀或自动阀的任意一种。
动力源5可以选用现有技术的是气缸、油缸、气缸和手压缸等任意一种，也可以设置为动力源5是利用阀板2两侧的阀体1内压力对隔膜式密封4进行压力补偿的动力源5，动力源5是利用阀板2两侧的阀体1内压力对隔膜式密封4进行压力补偿的动力源5包括第三管路、第二换向阀和第四管路，第二换向阀是三通换向阀，第二换向阀的第一端通过第三管路连通至阀体1内部，第二换向阀的第二端通过第四管路连通至阀体1内部，第二换向阀的第三端固定连接至第一管体的一端，第三管路的入水端、第四管路的入水端分别位于阀板2的两侧。
三通换向阀可以选用现有技术的手动阀或自动阀的任意一种，也可以设置为通过水压自动换路的三通换向阀，所述通过水压自动换路的三通换向阀包括阀本体51、第五管路52、第六管路53、第七管路54和阀芯55，阀芯55安装至阀本体51内部，第三管路的一端通过第五管路52连通至阀本体51内部，第四管路通过第六管路53连通至阀本体51内部，第一管路通过第七管路54连通至阀本体51内部，且第五管路52、阀本体51和第六管路53均为同轴心设置，第七管路54与阀本体51相互垂直设置，阀芯55是球体结构，阀芯55外部包裹橡胶，在选用上阀芯55可以使用现有规格的实习钢球，包裹的橡胶用于被动受压实现密封。
第五管路52和第六管路53的结构相同，第五管路52的一端内圈和第二管路的一端内圈均设有对位槽，所述对位槽是圆台结构，阀芯55的外径等于对位槽的最大内径，阀芯55外围接触连接至对位槽内，对位槽与阀芯55配合实现对应管路的密封。
阀本体51上设有第一通孔，第一通孔与第七管路54为同轴心设置，为防止阀芯55掉入第七管路54内，第一通孔内设置阻断板56，为防止阻断板56干涉阀芯55在阀本体51内部的位移，将阻断板56与阀本体51设置为一体结构，保证阀本体51内壁的平滑，阻断板56上设有若干通流孔，阀本体51内部的介质通过通流孔连通至第一管路内部。
通过水压自动换路的三通换向阀的工作原理，在蝶阀关闭时，阀体1内部水体经第五管路52和第六管路53分别流向阀本体51内部，以第五管路52比第六管路53内的水压高为例，第五管路52的水体推动阀芯55沿轴向运动，并封堵第六管路53的水体流径，在阀芯55位移的过程中，第五管路52的水体依次经阀本体51、阻断板56、第七管路54和第一管路流入控制腔内，控制腔内水体压力补偿到第一圈体41上，使得第一圈体41内圈与阀板2外围紧密连接，第五管路52的水体压力越高，第一圈体41内圈与阀板2外围接触越密实，保障此部分密封，同时即便第一圈体41存在自然磨损也不妨碍补偿式的密封效用，增加装置的使用寿命，同时三通换向阀解决了阀门双向密封的问题，无论上游还是下游高压，密封压力只取高压，实现双向主动密封。
一种补偿式密封的蝶阀的开合过程及密封原理：
当蝶阀在开启状态下，两位三通阀的第一端和第三端导通，控制腔内压力小于阀体1内部压力，受阀体1内水压影响隔膜式密封4贴紧至气道槽内，当工作人员关闭蝶阀时，阀板2靠近至隔膜式密封4带，当阀体1内有水压时，水压压紧隔膜式密封4，隔膜式密封4与阀板2不接触，当阀体1内无水压或水压较低时，第一圈体41与阀板2接触，形成低压密封，工作人员切换两位三通阀通路，两位三通阀的第一端和第二端导通，以第五管路52内水压较高为例，第五管路52的水体依次经阀本体51、阻断板56、第七管路54和第一管路流入控制腔内，隔膜式密封4内圈设置的第一圈体41与阀板2紧密贴合，形成高压补偿式密封。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种补偿式密封的蝶阀，包括阀体(1)、阀板(2)和阀轴(3)，阀轴(3)的两端外围分别套接至阀体(1)的侧壁，且阀板(2)中部套接至阀轴(3)外围，阀板(2)位于阀体(1)内部，其特征在于：阀体(1)内部安装补偿式密封，补偿式密封包括隔膜式密封(4)和动力源(5)，隔膜式密封(4)的两端分别固定安装至阀体(1)内部，且隔膜式密封(4)外围与阀体(1)之间设有控制腔，隔膜式密封(4)的内圈接触连接至阀板(2)外缘，动力源(5)的一端穿过阀体(1)侧壁后连通至控制腔，阀体(1)内部设置环台(11)，环台(11)外围固定连接至阀体(1)侧壁，阀板(2)外围位于环台(11)内圈，隔膜式密封(4)的横截面是U型结构，隔膜式密封(4)的两侧内壁分别密封连接至环台(11)的两端，隔膜式密封(4)的所述U型结构底部与气道槽形成控制腔；
动力源(5)的一端依次通过第一管体、第一换向阀(6)和第二管体连通至控制腔，且第一换向阀(6)是两位三通阀，第一换向阀(6)的第一端固定连接至第一管体的一端，第一换向阀(6)的第二端固定连接至第二管体的一端，第一换向阀(6)的第三端对空；
动力源(5)是利用阀板(2)两侧的阀体(1)内压力对隔膜式密封(4)进行压力补偿，动力源(5)包括第三管路、第二换向阀和第四管路，第二换向阀为通过水压自动换路的三通换向阀，所述通过水压自动换路的三通换向阀包括阀本体(51)、第五管路(52)、第六管路(53)、第七管路(54)和阀芯(55)，阀芯(55)安装至阀本体(51)内部，第三管路的一端通过第五管路(52)连通至阀本体(51)内部，第四管路通过第六管路(53)连通至阀本体(51)内部，第一管路通过第七管路(54)连通至阀本体(51)内部，且第五管路(52)、阀本体(51)和第六管路(53)均为同轴心设置，第七管路(54)与阀本体(51)相互垂直设置，阀芯(55)是球体结构，阀芯(55)外部包裹橡胶。
2.根据权利要求1所述的一种补偿式密封的蝶阀，其特征在于：环台(11)的内圈设有气道槽，隔膜式密封(4)的外围与气道槽形成控制腔。
3.根据权利要求1所述的一种补偿式密封的蝶阀，其特征在于：隔膜式密封(4)的内圈设置第一圈体(41)，第一圈体(41)的内圈接触连接至阀板(2)外缘。
4.根据权利要求3所述的一种补偿式密封的蝶阀，其特征在于：第一圈体(41)与气道槽位于同轴心，且第一圈体(41)与气道槽相互对称设置。
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