CN116480787A - 一种四偏心蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种四偏心蝶阀，包括阀体和阀芯组件，其中，阀体具有连通通道，连通通道内设置有阀座，阀座的轴向截面为U形；阀芯组件包括阀杆、蝶板以及密封元件；密封元件的外侧面为工作面，密封元件的工作面为椭圆锥面的一部分，四偏心蝶阀关闭时，密封元件伸入阀座内且二者过盈配合，密封元件与阀座的密封中性截面为圆形。本发明的四偏心蝶阀，在三偏心基础上，设置了第四处偏心，密封元件与阀座的密封中性截面为正圆形，本发明的阀座采用金属材质的U形截面结构，在介质反向流动时，由于偏心结构特性，蝶板以及密封元件具有远离阀座的运动趋势，阀座的径向弹性变形恢复能够弥补密封元件的脱离趋势，实现反向密封。

Description

一种四偏心蝶阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及一种四偏心蝶阀。

背景技术

蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀，主要由阀体、阀杆、蝶板和密封副组成，通过蝶板带动密封副围绕阀杆旋转来实现开启与关闭或者调节流量的功能。

蝶阀常见结构为中线蝶阀、单偏心蝶阀、双偏心蝶阀及三偏心蝶阀，而只有三偏心蝶阀由于其结构优势可以采用金属密封副，因此能在高温高压工况下实现良好应用，且寿命较长，使得三偏心金属密封蝶阀在冶金、石油、化工等行业应用广泛。

目前常见三偏心金属密封蝶阀其密封原理为密封面采用斜圆锥形，通过密封环的径向挤压和正向介质的推力与阀座之间产生“楔块效应”，使密封副之间产生柔性接触从而达到密封效果。由于其偏心结构特性，在正向压力下，阀门会越关越紧，但在反向施压时，阀门密封环会有脱离阀座的趋势导致泄露，很难实现双向密封。

因此，如何改变现有技术中，蝶阀双向密封性能不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种四偏心蝶阀，以解决上述现有技术存在的问题，提升蝶阀密封性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种四偏心蝶阀，包括：

阀体，所述阀体具有连通通道，所述连通通道内设置有阀座，所述阀座的轴向截面为U形，所述阀座的截面开口朝向远离所述连通通道轴线的方向，所述阀座由金属材质制成；

阀芯组件，所述阀芯组件包括阀杆、蝶板以及密封元件，所述阀杆可转动地与所述阀体相连，所述蝶板设置于所述连通通道内并与所述阀杆相连，所述密封元件套装于所述蝶板上；所述密封元件的外侧面为工作面，所述密封元件的工作面为椭圆锥面的一部分，所述四偏心蝶阀关闭时，所述密封元件伸入所述阀座内且二者过盈配合，所述密封元件的工作面与所述阀座相抵实现密封，所述蝶板以及所述密封元件封堵所述连通通道，所述密封元件的工作面的轴线与所述连通通道的轴线不相交，所述密封元件与所述阀座的密封中性截面为圆形。

优选地，所述连通通道内还设置有压盖，所述压盖具有容置槽，所述容置槽的轴向截面为L形，所述阀座位于所述容置槽与所述阀体内壁围成的空间内。

优选地，所述压盖可滑动地设置于所述连通通道内，所述压盖的滑动方向平行于所述连通通道的轴线，所述压盖与所述阀体的内壁之间设置调节槽，所述调节槽内设置弹性元件。

优选地，所述压盖还连接有背板、紧定螺钉、锁紧螺母和卡簧，所述紧定螺钉穿过所述背板并与所述压盖相抵，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉螺纹连接，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉相配合固定所述紧定螺钉与所述背板的相对位置，所述背板利用所述卡簧与所述阀体卡接。

优选地，所述背板的侧面具有与所述卡簧相适配的卡槽，所述阀体的内壁上设置有与所述卡簧相适配的安装槽，所述卡簧设置于所述卡槽与所述安装槽围成的空间内，所述安装槽的轴向宽度较所述安装槽的轴向宽度宽，所述卡簧能够在所述安装槽中沿所述阀体的轴线方向运动，所述卡簧、所述卡槽以及所述安装槽相配合能够限定所述背板的轴向极限位置。

优选地，所述压盖以及所述背板均为环状，所述紧定螺钉的数量为多个，所述紧定螺钉绕所述背板的轴线周向均布，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉一一对应。

优选地，所述阀芯组件还包括固定螺钉和连接销钉，所述固定螺钉将所述密封元件固定于所述蝶板上，所述固定螺钉的数量为多个，所述固定螺钉绕所述蝶板的轴线周向均布；所述蝶板利用所述连接销钉固定于所述阀杆上。

优选地，所述四偏心蝶阀关闭时，所述密封元件的工作面与所述阀座相抵实现线密封。

优选地，所述阀杆由所述阀体内伸出的一端能够与驱动器连接，所述阀杆与所述阀体之间设置密封填料、填料支撑环以及填料压环，所述填料压环与所述阀体可拆卸连接。

优选地，所述阀杆的两端与所述阀体之间均设置轴套，所述阀杆远离所述驱动器的一端与所述阀体之间还设置止推环，所述阀体连接有密封垫片及端盖。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的四偏心蝶阀，当阀门处于关闭状态时，沿连通通道的径向方向，密封元件的截面与阀杆的轴线之间不重合，为第一处偏心；阀杆的轴线与连通通道的轴线不相交，二者存在径向偏心，为第二处偏心；在阀门关闭时，密封元件的工作面所在的椭圆锥的轴线与连通通道的轴线不平行，为第三处偏心；在此基础上，本发明的密封元件的工作面为椭圆锥的一部分，椭圆锥的长轴半角与短轴半角之间具有角度差，使得密封元件与阀座的密封中性截面为圆形，为第四处偏心。本发明的四偏心蝶阀，在三偏心基础上，设置了第四处偏心，密封元件与阀座的密封中性截面为正圆形，使得本发明的四偏心蝶阀在启闭过程中，密封元件与阀座全程不接触，从而有效避免了密封元件与阀座之间的摩擦，降低了密封元件的工作面磨损情况，实现了密封的长期有效性。同时，沿连通通道的径向方向，密封元件与阀座的密封截面均为圆形，使得密封元件与阀座之间的密封比压分布均匀，避免密封副变形不一致的问题，增强了密封性能，同时降低了阀门启闭力矩。另外，在介质正向流动时，在密封元件所产生的“楔块效应”下，阀门关闭严密；本发明的阀座采用金属材质的U形截面结构，具有一定的弹性变形能力，阀门关闭状态下，阀座与密封元件过盈配合，使得阀座产生微小的径向弹性变形，在介质反向流动时，由于偏心结构特性，蝶板以及密封元件具有远离阀座的运动趋势，阀座的径向弹性变形恢复能够弥补密封元件脱离趋势导致的微小间隙，实现反向密封。本发明的四偏心密封蝶阀，在保证双向密封效果的前提下，降低了密封元件的磨损情况，实现了长期有效密封，降低了阀门启闭力矩，提高了阀门适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的四偏心蝶阀的主视图；

图2为图1中沿A-A向的剖切结构示意图；

图3为图2中B处的放大结构示意图；

图4为本发明实施例所公开的四偏心蝶阀的原理图一；

图5为本发明实施例所公开的四偏心蝶阀的原理图二；

图6为本发明实施例所公开的四偏心蝶阀的密封面的受力情况示意图。

其中，1为阀体，2为连通通道，3为阀座，4为阀杆，5为蝶板，6为密封元件，7为压盖，8为背板，9为紧定螺钉，10为锁紧螺母，11为卡簧，12为调节槽，13为弹性元件，14为固定螺钉，15为连接销钉，16为密封填料，17为填料压环，18为轴套，19为止推环，20为端盖，21为填料支撑环；

P1为第一处偏心，P2为第二处偏心，P3为第三处偏心，P4为第四处偏心。

具体实施方式

下面将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。

本发明的目的是提供一种四偏心蝶阀，以解决上述现有技术存在的问题，提升蝶阀密封性能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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。

本发明提供一种四偏心蝶阀，包括阀体1和阀芯组件，其中，阀体1具有连通通道2，连通通道2内设置有阀座3，阀座3的轴向截面为U形，阀座3的截面开口朝向远离连通通道2轴线的方向，阀座3由金属材质制成；阀芯组件包括阀杆4、蝶板5以及密封元件6，阀杆4可转动地与阀体1相连，蝶板5设置于连通通道2内并与阀杆4相连，密封元件6套装于蝶板5上；密封元件6的外侧面为工作面，密封元件6的工作面为椭圆锥面的一部分，四偏心蝶阀关闭时，密封元件6伸入阀座3内且二者过盈配合，密封元件6的工作面与阀座3相抵实现密封，密封元件6的工作面的轴线与连通通道2的轴线不相交，密封元件6与阀座3的密封中性截面为圆形。

本发明的四偏心蝶阀，当阀门处于关闭状态时，沿连通通道2的径向方向，密封元件6的截面与阀杆4的轴线之间不重合，为第一处偏心P1；阀杆4的轴线与连通通道2的轴线不相交，二者存在径向偏心，为第二处偏心P2；在阀门关闭时，密封元件6的工作面所在的椭圆锥的轴线与连通通道2的轴线不平行，为第三处偏心P3，详见图4；在此基础上，本发明的密封元件6的工作面为椭圆锥的一部分，椭圆锥的长轴半角与短轴半角之间具有角度差，使得密封元件6与阀座3的密封中性截面为圆形，为第四处偏心P4，请参考图5。本发明的四偏心蝶阀，在三偏心基础上，设置了第四处偏心，密封元件6与阀座3的密封中性截面为正圆形，使得本发明的四偏心蝶阀在启闭过程中，密封元件6与阀座3全程不接触，从而有效避免了密封元件6与阀座3之间的摩擦，降低了密封元件6的工作面磨损情况，实现了密封的长期有效性。同时，沿连通通道2的径向方向，密封元件6与阀座3的密封截面均为圆形，使得密封元件6与阀座3之间的密封比压分布均匀，避免密封副变形不一致的问题，增强了密封性能，同时降低了阀门启闭力矩。另外，在介质正向流动时，在密封元件6所产生的“楔块效应”下，阀门关闭严密；本发明的阀座3采用金属材质的U形截面结构，具有一定的弹性变形能力，阀门关闭状态下，阀座3与密封元件6过盈配合，使得阀座3产生微小的径向弹性变形，在介质反向流动时，由于偏心结构特性，蝶板5以及密封元件6具有远离阀座3运动趋势导致的微小间隙，阀座3的径向弹性变形恢复能够弥补密封元件6的脱离趋势，实现反向密封。另外，在实际应用中，本发明的四偏心密封蝶阀，密封元件6可选用硬度较低材质，且密封面宽度较宽，相对的，阀座3表面采用加硬处理，由此，可使四偏心蝶阀在长期使用过程中，如密封元件6表面磨损，可以通过调整关闭位置，使阀座3在密封元件6工作面上找到新的密封区域，极大地延长了四偏心蝶阀的使用寿命。本发明的四偏心密封蝶阀，在保证双向密封效果的前提下，降低了密封元件6的磨损情况，实现了长期有效密封，降低了阀门启闭力矩，提高了阀门适应性。

具体地，连通通道2内还设置有压盖7，压盖7具有容置槽，容置槽的轴向截面为L形，阀座3位于容置槽与阀体1内壁围成的空间内，压盖7与阀体1相配合实现了阀座3的安装定位。

还需要强调的是，压盖7可滑动地设置于连通通道2内，压盖7的滑动方向平行于连通通道2的轴线，压盖7与阀体1的内壁之间设置调节槽12，调节槽12内设置弹性元件13，压盖7压缩弹性元件13，能够调整压盖7与阀体1内壁之间的距离，具体请参考图3，从而调整对阀座3的压缩程度，进而改变对阀座3的轴向两端面的压缩量，保证阀座3与压盖7、阀体1内壁之间端面密封的可靠性。在实际应用中，可设置压盖7的轴向截面为L形，压盖7包括轴向段和径向段，轴向段与径向段围成容置槽，轴向段与阀座3内壁均设置凹槽以形成容纳弹性元件13的调节槽12，合理设置轴向段与阀体1内壁之间的间距，能够起到限位作用，使阀座3能够在保证上下端面密封的前提下可以在容置槽内自由滑动，当轴向段与阀体1的内壁相抵时，达到压缩极限，保证了阀座3的工作可靠性。在本具体实施方式中，弹性元件13采用石墨绳，石墨绳摩擦系数小，耐腐蚀性好，在实际应用中还可以根据具体工况选择其他类型的弹性元件13。

为了提高操作便捷性，压盖7还连接有背板8、紧定螺钉9、锁紧螺母10和卡簧11，紧定螺钉9穿过背板8并与压盖7相抵，锁紧螺母10与紧定螺钉9螺纹连接，锁紧螺母10与紧定螺钉9相配合固定紧定螺钉9与背板8的相对位置，背板8利用卡簧11与阀体1卡接，利用紧定螺钉9压紧压盖7，改变紧定螺钉9与背板8的相对位置，即可调整压盖7对阀座3的压缩量，锁紧螺母10能够固定紧定螺钉9与背板8的相对位置，操作方便，背板8利用卡簧11固定于阀体1上，提高了结构稳定性。

在本具体实施方式中，背板8的侧面具有与卡簧11相适配的卡槽，阀体1的内壁上设置有与卡簧11相适配的安装槽，卡槽与安装槽相对设置，卡簧11设置于卡槽与安装槽围成的空间内，安装槽的轴向宽度较安装槽的轴向宽度宽，卡簧11能够在安装槽中沿阀体1的轴线方向运动，卡簧11、卡槽以及安装槽相配合能够限定背板8的轴向极限位置，设置安装槽的轴向宽度较宽，方便了背板8以及卡簧11的安装，同时，还能够限制背板8的极限位置，从而进一步保证阀门的结构稳定性。

还需要说明的是，压盖7以及背板8均为环状，紧定螺钉9的数量为多个，为了提高压盖7以及背板8的受力均匀性，紧定螺钉9绕背板8的轴线周向均布，锁紧螺母10与紧定螺钉9一一对应。

另外，阀芯组件还包括固定螺钉14和连接销钉15，固定螺钉14将密封元件6固定于蝶板5上，密封元件6与蝶板5之间设有密封垫圈，进一步保证阀芯组件的密封性，固定螺钉14的数量为多个，固定螺钉14绕蝶板5的轴线周向均布，保证蝶板5的受力均匀性；同时，蝶板5利用连接销钉15固定于阀杆4上，连接紧固可靠。

在本发明其他可选的实施方式中，四偏心蝶阀关闭时，密封元件6的工作面与阀座3相抵实现线密封，线密封进一步减小密封元件6与阀座3的接触面积，降低密封元件6磨损，延长阀门使用寿命。

进一步地，阀杆4由阀体1内伸出的一端能够与驱动器连接，阀杆4与阀体1之间设置密封填料16以及填料压环17，密封填料16设置于阀体1的填料函内，填料函底部设有填料支撑环21，密封填料16利用填料压环17压紧，填料压环17与阀体1可拆卸连接，方便拆装维护。

除此之外，阀杆4的上下两端与阀体1之间均设置轴套18，另外，阀杆4远离驱动器的一端还设置止推环19，阀体1连接有端盖20以及密封垫片，防止泄漏。

与现有技术中的三偏心蝶阀相比，三偏心蝶阀的密封环的密封截面为椭圆形，阀座密封面为正圆形，在阀门距离关闭还有一定角度时，密封环与阀座就已经在局部接触并挤压，此时需要克服很大的摩擦力矩才能将阀门完全关闭，对阀杆强度要求较高，且多次启闭后密封面的局部磨损也会使阀门密封性能下降，且需配套较大扭矩的执行器，增加了生产成本。本发明的四偏心蝶阀，密封元件6启闭过程中不会接触“U”型截面的阀座3，启闭过程密封面零磨损，保证了长期有效的密封效果，只需“U”型截面的阀座3密封面产生微量弹性形变即可保证密封性能，降低了阀门的启闭扭矩，从而大大降低了对阀杆4的强度要求，可适配较小扭矩的执行器，节约了生产成本。另外，完全关闭时，现有三偏心蝶阀的阀座的密封面由正圆被挤压成椭圆，受力分布很不均匀，应力会呈现高压区和低压区，导致密封副周边的变形不一致，从而降低阀门密封性能。本发明的四偏心蝶阀，密封元件6与“U”型截面阀座3的密封面均为正圆形，完全关闭状态密封面圆周方向受力均匀，如图6所示，不会因局部受力过大产生塑性变形导致密封性能下降，使得本发明的四偏心蝶阀可以长期保证双向密封性能，大大延长阀门使用寿命。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种四偏心蝶阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体具有连通通道，所述连通通道内设置有阀座，所述阀座的轴向截面为U形，所述阀座的截面开口朝向远离所述连通通道轴线的方向，所述阀座由金属材质制成；

阀芯组件，所述阀芯组件包括阀杆、蝶板以及密封元件，所述阀杆可转动地与所述阀体相连，所述蝶板设置于所述连通通道内并与所述阀杆相连，所述密封元件套装于所述蝶板上；所述密封元件的外侧面为工作面，所述密封元件的工作面为椭圆锥面，所述四偏心蝶阀关闭时，所述密封元件伸入所述阀座内且二者过盈配合，所述密封元件的工作面与所述阀座相抵实现密封，所述蝶板以及所述密封元件封堵所述连通通道，所述密封元件的工作面的轴线与所述连通通道的轴线不相交，所述密封元件与所述阀座的密封中性截面为圆形。

2.根据权利要求1所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述连通通道内还设置有压盖，所述压盖具有容置槽，所述容置槽的轴向截面为L形，所述阀座位于所述容置槽与所述阀体内壁围成的空间内。

3.根据权利要求2所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述压盖可滑动地设置于所述连通通道内，所述压盖的滑动方向平行于所述连通通道的轴线，所述压盖与所述阀体的内壁之间设置调节槽，所述调节槽内设置弹性元件。

4.根据权利要求3所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述压盖还连接有背板、紧定螺钉、锁紧螺母和卡簧，所述紧定螺钉穿过所述背板并与所述压盖相抵，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉螺纹连接，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉相配合固定所述紧定螺钉与所述背板的相对位置，所述背板利用所述卡簧与所述阀体卡接。

5.根据权利要求4所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述背板的侧面具有与所述卡簧相适配的卡槽，所述阀体的内壁上设置有与所述卡簧相适配的安装槽，所述卡簧设置于所述卡槽与所述安装槽围成的空间内，所述安装槽的轴向宽度较所述安装槽的轴向宽度宽，所述卡簧能够在所述安装槽中沿所述阀体的轴线方向运动，所述卡簧、所述卡槽以及所述安装槽相配合能够限定所述背板的轴向极限位置。

6.根据权利要求5所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述压盖以及所述背板均为环状，所述紧定螺钉的数量为多个，所述紧定螺钉绕所述背板的轴线周向均布，所述锁紧螺母与所述紧定螺钉一一对应。

7.根据权利要求1所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀芯组件还包括固定螺钉和连接销钉，所述固定螺钉将所述密封元件固定于所述蝶板上，所述固定螺钉的数量为多个，所述固定螺钉绕所述蝶板的轴线周向均布；所述蝶板利用所述连接销钉固定于所述阀杆上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述四偏心蝶阀关闭时，所述密封元件的工作面与所述阀座相抵实现线密封。

9.根据权利要求1-7任一项所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀杆由所述阀体内伸出的一端能够与驱动器连接，所述阀杆与所述阀体之间设置密封填料、填料支撑环以及填料压环，所述填料压环与所述阀体可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的四偏心蝶阀，其特征在于：所述阀杆的两端与所述阀体之间均设置轴套，所述阀杆远离所述驱动器的一端与所述阀体之间还设置止推环，所述阀体连接有密封垫片及端盖。