CN201250910Y

CN201250910Y - 一种零摩擦硬密封蝶阀

Info

Publication number: CN201250910Y
Application number: CNU2008201426302U
Authority: CN
Inventors: 檀润华; 张建辉; 王庆芳; 江屏; 张小成; 张庆涛
Original assignee: Hebei University of Technology
Current assignee: Hebei University of Technology
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2018-10-22

Abstract

本实用新型涉及一种零摩擦硬密封蝶阀，该蝶阀主要包括密封组装的阀体、阀杆、阀板、阀座及其驱动装置，其特征在于阀体包括主阀体和副阀体，主阀体和副阀体中心轴线重合，由法兰螺栓密封连接；主阀体的内圆周上设置有键槽；阀座为圆环状结构，设置在阀体内，其一端的外圆周面上安装有滑键，并可沿主阀体的键槽轴向滑移，阀座的滑键内圆周面安装有阀座密封圈，与安装在阀板外圆周边缘的阀板密封环相配合构成密封副，阀座另一端的外圆周面制有与驱动装置机械连接的外螺纹；副阀体内圆周面的一端设置有驱动装置支座；阀杆上、下端分别用圆锥销通过上连接座和下连接座与阀板连接；阀板的转动轴线与密封副平面之间存在轴向偏心，为单偏心结构。

Description

一种零摩擦硬密封蝶阀

技术领域

本实用新型涉及一种阀门，特别是一种没有摩擦(零摩擦)的硬密封蝶阀，国际专利分类号拟为Int.C1.F16K1/22(2006.01)I。

背景技术

硬密封蝶阀通常包括有阀体、阀杆、阀板和阀座，阀板在阀体内可作旋转运动，阀座镶在阀体的内圆周，阀座的内环面与镶在阀板的外圆周上的密封环组成密封副，在阀门关闭状态下依靠阀板的径向压缩和正向介质的轴向推力使密封环紧贴在阀座上，发生弹性变形，产生密封比压，实现阀板与阀体间的密封。已有技术中由于结构的原因，密封副间的密封比压固定不变，阀板开启和关闭时，密封副间总存在着摩擦，使得启闭阀门的力矩增大，启闭速度减慢，频繁的启闭容易造成密封面磨损，密封性能下降，最终导致阀门泄漏。为此，申请人的在先专利申请“一种无磨损硬密封蝶阀”(200710150352.5)较好地解决了该问题：其阀座为可沿阀体内壁作轴向移动的移动式阀座，阀座外端面与安装在阀体一侧的侧体之间安有弹簧，内端面通过推杆与阀杆相连；阀门开启时，阀杆先作直线运动，通过推杆带动阀座先与蝶板脱离，然后阀杆转动，带动蝶板旋转开启阀门；蝶板转动轴线和密封副平面之间为单偏心结构。这种独特的设计避免了蝶板在转动时密封副之间产生摩擦力，启闭力矩大大减小，提高了阀门的密封性能和使用寿命。但这种蝶阀仍存在不足：1.所述连接阀座与阀杆的推杆有两个，在阀门关闭时会造成使靠近推杆处的密封面部分的密封比压较大，使整个密封面的密封比压不均匀；2.所述阀杆上与推杆的连接处设置有空间曲线槽，制造工艺较复杂，成本较高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是：提供一种零摩擦硬密封蝶阀。该蝶阀的阀座可沿阀体轴向移动，密封副之间无摩擦(即零摩擦)，且密封比压均匀，操作力矩低，使用寿命长，驱动方式多样，同时结构简单，制造容易，成本低廉。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是：设计一种零摩擦硬密封蝶阀，该蝶阀主要包括密封组装的阀体、阀杆、阀板、阀座及其驱动装置，其特征在于所述的阀体包括主阀体和副阀体两部分，主阀体和副阀体中心轴线重合，由法兰螺栓密封连接；所述主阀体的内圆周上设置有键槽；所述阀座为圆环状结构，设置在所述阀体内，其一端的外圆周面上安装有滑键，并可沿所述主阀体的键槽轴向滑移，阀座的滑键内圆周面安装有阀座密封圈，与安装在阀板外圆周边缘的阀板密封环相配合构成密封副，阀座另一端的外圆周面制有与所述驱动装置机械连接的外螺纹；所述副阀体的内圆周面的一端设置有驱动装置支座；所述阀杆的上、下端分别用圆锥销通过上连接座和下连接座与阀板连接；所述阀板的转动轴线与密封副平面之间存在轴向偏心，为单偏心结构。

与现有技术相比，本实用新型蝶阀的有益效果是：

1.效能提高。本实用新型蝶阀将传统的固定式阀座改进设计成为可沿阀体中心线轴向移动的移动式阀座，阀门开启时，阀座在其驱动装置作用下沿阀体的中心轴线方向轴向移动，松开对阀板的压紧，阀座密封圈与阀板密封环脱离，当密封面脱离开一段距离后，启动阀杆转动，无摩擦的情况下打开阀板。这种独特的设计避免了阀板在转动时密封副之间产生摩擦力，可使阀门的使用寿命由目前的几千次提高到几十万次。并且开启阀板时，阀板两边的介质压力已卸掉大部分，所以启闭力矩大大减小，仅为一般蝶阀的10％左右，可使驱动装置和执行机构型号相应减少，从而降低了成本，节约了能源，同时提高了启闭速度。

2.易于制造。本实用新型蝶阀结构紧凑，阀的体积及重量比较轻，操作简易轻便，生产制造比较容易。

3.密封性好。本实用新型蝶阀阀门关闭时，阀板转到原位后，阀座在其驱动装置作用下，沿阀体的中心轴线方向平行压向阀板的密封环，直至阀座压紧阀板，能保证密封面间均匀的密封比压；且本实用新型的阀座驱动装置具有反向传动自锁性，能保证密封面的压紧和良好的密封性能。

4.适用性广。本实用新型蝶阀的驱动方式多样，可采用电动、手动、液动或气动方式驱动，使用非常方便。

附图说明

图1是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀一种实施例的整体结构前视示意图；

图2是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀一种实施例图1中的A-A剖面结构示意图；

图3是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀一种实施例图1中的I处局部放大结构示意图；

图4是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀一种实施例图1中的B-B剖面结构示意图；

图5是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀另一种实施例的整体结构前视示意图；

图6是本实用新型零摩擦硬密封蝶阀另一种实施例图5中的C-C剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本实用新型，但它不限制本实用新型的权利要求。

本实用新型设计的零摩擦硬密封蝶阀(以下简称蝶阀，参见图1-6)，主要包括密封组装的阀体1、阀板3、阀杆5、阀座2及其驱动装置；其特征在于所述的阀体1包括主阀体1.1和副阀体1.2两部分，主阀体1.1和副阀体1.2的连接是法兰用螺栓连接，两者中心轴线重合，结合面处用密封圈13密封，其中所述主阀体1.1的内圆周上设置有键槽9；所述阀座2为可沿所述主阀体1.1内壁作轴向移动的圆环状结构，设置在所述阀体1内，其一端的外圆周面上安装有滑键8，滑键8可沿设置在所述主阀体1.1内圆周上的键槽9滑移，内圆周面安装有阀座密封圈7，与安装在阀板3外圆周边缘的阀板密封环6相配合构成密封副，阀座2的另一端的外圆周面制有与所述驱动装置机械连接的外螺纹，其螺距根据阀座2轴向移动的距离制定，轴向移动时，阀座2的密封面垂直于所述阀板3的中心轴线；所述副阀体1.2的内圆周面的一端设置有所述驱动装置支座12，支座12具有轴向定位作用；所述阀座2及其驱动装置与所述阀体1之间均安装有密封圈；所述阀杆5的上、下端分别用圆锥销通过上连接座18和下连接座18’与阀板3连接；所述阀板3的转动轴线(即阀杆5中心线)和密封副平面之间存在轴向偏心，为常规单偏心结构。

所述阀座2的驱动装置采用两种方式：一种为蜗轮蜗杆驱动装置，另一种为齿轮驱动装置。所述的蜗轮蜗杆驱动装置(参见图1-2)的结构是：蜗轮11为圆环状结构，安装在主阀体1.1和副阀体1.2之间，其回转中心与阀体1的中心轴线重合，蜗轮11的内圆周面上设置有与阀座2一端所述外螺纹相配合的内螺纹，蜗轮11由安装在阀体1内上方的单头蜗杆10传动，做旋转运动，从而通过螺旋传动带动阀座2轴向移动；所述阀座2及蜗轮11与所述阀体1之间均安装有密封圈14。

本实用新型蝶阀所述主阀体1.1的上、下端还均开有蜗杆10穿过的上蜗杆孔和下蜗杆孔(参见图4)，上蜗杆孔外端设有上管套22，其上是法兰用螺栓与封闭的上端盖21连接，下蜗杆孔外端设有下管套23，其上是法兰用螺栓连接有支架25，用来连接驱动机构(图4中未画出)。所述蜗杆10的下部设有包围在蜗杆10外侧的填料函，填料函内装有填料，并设有压在填料上的套筒和压盖24。

所述的齿轮驱动装置包括(参见图5-6)：齿轮轴26、启动齿轮30和从动齿轮33；从动齿轮33为圆环状结构，安装在主阀体1.1和副阀体1.2之间，其回转中心与阀体1的中心轴线重合，其内圆周面上设置有与阀座2一端所述外螺纹相配合的内螺纹，外圆周的齿数根据阀座2轴向移动的距离制定，从动齿轮33由启动齿轮30传动，从而通过螺旋传动带动阀座2轴向移动；所述齿轮轴26安装在阀体1内上方，从动齿轮33安装在齿轮轴26上；所述启动齿轮30与齿轮轴26及所述主阀体1.1之间分别安装有小密封圈29和大密封圈28。为适应齿轮驱动装置安装的需要，所述阀体1的形状结构需要有简单适应性变化，这种适应性调整本领域技术人员容易做到。本实用新型实施例的阀体1变化是：在所述主阀体1.1的上端开有齿轮轴26穿过的左轴孔，在副阀体1.2上端相应开有齿轮轴26穿过的右轴孔，左轴孔外端设有压在启动齿轮30上的压盖27，右轴孔外端设有右管套31，其上是法兰，并用螺栓与封闭的端盖32连接；齿轮轴26的左端外接齿轮轴驱动装置。

本实用新型蝶阀进一步特征是所述阀座密封圈7的内圆面为正圆锥面，所述阀板密封环6的外圆面采用与所述阀座密封圈7的内圆面锥角相同的正圆锥面。这种设计制造工艺简单，成本低，工作可靠。本实用新型在阀座2与所述主阀体1.1及蜗轮11与所述阀体1的贴合面均设置有密封圈14(如图1、3所示)，所述的密封圈14包括3组相同尺寸的密封圈，它们能保证阀座2移动及蜗轮11(或从动齿轮33)转动时，蝶阀具有良好的密封性能；同时在所述的主阀体1.1和副阀体1.2的连接贴合面处也设置有密封圈13，进一步确保蝶阀的密封。

本实用新型蝶阀所述移动式阀座2具有独特的结构，它能够实现密封面的无摩擦开闭，从而大大减小了蝶阀的启闭力矩，提高了蝶阀的使用寿命。同时阀座2的轴向移动是由蜗轮蜗杆驱动装置或齿轮驱动装置平稳驱动，关闭阀门时能使阀座2沿阀体的中心轴线方向平行压向阀板3，能保证密封面间产生均匀的密封比压；并且所述的螺旋传动及单头蜗杆传动都具有反向传动自锁性，能保证密封面的压紧和良好的密封性能。

本实用新型蝶阀所述安装在阀座2一端外圆周面上的滑键8，还具有防止阀座2与蜗轮11(或从动齿轮33)的螺旋传动阻力过大而出现两者同步周向旋转的作用；所述设置在主阀体1的内圆周上的键槽9的长度具有限定阀座2轴向移动距离的作用。阀门打开时，阀座2先在蜗轮11(或从动齿轮33)带动下轴向向右移动，当滑键8的右端面与键槽9的右端面接触时(参见图1、3、5所示)，阀座2轴向移动停止，此时阀板3与阀座2间的密封面已完全脱开，可以顺利开启阀板3。

本实用新型蝶阀所述阀体的主阀体1.1的上、下端均开有阀杆5穿过的上阀杆孔和下阀杆孔(参见图2)，所述阀板3的上、下侧各设有上连接座18和下连接座18’；所述阀杆5从主阀体1的上方依次穿过所述的上阀杆孔、上连接座18、下连接座18’和下阀杆孔，阀杆5与上连接座18和下连接座18’之间分别用圆锥销与阀板3紧固连接；主阀体1的下阀杆孔外端设有下管套19，其上是法兰用螺栓与封闭的下端盖20连接，主阀体1的上阀杆孔外端设有上管套17，管套17上的法兰用螺栓连接有支架15，支架15用来连接阀杆5的驱动装置(图2中未画出)。

本实用新型蝶阀具有单偏心结构(参见图1、2)。该单偏心结构是指所述阀板3的转动轴线(即阀杆5中心线)和密封副平面(密封面与主阀体1中心轴线垂直的横断面)之间存在一定距离，此距离称为轴向偏心，构成蝶阀的单偏心结构。

本实用新型蝶阀所述阀杆5的上部设有包围在阀杆5外侧的填料函，填料函内装有填料，并设有压在填料上的套筒和压盖16(参见图2)。

本实用新型蝶阀所述阀板3上设置有加强筋4，以提高强度，增加使用寿命。

本实用新型蝶阀所述的阀杆5、蜗杆10或齿轮轴26外接有驱动机构(图1、4、5中未画出)。所述驱动机构可采用电动、手动、液动或气动等方式的驱动机构，使用或配套使用非常方便。

本实用新型蝶阀的工作原理是：蝶阀开启时，蜗轮蜗杆驱动装置的蜗杆10先逆时针转动，带动蜗轮11旋转，蜗轮11通过螺旋传动带动阀座2沿阀体1的中心轴线方向向右移动(参见图1)；或者齿轮驱动装置的齿轮轴26先顺时针转动，带动启动齿轮30转动，传动从动齿轮33逆时针旋转，通过螺旋传动带动阀座2沿阀体1的中心轴线方向向右移动(参见图5)，松开对阀板3的压紧，使阀座密封圈7与阀板密封环6脱离，直至阀座2一端外圆周面上的滑键8接触到阀体键槽9的右端面为止，使蝶阀的密封面(即阀座密封圈7与阀板密封环6组成的密封面)脱离开一段距离，阀体1内腔的压力大大减小，然后转动阀杆5，带动阀板3在无摩擦的情况下旋转90度，使蝶阀打开。蝶阀关闭时，阀板3回转到原位后，此时阀座密封圈7与阀板密封环6之间存在一定轴向距离，但两者的中心轴线处于重合位置；然后蜗杆10顺时针转动带动蜗轮11旋转，蜗轮11通过螺旋传动带动阀座2沿阀体的中心轴线方向平行压向阀板密封环6；或者齿轮驱动装置的齿轮轴26逆时针转动，带动启动齿轮30转动，传动从动齿轮33顺时针旋转，通过螺旋传动带动阀座2沿阀体1的中心轴线方向平行压向阀板密封环6，直至阀座2压紧阀板3，密封面完全密封，蝶阀关闭。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。同时借鉴现有技术产生的不同具体实施方式均为本实用新型的具体实施方式。

本实用新型蝶阀所述结构或零部件的安装位置或方向时所使用的“上”、“下”、“左”、“右”，“内”、“外”等是以所给附图的方位为依据，它们仅仅是为了表述方便，用来区分各部件或方向的相对位置，并不代表本实用新型蝶阀使用时的方位。

Claims

1.一种零摩擦硬密封蝶阀，该蝶阀主要包括密封组装的阀体、阀杆、阀板、阀座及其驱动装置，其特征在于所述的阀体包括主阀体和副阀体两部分，主阀体和副阀体中心轴线重合，由法兰螺栓密封连接；所述主阀体的内圆周上设置有键槽；所述阀座为圆环状结构，设置在所述阀体内，其一端的外圆周面上安装有滑键，并可沿所述主阀体的键槽轴向滑移，阀座的滑键内圆周面安装有阀座密封圈，与安装在阀板外圆周边缘的阀板密封环相配合构成密封副，阀座另一端的外圆周面制有与所述驱动装置机械连接的外螺纹；所述副阀体的内圆周面的一端设置有驱动装置支座；所述阀杆的上、下端分别用圆锥销通过上连接座和下连接座与阀板连接；所述阀板的转动轴线与密封副平面之间存在轴向偏心，为单偏心结构。

2.根据权利要求1所述的零摩擦硬密封蝶阀，其特征在于所述的阀座驱动装置为蜗轮蜗杆驱动装置，结构是：蜗轮为圆环状结构，安装在主阀体和副阀体之间，其回转中心与阀体的中心轴线重合，蜗轮的内圆周面上设置有与阀座一端外螺纹相配合的内螺纹，蜗轮由安装在阀体内上方的单头蜗杆传动，带动阀座轴向移动；所述副阀体的内圆周面的一端设置有用作轴向定位所述蜗轮的支座；所述阀座及蜗轮与所述阀体之间均安装有密封圈。

3.根据权利要求1所述的零摩擦硬密封蝶阀，其特征在于所述的阀座驱动装置为齿轮驱动装置，包括齿轮轴、启动齿轮和从动齿轮，从动齿轮为圆环状结构，安装在主阀体和副阀体之间，其回转中心与阀体的中心轴线重合，其内圆周面上设置有与阀座一端所述外螺纹相配合的内螺纹；从动齿轮由启动齿轮传动，带动阀座轴向移动；所述齿轮轴安装在阀体内上方，从动齿轮安装在齿轮轴上；所述启动齿轮与齿轮轴及所述主阀体之间分别安装有密封圈。

4.根据权利要求1、2或3所述的零摩擦硬密封蝶阀，其特征在于所述的阀座密封圈的内圆面为正圆锥面，所述阀板密封环的外圆面为与所述阀座密封圈的内圆面锥角相同的正圆锥面。

5.根据权利要求1所述的零摩擦硬密封蝶阀，其特征在于所述的阀杆的上部设有包围在阀杆外侧的填料函，填料函内装有填料，并设有压在填料上的套筒和压盖。

6.根据权利要求1所述的零摩擦硬密封蝶阀，其特征在于所述的阀板上设置有加强筋。