CN115839419A - 带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈。本发明包括密封圈本体，所述密封圈本体设有中心孔，所述密封圈本体设有环形补偿间隙和周向补偿间隙，所述环形补偿间隙与所述中心孔同心设置，所述周向补偿间隙以中心孔的圆心为中心在密封圈本体上周向设置，所述周向补偿间隙包括第一补偿间隙和第二补偿间隙，所述第一补偿间隙与中心孔连通，所述第二补偿间隙与环形补偿间隙连通；其中，当密封圈发生变形时，通过周向补偿间隙的膨胀或收缩来补偿环形补偿间隙外侧部分的变形。本发明密封圈增加了稳固结构，保证密封圈不会产生径向变形或者尺寸压缩；并增加了高低温工况下密封圈的弹性补偿结构；使得阀门使用寿命更长。

Description

带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈

技术领域

本发明涉及三偏心蝶阀技术领域，尤其是指带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈。

背景技术

国家在石油天然气、石化、环保、电力、冶金等领域的投资持续提高，阀门行业总体呈现良好的增长趋势，三偏心蝶阀在其中扮演着重要角色。密封圈作为三偏心蝶阀中的主要零件，更需要具备优良的使用性能。现有技术中三偏心蝶阀的结构是在密封圈加工完成后和阀板基座、压圈安装在一起，并通过键销与阀杆相连，执行机构输出力矩转动阀杆，使密封圈密封面和阀体阀座密封面脱离和接触，从而使得阀门开启和关闭。

现有技术主要存在以下问题：（1）三偏心蝶阀密封圈外圆面是椭圆型，安装时自身密封面与阀体阀座密封面要找到合适的贴合位置才能保证密封，如果贴合位置不准确，长期的压力工况下零件容易失效甚至损坏；（2）现有技术的密封圈没有特殊设计，不能抵抗高温和低温的干扰，一旦用于恶劣的温度工况时，零件各部位由于受冷热不均匀，无论是受热膨胀还是低温收缩，密封面都会不同程度地破坏从而导致阀门密封效果差甚至不密封。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中由于三偏心蝶阀密封圈安装位置配合不准确带来的阀门密封效果差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，包括密封圈本体，所述密封圈本体设有中心孔，所述密封圈本体设有环形补偿间隙和周向补偿间隙，所述环形补偿间隙与所述中心孔同心设置，所述周向补偿间隙以中心孔的圆心为中心在密封圈本体上周向设置，所述周向补偿间隙包括第一补偿间隙和第二补偿间隙，所述第一补偿间隙与中心孔连通，所述第二补偿间隙与环形补偿间隙连通；其中，当密封圈发生变形时，通过周向补偿间隙的膨胀或收缩来补偿环形补偿间隙外侧部分的变形；

所述第一补偿间隙和第二补偿间隙均以所述中心孔的圆心为中心在密封圈本体上周向均匀分布；

所述密封圈本体上在第一补偿间隙和第二补偿间隙之间设有通孔，多个所述通孔各自的圆心位于与中心孔圆心同心的一个圆上；

所述第一补偿间隙包括第一短间隙以及与第一短间隙连通的第一长间隙，所述第二补偿间隙包括第二短间隙以及与第二短间隙连通的第二长间隙；

所述第一短间隙和第二短间隙的形状为圆形结构，所述第一长间隙和第二长间隙的形状为矩形结构，所述第一短间隙与第一长间隙通过第一圆弧连接，所述第一长间隙的长边与所述第一圆弧相切，所述第二短间隙与第二长间隙通过第二圆弧连接，所述第二长间隙的长边与第二圆弧相切，所述矩形结构的对称中心线经过所述圆形结构；

多个所述第一短间隙各自的圆心到所述中心孔的圆心的距离比多个所述通孔各自的圆心到所述中心孔的圆心的距离小2.5±0.5mm，多个所述第二短间隙各自的圆心到所述中心孔的圆心的距离比多个所述通孔各自的圆心到所述中心孔的圆心的距离大2.5±0.5mm，多个所述第一长间隙各自末端与中心孔连通，多个所述第二长间隙各自末端与环形补偿间隙连通。

在本发明的一种实施方式中，所述第一短间隙的直径在0.5-1mm，所述第二短间隙的直径在0.5-1mm，所述第一长间隙宽度在0.3±0.05mm，所述第二长间隙的宽度在0.3±0.05mm，所述第一长间隙和与其相邻的第二长间隙呈7-15°设置，所述环形补偿间隙宽度在0.3±0.05mm。

在本发明的一种实施方式中，所述密封圈的材质包括奥氏体不锈钢、钴基合金之一，其厚度在10±1mm。

本发明还提供一种具有所述的带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈的蝶阀，还包括阀体、阀板、紧固件和阀板压圈：

所述阀体的内腔设有阀座；

所述阀板包括阀板基座，所述阀板连接有阀杆，阀板通过阀杆驱动在阀体内腔内转动；

所述密封圈连接于所述阀板基座，所述密封圈与阀板基座之间设有密封垫，所述紧固件穿过所述通孔并将所述阀板压圈连接于所述密封圈，所述密封圈与阀座密封连接。

在本发明的一种实施方式中，所述阀座设有阀座密封面，所述密封圈本体外圆周表面设有锥形密封面，所述锥形密封面与阀座密封面配合。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的一种带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，密封圈增加了环形补偿间隙的内侧部分作为稳固结构，当介质压力增大时，变相提高了自身刚度，从而保证密封圈不会产生径向变形或者尺寸压缩，防止阀门泄漏；并增加了高低温工况下环形补偿间内侧部分上的周向补偿间隙作为弹性补偿结构，阀门适用于高低温场合；使得阀门动作平稳且密封面得到保护，阀门使用寿命更长。

本发明在当高温时，密封圈本体整体膨胀，环形补偿间隙外侧部分结构的内孔变小，第一长间隙的间隙增大，第二长间隙的间隙缩小，从而变相减小了环形补偿间隙内侧部分结构的外圆，稳固了密封圈结构；当低温时，密封圈本体整体收缩，环形补偿间隙外侧部分的结构内孔变大，第一长间隙的间隙缩小，第二长间隙的间隙增大，从而变相增大了环形补偿间隙内侧部分结构的外圆，稳固了密封圈结构。

本发明经设计分析后所确定的环形补偿间隙和周向补偿间隙的特殊结构参数，能保证在密封圈所受载荷的均匀性，并可以最大程度的密封圈的应力、应变和位移，又能保证在高温或低温的情况下，环形补偿间隙和周向补偿间隙扩张或收缩的位移在合理范围内，能满足多种阀门使用需求。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的蝶阀结构示意图。

图2是阀门的关闭时图1中Y处的局部放大示意图。

图3是阀门的打开时图1中Y处的局部放大示意图。

图4是本发明的密封圈剖视图。

图5是本发明的密封圈中环形补偿间隙和周向补偿间隙分布图。

图6是图5中Z1处的局部放大图。

图7是图5中Z2处的局部放大图。

说明书附图标记说明：100、密封圈本体；110、锥形密封面；200、阀体；210、阀座；300、阀板；310、阀板基座；400、紧固件；500、阀板压圈；600、阀杆；700、密封垫；1、中心孔；2、环形补偿间隙；3、周向补偿间隙；31、第一补偿间隙；311、第一短间隙；312、第一长间隙；313、第一圆弧；32、第二补偿间隙；321、第二短间隙；322、第二长间隙；323、第二圆弧；4、通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1至图3所示，一种蝶阀，所述蝶阀包括：密封圈、阀体200、阀板300、紧固件400和阀板压圈500：

所述阀体200的内腔设有阀座210；

所述阀板300包括阀板基座310，所述阀板300连接有阀杆600，阀板300通过阀杆600驱动在阀体200内腔内转动；

所述密封圈连接于所述阀板基座310，所述密封圈与阀板基座310之间设有密封垫700，所述紧固件400穿过所述通孔4并将所述阀板压圈500连接于所述密封圈，所述密封圈与阀座210密封连接；

所述密封圈本体100外圆周表面设有锥形密封面110，所述锥形密封面110与阀座210密封面配合。

如图1所示的介质流向，通过轴中心的转动开关阀门，Y处放大图可以看出阀门的打开和关闭，密封圈的锥形密封面110和阀座210密封面脱离和紧贴。

如图4所示，由于角β、角γ以及锥形密封面110的回转中心线的存在，锥形密封面110外圆呈现椭圆型，对应的阀体200的阀座210密封面也是椭圆，因此，在安装密封圈时位置要相当准确，两密封面之间要完全贴合才能保证阀门密封优良，但是由于人为的局限性，两密封面很可能找不到最佳的贴合位置，这就容易形成零件之间硬挤或干涉。

如图5至图7所示，本发明的带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，包括密封圈本体100，所述密封圈本体100设有中心孔1，所述密封圈本体100设有环形补偿间隙2和周向补偿间隙3，所述环形补偿间隙2与所述中心孔1同心设置，所述周向补偿间隙3以中心孔1的圆心为中心在密封圈本体100上周向设置，所述周向补偿间隙3包括第一补偿间隙31和第二补偿间隙32，所述第一补偿间隙31与中心孔1连通，所述第二补偿间隙32与环形补偿间隙2连通；

其中，当密封圈发生变形时，通过周向补偿间隙3的膨胀或收缩来补偿环形补偿间隙2外侧部分的变形。

本实施例中，所述密封圈发生变形具体为在恶劣的温度工况时，密封圈各部位由于受冷热不均匀，发生受热膨胀或低温收缩。

具体地，所述第一补偿间隙31和第二补偿间隙32均以所述中心孔1的圆心为中心在密封圈本体100上周向均匀分布。

具体地，所述密封圈本体100上在第一补偿间隙31和第二补偿间隙32之间设有通孔4，多个所述通孔4各自的圆心位于与中心孔1圆心同心的一个圆上。由于当介质压力在阀体200内腔内不断增大时，密封圈的锥形密封面110受到径向压力F时，密封圈承压时很可能会因为刚度不够而局部变形，阀门遇到高温或低温工况时，原先密封圈会由于热胀冷缩导致变形甚至各处变形不均匀，严重地会使密封圈失效，导致阀门的泄漏。通过设置环形补偿间隙2和周向补偿间隙3这两处间隙；通过设置通孔4，完全安装后立即用螺钉紧固，这样保证密封面位置贴合准确，不会移位；并且由于环形补偿间隙2的存在，使得密封圈整体分成了两部分（现有密封圈只有环形补偿间隙2外侧部分），环形补偿间隙2内侧部分成为稳固结构，当环形补偿间隙2外侧部分受到径向F作用力越来越大时，环形补偿间隙2内侧部分能够阻止环形补偿间隙2外侧部分发生较大的变形，极大地增加了密封圈自身整体的刚度，避免当径向压力F增大时密封圈由于自身刚性不够而产生变形。进一步通过设置环形补偿间隙2内侧部分上的周向补偿间隙3，在高温时，当环形补偿间隙2外侧部分发生膨胀或收缩时导致其变形时，环形补偿间隙2内侧部分上的周向补偿间隙3能够补偿环形补偿间隙2外侧部分尺寸的作用，进一步使得整个密封圈受力均匀，不易变形。

具体地，所述第一补偿间隙31包括第一短间隙311以及与第一短间隙311连通的第一长间隙312，所述第二补偿间隙32包括第二短间隙321以及与第二短间隙321连通的第二长间隙322。

具体地，所述第一短间隙311和第二短间隙321的形状为圆形结构，所述第一长间隙312和第二长间隙322的形状为矩形结构，所述第一短间隙311与第一长间隙312通过第一圆弧313连接，所述第二短间隙321与第二长间隙322通过第二圆弧323连接，所述第一长间隙312的长边与所述第一圆弧313相切，所述第二长间隙322的长边与所述第二圆弧323相切，所述矩形结构的对称中心线经过所述圆形结构。在其他实施例中，所述圆形结构也可以为矩形结构，本实施例优选为圆形结构。

具体地，多个所述第一短间隙311各自的圆心到所述中心孔1的圆心的距离比多个所述通孔4各自的圆心到所述中心孔1的圆心的距离小2.5±0.5mm，多个所述第二短间隙321各自的圆心到所述中心孔1的圆心的距离比多个所述通孔4各自的圆心到所述中心孔1的圆心的距离大2.5±0.5mm，多个所述第一长间隙312各自末端与中心孔1连通，多个所述第二长间隙322各自末端与环形补偿间隙2连通。

具体地，如图5至图7所示，所述第一短间隙311的直径D1在0.5-1mm，所述第二短间隙321的直径D2在0.5-1mm，所述第一长间隙312宽度C1在0.3±0.05mm，所述第二长间隙322的宽度C2在0.3±0.05mm，所述第一长间隙312和与其相邻的第二长间隙322之间的角度α呈7-15°设置，所述环形补偿间隙2宽度在0.3±0.05mm。

具体地，所述密封圈的材质包括奥氏体不锈钢、钴基合金之一，其厚度在10±1mm。当高温时，密封圈本体100整体膨胀，环形补偿间隙2外侧部分结构的内孔变小，第一长间隙312的间隙增大，第二长间隙322的间隙缩小，从而变相减小了环形补偿间隙2内侧部分结构的外圆，稳固了密封圈结构；当低温时，密封圈本体100整体收缩，环形补偿间隙2外侧部分的结构内孔变大，第一长间隙312的间隙缩小，第二长间隙322的间隙增大，从而变相增大了环形补偿间隙2内侧部分结构的外圆，稳固了密封圈结构。

本发明经设计分析后所确定的环形补偿间隙2和周向补偿间隙3的特殊结构参数，能保证在密封圈所受载荷的均匀性，并可以最大程度的密封圈的应力、应变和位移，又能保证在高温或低温的情况下，周向补偿间隙3扩张或收缩的位移在合理范围内，能满足多种阀门使用需求。

本发明的密封圈增加了稳固结构，当介质压力增大时，变相提高了自身刚度，从而保证密封圈不会产生径向变形或者尺寸压缩，防止阀门泄漏；并增加了高低温工况下密封圈的弹性补偿结构，阀门适用于高低温场合；使得阀门动作平稳且密封面得到保护，阀门使用寿命更长。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，其特征在于，包括密封圈本体（100），所述密封圈本体（100）设有中心孔（1），所述密封圈本体（100）设有环形补偿间隙（2）和周向补偿间隙（3），所述环形补偿间隙（2）与所述中心孔（1）同心设置，所述周向补偿间隙（3）以中心孔（1）的圆心为中心在密封圈本体（100）上周向设置，所述周向补偿间隙（3）包括第一补偿间隙（31）和第二补偿间隙（32），所述第一补偿间隙（31）与中心孔（1）连通，所述第二补偿间隙（32）与环形补偿间隙（2）连通；

其中，当密封圈发生变形时，通过周向补偿间隙（3）的膨胀或收缩来补偿环形补偿间隙（2）外侧部分的变形；

所述第一补偿间隙（31）和第二补偿间隙（32）均以所述中心孔（1）的圆心为中心在密封圈本体（100）上周向均匀分布；

所述密封圈本体（100）上在第一补偿间隙（31）和第二补偿间隙（32）之间设有通孔（4），多个所述通孔（4）各自的圆心位于与中心孔（1）圆心同心的一个圆上；

所述第一补偿间隙（31）包括第一短间隙（311）以及与第一短间隙（311）连通的第一长间隙（312），所述第二补偿间隙（32）包括第二短间隙（321）以及与第二短间隙（321）连通的第二长间隙（322）；

所述第一短间隙（311）和第二短间隙（321）的形状为圆形结构，所述第一长间隙（312）和第二长间隙（322）的形状为矩形结构，所述第一短间隙（311）与第一长间隙（312）通过第一圆弧（313）连接，所述第一长间隙（312）的长边与所述第一圆弧（313）相切，所述第二短间隙（321）与第二长间隙（322）通过第二圆弧（323）连接，所述第二长间隙（322）的长边与第二圆弧（323）相切，所述矩形结构的对称中心线经过所述圆形结构；

多个所述第一短间隙（311）各自的圆心到所述中心孔（1）的圆心的距离比多个所述通孔（4）各自的圆心到所述中心孔（1）的圆心的距离小2.5±0.5mm，多个所述第二短间隙（321）各自的圆心到所述中心孔（1）的圆心的距离比多个所述通孔（4）各自的圆心到所述中心孔（1）的圆心的距离大2.5±0.5mm，多个所述第一长间隙（312）各自末端与中心孔（1）连通，多个所述第二长间隙（322）各自末端与环形补偿间隙（2）连通。

2.根据权利要求1所述的带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，其特征在于，所述第一短间隙（311）的直径在0.5-1mm，所述第二短间隙（321）的直径在0.5-1mm，所述第一长间隙（312）宽度在0.3±0.05mm，所述第二长间隙（322）的宽度在0.3±0.05mm，所述第一长间隙（312）和与其相邻的第二长间隙（322）呈7-15°设置，所述环形补偿间隙（2）宽度在0.3±0.05mm。

3.根据权利要求1-2任一项所述的带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈，其特征在于，所述密封圈的材质包括奥氏体不锈钢、钴基合金之一，其厚度在10±1mm。

4.一种具有权利要求1-3任一项所述的带弹性补偿和稳固结构组合型三偏心蝶阀用密封圈的蝶阀，其特征在于，还包括阀体（200）、阀板（300）、紧固件（400）和阀板压圈（500）：

所述阀体（200）的内腔设有阀座（210）；

所述阀板（300）包括阀板基座（310），所述阀板（300）连接有阀杆（600），阀板（300）通过阀杆（600）驱动在阀体（200）内腔内转动；

所述密封圈连接于所述阀板基座（310），所述密封圈与阀板基座（310）之间设有密封垫（700），所述紧固件（400）穿过所述通孔（4）并将所述阀板压圈（500）连接于所述密封圈，所述密封圈与阀座（210）密封连接。

5.根据权利要求4所述的蝶阀，其特征在于，所述阀座（210）设有阀座（210）密封面，所述密封圈本体（100）外圆周表面设有锥形密封面（110），所述锥形密封面（110）与阀座（210）密封面配合。

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