CN114413006A - 球面双向密封四偏心蝶阀 - Google Patents

球面双向密封四偏心蝶阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球面双向密封四偏心蝶阀，属于阀门技术领域，包括阀体、阀杆及蝶板组件，蝶板组件设于阀体内孔流道内，阀杆贯穿阀体及蝶板组件；蝶板组件包括蝶板及蝶板密封组件，蝶板与阀杆相连，蝶板密封组件设于蝶板上，蝶板密封组件的蝶板密封圈与阀座密封组件的密封面为线密封，阀座密封组件设于阀体的内壁上。本发明中的蝶板一侧安装蝶板密封组件，蝶板密封圈与阀座密封组件的配合密封面采用线密封，能够降低加工、装配及调试的难度，提高蝶阀的正反向密封性能，特别是反向密封性能；同时降低了驱动阀杆的执行器扭矩，对蝶阀的可靠性及成本控制非常有益。

Description

球面双向密封四偏心蝶阀
技术领域
本发明属于阀门技术领域，尤其涉及一种球面双向密封四偏心蝶阀。
背景技术
众所周知，偏心蝶阀与同心蝶阀相对，其阀杆轴心同时偏离蝶板中心及本体中心，且密封副为斜椎的蝶阀。偏心蝶阀分为单偏心蝶阀、双偏心蝶阀、三偏心蝶阀及变偏心蝶阀。中国发明专利CN 111043332A中公开了一种金属密封三偏心蝶阀，该专利公开的金属密封三偏心蝶阀中金属密封环和阀座密封面的切面均为椭圆，两者形成的密封配合表面为面面密封且垂直于介质流向。该金属密封三偏心蝶阀具有以下缺陷：
切面为椭圆则配合表面的受力不均匀，从而降低使用寿命；面面密封则导致加工精度要求提高并且所需执行器的扭矩也需升高；另外面面密封对金属密封环和阀座密封面需要较高的安装位置精度，这就提高了装配难度，相对位置较高或较低都不能形成高质量的配合表面。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种球面双向密封四偏心蝶阀，能够降低加工、装配、试压的整体难度，大大提高蝶阀的密封性能，特别是蝶阀的反向密封性能，同时降低了执行器扭矩。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种球面双向密封四偏心蝶阀，包括阀体、阀杆及蝶板组件，所述蝶板组件设置于阀体的内孔流道内，所述阀杆贯穿阀体中部及偏心贯穿蝶板组件；所述蝶板组件包括蝶板及蝶板密封组件，所述蝶板与阀杆固定相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板上、且设置于阀杆一侧，其特征在于：所述蝶板密封组件的蝶板密封圈与阀座密封组件的配合密封面为线密封，所述蝶板密封圈的中面与阀杆轴线之间的偏移量为B，所述阀杆轴线与阀体内流道中心线的偏移量为L；所述阀座密封组件设置于阀体出口侧的内壁上。
优选的，所述蝶板的一侧通过定位销与阀杆相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板的另一侧；所述蝶板密封组件包括蝶板密封圈和压板，所述蝶板的一侧外圆上设有用于安装蝶板密封圈及压板的两个凸台；所述蝶板密封圈通过压板及紧固件固定于蝶板上。
优选的，所述蝶板密封圈与阀座密封圈相配合的外表面为一圈突出的弧面，所述蝶板密封圈与阀座密封组件的密封面为线密封，且密封面在水平截面上的投影与阀体内孔流道内介质流向之间设有偏移角度α。
优选的，所述压板的内孔直径小于蝶板密封圈的内孔直径，所述压板的外圆表面为锥面。
优选的，所述蝶板密封圈与蝶板的配合面之间设有第一石墨垫片。
优选的，所述阀座密封组件包括阀座密封圈和压盘，所述阀体的内壁上设有用于与压盘配合的环形槽及与阀座密封圈相匹配的台阶孔，所述阀座密封圈设置于阀体的内侧，所述压盘设置于阀体的孔口，所述压盘与阀座密封圈之间设有压盘垫片；所述阀座密封圈通过压盘、压盘垫片及紧固件固定于阀体内壁上；所述阀座密封圈与阀体的配合面之间设有第二石墨垫片。
优选的，所述阀座密封圈的外表面为圆柱面，所述阀座密封圈的内孔面两侧边缘均为圆形，所述阀座密封圈的内孔面等同于沿垂直正椭圆锥一个母线斜切后形成的圆台侧面，所述阀座密封圈的内孔两侧孔口中心连线与阀座密封圈的内孔所在正椭圆锥的旋转中心夹角为γ，所述阀座密封圈内孔所在正椭圆锥的旋转中心与阀体内流道中心的夹角为β；所述蝶板密封圈的外表面与阀座密封圈的内孔为线接触，形成倾斜的密封面。
优选的，所述阀杆通过轴套组件设置于阀体内，所述阀体的中部设有用于与轴套组件相匹配的安装孔。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在蝶板的一侧安装蝶板密封组件，使蝶板密封组件的蝶板密封圈与阀体内壁上阀座密封组件的配合密封面形成线密封，能够降低加工、装配及调试的难度，提高蝶阀的正反向密封性能，特别是蝶阀的反向密封性能，同时降低了驱动阀杆的执行器扭矩，对蝶阀的可靠性及成本控制非常有益。本发明能够改变蝶阀密封性能不佳、关键位置不可用蝶阀的认知，同时具有较大经济利益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例提供的一种球面双向密封四偏心蝶阀的结构示意图；
图2是本发明实施例中球面双向密封四偏心蝶阀中部水平剖面的结构示意图；
图3是图2中I处的局部放大图；
图4是本发明一个实施例中蝶板密封圈与阀座密封圈配合形成密封面的结构示意图；
图5是图2中球面双向密封四偏心蝶阀的4个偏移量的示意图；
图6是本发明实施例中阀座密封圈的结构示意图；
图7是本发明实施例中蝶板密封圈的结构示意图；
图中：1-阀体，2-轴套组件，3-阀杆，4-阀座密封圈，5-压盘垫片，6-压盘，7-蝶板密封圈，8-压板，9-定位销，10-蝶板，11-第一石墨垫片，12-第二石墨垫片，13-正椭圆锥，14-弧面；30-密封面，31-偏移角度α，40-阀杆轴线。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明提供的一种球面双向密封四偏心蝶阀，包括阀体1、阀杆3及蝶板组件，所述蝶板组件设置于阀体1的内孔流道内，所述阀体1的内孔流道内形成流道、且两端分别为进出口，所述阀杆3贯穿阀体1中部及偏心贯穿蝶板组件；所述蝶板组件包括蝶板10及蝶板密封组件，所述蝶板10与阀杆3固定相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板10上、且设置于阀杆3一侧，所述蝶板密封组件的蝶板密封圈7与阀座密封组件的配合密封面30为线密封，所述阀座密封组件设置于阀体1出口侧的内壁上。采用该结构能够大幅提升蝶阀的正反向密封性能、降低了执行器扭矩及安装、调试难度。通过减小密封面的宽度，能够大大提高密封面的密封比压，密封比压的提高意味着密封性能的提升及执行器扭矩的大幅降低。
在本发明的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述蝶板10的一侧通过定位销9与阀杆3相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板10的另一侧；所述蝶板密封组件包括蝶板密封圈7和压板8，所述蝶板10的一侧外圆上设有用于安装蝶板密封圈7及压板8的两个凸台，所述蝶板密封圈的中面与阀杆轴线之间的偏移量为B，所述阀杆轴线与阀体内流道中心线的偏移量为L；所述蝶板密封圈7通过压板8及紧固件固定于蝶板10上。
具体制作时，如图3、4、7所示，所述蝶板密封圈7与阀座密封圈4相配合的外表面为一圈突出的弧面14，即蝶板密封圈与阀座密封圈接触的一段外表面可由一段圆弧绕蝶板密封圈的中心线旋转一圈形成；所述蝶板密封圈7与阀座密封圈4的密封面30为线密封，所述密封面30在水平截面上的投影与阀体1内孔流道内介质流向之间设有偏移角度α31。具体操作时，此偏移角度α31可随介质的压力和执行器的扭矩以阀杆轴线40为旋转中心做微量旋转，进而使偏移角度α31在是一定范围内做微量调整，或正或负。
为了确保压板8压紧蝶板密封圈7，所述压板8的内孔直径小于蝶板密封圈7的内孔直径，所述压板8的外圆表面为锥面，同时也可避免旋转蝶板时造成干扰。同时，所述蝶板密封圈7与蝶板10的配合面之间设有第一石墨垫片11，使蝶板密封圈通过第一石墨垫片与蝶板形成密封。
在本发明的一个具体实施例中，如图1、2所示，所述阀座密封组件包括阀座密封圈4和压盘6，所述阀体1的内壁上设有用于与压盘6配合的环形槽及与阀座密封圈4相匹配的台阶孔，所述阀座密封圈4设置于阀体1的内侧，所述压盘6设置于阀体1的孔口，所述压盘6与阀座密封圈4之间设有压盘垫片5；所述阀座密封圈4通过压盘6、压盘垫片5及紧固件固定于阀体1出口侧的内壁上。其中，所述阀座密封圈4与阀体1的配合面之间设有第二石墨垫片12，以提高密封性能。
具体制作时，如图3-6所示，所述阀座密封圈4的外表面为圆柱面，所述阀座密封圈4的内孔面两侧边缘均为圆形，所述阀座密封圈4的内孔面等同于沿垂直正椭圆锥一个母线斜切后形成的圆台侧面，所述阀座密封圈4的内孔两侧孔口中心连线与阀座密封圈4的内孔所在正椭圆锥13的旋转中心夹角为γ，所述阀座密封圈4内孔所在正椭圆锥13的旋转中心与阀体1内流道中心的夹角为β；所述蝶板密封圈7的外表面与阀座密封圈4的内孔为线接触，形成倾斜的密封面30。
在图1-4所示的实施例中，阀座密封圈4的尺寸大于蝶板密封圈7的尺寸，即阀座密封圈4的强度大于球型蝶板密封圈7的强度，在介质压力和执行器扭矩的作用下有力于形成强制形状密封促进密封性能的提升；第三密封面投影与介质流向之间的角度随安装位置、自身弹性形变、介质压力、执行器扭矩在一定范围内自调整，即角度在一定范围内均可保证密封面的密封性能，此举可降低加工、装配及调试难度而不降低密封性能，因此对阀门可靠性及成本控制非常有益。
装配时，所述阀杆3通过轴套组件2设置于阀体1内，所述阀体1的中部预先加工出用于与轴套组件2相匹配的安装孔。
综上所述，本发明具有结构简单、密封性能好的优点，通过球面蝶板密封圈与阀座密封圈相互配合形成接近于线密封的密封面，且该密封面在水平截面上的投影与介质流向具有一定的角度，此角度可随介质的压力和执行器的扭矩做微量调整。采用此结构的蝶阀能够大幅提升正反向密封性能、降低了执行器扭矩、降低了安装和调试难度，具体体现在以下几个方面：
第一、最大限度的减小了密封面的宽度，这就大大提高了密封面的密封比压，密封比压的提高意味着密封性能的提升及执行器扭矩的大幅降低。
第二、阀座密封圈的强度大于球型蝶板密封圈的强度，在介质压力和执行器扭矩的作用下有力于形成强制形状密封促进密封性能的提升。
第三、密封面投影与介质流向之间的偏移角度α随安装位置、自身弹性形变、介质压力、执行器扭矩在一定范围内自调整，即角度在一定范围内均可保证密封面的密封性能，此举可降低加工、装配及调试难度而不降低密封性能，因此对阀门可靠性及成本控制非常有益。
在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (8)

1.一种球面双向密封四偏心蝶阀，包括阀体、阀杆及蝶板组件，所述蝶板组件设置于阀体的内孔流道内，所述阀杆贯穿阀体中部及偏心贯穿蝶板组件；所述蝶板组件包括蝶板及蝶板密封组件，所述蝶板与阀杆固定相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板上、且设置于阀杆一侧，其特征在于：所述蝶板密封组件的蝶板密封圈与阀座密封组件的配合密封面为线密封，所述蝶板密封圈的中面与阀杆轴线之间的偏移量为B，所述阀杆轴线与阀体内流道中心线的偏移量为L；所述阀座密封组件设置于阀体出口侧的内壁上。
2.根据权利要求1所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述蝶板的一侧通过定位销与阀杆相连，所述蝶板密封组件设置于蝶板的另一侧；所述蝶板密封组件包括蝶板密封圈和压板，所述蝶板的一侧外圆上设有用于安装蝶板密封圈及压板的两个凸台；所述蝶板密封圈通过压板及紧固件固定于蝶板上。
3.根据权利要求2所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述蝶板密封圈与阀座密封圈相配合的外表面为一圈突出的弧面，所述蝶板密封圈与阀座密封组件的密封面为线密封，且密封面在水平截面上的投影与阀体内孔流道内介质流向之间设有偏移角度α。
4.根据权利要求3所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述压板的内孔直径小于蝶板密封圈的内孔直径，所述压板的外圆表面为锥面。
5.根据权利要求4所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述蝶板密封圈与蝶板的配合面之间设有第一石墨垫片。
6.根据权利要求3所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀座密封组件包括阀座密封圈和压盘，所述阀体的内壁上设有用于与压盘配合的环形槽及与阀座密封圈相匹配的台阶孔，所述阀座密封圈设置于阀体的内侧，所述压盘设置于阀体的孔口，所述压盘与阀座密封圈之间设有压盘垫片；所述阀座密封圈通过压盘、压盘垫片及紧固件固定于阀体内壁上；所述阀座密封圈与阀体的配合面之间设有第二石墨垫片。
7.根据权利要求6所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀座密封圈的外表面为圆柱面，所述阀座密封圈的内孔面两侧边缘均为圆形，所述阀座密封圈的内孔面等同于沿垂直正椭圆锥一个母线斜切后形成的圆台侧面，所述阀座密封圈的内孔两侧孔口中心连线与阀座密封圈的内孔所在正椭圆锥的旋转中心夹角为γ，所述阀座密封圈内孔所在正椭圆锥的旋转中心与阀体内流道中心的夹角为β；所述蝶板密封圈的外表面与阀座密封圈的内孔为线接触，形成倾斜的密封面。
8.根据权利要求1-7任一项所述的球面双向密封四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀杆通过轴套组件设置于阀体内，所述阀体的中部设有用于与轴套组件相匹配的安装孔。
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