CN206816832U - 双凸面空心蝶阀阀板 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于蝶阀构件，特别是指一种双凸面空心蝶阀阀板。包括整体呈圆形的阀板本体，固定于阀板本体一侧且与阀板驱动机构连接的固定座；所述的阀板本体包括凹面相对设置、且纵截面为弧形或拱形的第一凸面板及第二凸面板，其中第一凸面板的外侧固定有固定座，第一凸面板、第二凸面板的外边缘邻接处通过刚性密封圈固定连接为一整体，刚性密封圈外边缘与阀座上开设的介质通道内壁形成相互适配的密封副。本实用新型有效解决了现有产品在满足结构强度的条件下密封效果差，不适用于高温下的介质输送调节及截断等技术难题，具有正向抗压性能高、密封可靠性及稳定性好、具备一定的反向密封效果等优点。

Description

双凸面空心蝶阀阀板

技术领域

本实用新型属于蝶阀构件，特别是指一种双凸面空心蝶阀阀板。

背景技术

阀门行业作为装备制造业的一个重要环节在国民经济发展中起到非常重要的作用，中国阀门产业链众多，但非阀门强国。总体上去看我国已经迈入了世界阀门大国的行列，但从产品质量来看我国离阀门强国仍存在一定差距。行业的生产集中度低、高端产品相配套的阀门研发能力低、阀门行业制造技术水平低等现象仍然存在，许多高参数、高温高压、高磅级的关键阀门原来一直依赖进口。为了力促阀门国产化，在国务院下达的《关于加快振兴装备制造业的若干意见》后，国家有关部门根据国家做出的重大装备国产化的要求，先后做出了一系列重大部署，并由国家发改委牵头，中国机械工业联合会和中国通用机械工业协会部署制订了相关领域重大装备的阀门国产化方案，并多次与有关部门协调，如今阀门国产化在国内阀门行业已形成共识。积极采用国际标准进行产品设计；吸收国外优秀的设计结构(包括专利技术)；产品试验、性能检验严格按国际标准进行；吸收国外先进生产工艺经验重视新材料的研究及推广应用；弄清进口的高参数阀门产品的技术参数和工况条件等是加快国产化进程，推进阀门产品不断更新，全面实现阀门的国产化的必然途径。

蝶阀又叫翻板阀，可用于管道介质的开关控制。蝶阀是指关闭件(阀瓣或蝶板)围绕阀轴旋转来达到开启与关闭的一种阀，在管道上主要起切断和节流作用。其主要的结构形式包括中线蝶阀、偏心蝶阀、双偏心蝶阀、三偏心蝶阀等，其优点是转动力矩小、操作灵活、结构简单、使用方便。蝶阀适用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种腐蚀性、非腐蚀性流体介质的管道上，用于调节和截断介质的流动。

就申请人所了解的范围而言，现有市场上应用于冶金行业介质输送过程中的蝶阀阀板通常由机械驱动或其他动力源(高压气源、液压驱动)驱动实现与阀板与阀座介质通道之间的密封，阀板大多采用平面板形结构，上述结构设计所存在技术缺陷一是阀板的耐压能力差，阀板在高温环境下反复受到正向的巨大压力和反向介质冲击，容易因疲劳或超过耐压限度而产生偏转或结构形变(上拱或下挠)，二是因阀板结构形变而降低(严重甚至失去)对介质通道密封面的密封性能，失去对介质输送的调节和截断作用。

申请人检索到的专利文献包括：

授权公告号为CN202017774U的专利文献中公开了耐高温双弓形阀板方蝶阀，在蝶阀阀体上通过轴套和轴承安装有阀板通轴，阀板通轴的顶部设置有阀板摇臂，在蝶阀阀体内阀板通轴轴套上设置有弧形的前蝶阀阀板和后蝶阀阀板，前蝶阀阀板和后蝶阀阀板之间设置有弧形联接筋板，在蝶阀阀体左侧板的内表面上设置有左阀板限位块、右侧板的内表面上设置有右阀板限位块。

上述技术方案存在的设计缺陷在于：一是上述技术方案不适用于介质输送的管道中的密封需要，为满足过流量大、无死角、流阻小的要求，输送介质的管道通常断面为圆形，由于其采用的蝶阀阀板为方形，而方形阀板在流体运动中会产生流阻或涡流，影响输送效果；方形阀板的死角处难于实现密封，因此通常用于低速低压的通风系统中。二是阀板通轴装配于阀板的中线位置，由于轴与密封面相交，因此难于在满足转动灵活的前提下实现可靠密封，通常该结构用于调节阀或柔性密封的蝶阀中。三是前蝶阀阀板和后蝶阀阀板之间通过弧形联接筋板联接在一起，在蝶阀阀体的左、右侧板上设置左阀板限位块和右阀板限位块，使前蝶阀阀板和后蝶阀阀板的活动范围受左阀板限位块和右阀板限位块的限制，该结构的采用虽然保证了其结构强度，但增加了部件重量并影响转动的灵活性。

综上所述，如何对阀板结构进行优化设计，使其在满足结构强度的基础上实现更好的双向密封效果，并适用于高温下的介质输送，不仅是困扰本领域技术人员的技术难题之一，同时也是应用于高温环境下介质输送管路中蝶阀结构设计的主要研究方向之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双凸面空心蝶阀阀板，采用本实用新型中的双凸面空心蝶阀阀板不仅能够有效增加阀板结构强度并提高其抗冲击性能，而且能够使密封更加可靠。

本实用新型的整体技术构思是：

双凸面空心蝶阀阀板，包括整体呈圆形的阀板本体，固定于阀板本体外侧且与阀板驱动机构连接的固定座；所述的阀板本体包括凹面相对设置、且纵截面为弧形或拱形的第一凸面板及第二凸面板，其中第一凸面板的外侧固定有固定座，第一凸面板、第二凸面板的外边缘邻接处通过刚性密封圈固定连接为一整体，刚性密封圈外边缘与阀座上开设的介质通道内壁形成相互适配的密封副。

本实用新型的具体技术构思还有：

为使阀板与阀座的介质通道内壁形成有效的密封，在阀板受压的状态下进一步提高密封的可靠性，同时避免因残余介质的沉积影响密封效果，优选的技术方案是，所述的密封副为锥面密封副。

更为优选的结构设计是，所述的锥面密封副中的锥度角为α，60°≤α≤120°。

为提高固定座连接处的第一凸面板的结构强度，提高其表面的承压性能，满足其不易产生结构形变的需要，优选的技术方案是，与固定座连接的第一凸面板上设有加厚的强化部。

为便于固定座与第一凸面板表面的连接，优选的技术方案是，与固定座连接的第一凸面板表面为平面。

第一凸面板、第二凸面板与刚性密封圈的连接方式可以采用多种现有的固定方式，其中包括但不局限于采用焊接、螺栓、卡装等，均不脱离本实用新型的技术实质，为便于工业化制造的需要并满足结构件均匀受力，同时减少外露部件以提高结构件表面的抗腐蚀性能，优选的技术方案是，第一凸面板、第二凸面板分别与刚性密封圈的内外两侧焊接固定。

第一凸面板、第二凸面板的高度、直径以及厚度应当根据蝶阀的规格及应用环境进行适应性的设计，为便于实现零部件装配及配套机构的布局，同时满足其受压后产生的微量弹性变形能够进一步提高密封可靠性的需要，优选的技术实现方式是，所述的第一凸面板的顶部与底部间距为h1，第一凸面板的直径为D1，第二凸面板的顶部与底部间距为h2，5mm≤h1≤150mm，5mm≤h2≤150mm，600mm≤D1≤2000mm，600mm≤D2≤2000mm。

更为优选的技术方案是，所述的第一凸面板的顶部与底部间距为h1，第二凸面板的顶部与底部间距为h2，其中30mm≤h1≤150mm，30mm≤h2≤150mm。

为保证第一凸面板、第二凸面板受力均匀，减少对阀板的冲击，优选的技术方案是，所述的第一凸面板、第二凸面板的凸面中心与刚性密封圈的中心轴线同轴。

可以显而易见的是，为保证零部件的使用寿命，同时满足使用的需要，刚性密封圈及第一凸面板、第二凸面板采用耐高温、耐腐蚀的金属材料制作或对制作材料表面进行处理以满足耐高温、耐腐蚀的要求。

本实用新型的工作原理是：

阀板在与固定座配套的传动构件的驱动下向密封面运动，在阀门关闭时阀板受力侧(第一凸面板)会产生沿径向扩张的微量弹性形变，从而使密封面变得更为紧密，提高密封副的密封可靠性，同时由于凸面板的结构设计进一步提高了阀板的耐压及抗冲击性能。

为验证本实用新型的技术效果，申请人参照现有的国标、行业标准，结合应用环境及实际进行了如下对比试验：

一、传统产品(平面型阀)

1、阀门结构形式：阀体、阀板均为平面型密封面，阀板为平板式结构，密封面宽度约12mm。

2、相关参数：阀门开、关为液压缸旋转驱动90°，缸径φ100mm，压力140kg。

3、试验过程

(1)启动液压站，驱动液压站将阀门打开，将密封面擦干净。

(2)关闭阀门，在阀门进气端安装标准盲板，装压力表、接气源，在阀门反向密封面处安装百分表，检查阀板强度及变形情况。

(3)正向打压试验(气源为空气站压缩空气，压力为8kg)

①注压3kg：恒压5分钟，压力表指针稳定后用肥皂水向密封面周边喷吹，肉眼用100倍放大镜沿密封面观察，在阀轴对称两端有细小气泡堆积，久后气泡破裂成水珠滴向阀腔，腔内有积水，经测30分钟滴水8滴，反向百分表在+1格内抖动。

②注压4kg：恒压5分钟，表指针抖动不稳定，用肥皂水向密封面喷吹，肉眼观察沿密封面周边细小气泡破裂向阀腔内滴水，腔内存积水并沿阀腔底部外排，经测30分钟滴水20滴。反向百分表在+2格内抖动。

(4)反向打压试验

①将盲板安装于介质通道出口端法兰处，在阀轴的中心部位安装百分表。

②注压1kg：一边注压密封面外边漏水，压力表不上压力，指针抖动不止，水滴成串，无法记数，阀板处百分表+5格。

结论

经试验采用平板式阀板的传统产品承压能力为3kg，反向不能承压。

二、采用本实用新型结构的产品

1、阀门结构形式：阀体为传统结构，密封面为平面密封。阀板采用本实用新型中的双凸面空心蝶阀阀板，密封面为平面密封。

2、相关参数：阀门驱动开关为液压缸90°旋转，缸径φ100mm，压力140kg。

3、试验过程

(1)启动液压站，驱动液压缸，将阀打开，将密封面擦干净。

(2)关闭阀门，在阀门进气端安装标准盲板，安装压力表，接气源，在阀门反向密封面处安装百分表，检测阀板强度。

(3)正向打压试验(气源为压缩空气，压力8kg)

①注压3kg：恒压5分钟，压力表指针稳定后用肥皂水向密封面喷吹，肉眼用100倍放大镜观察密封面周边无气泡，阀腔底部无水滴和积水，经测30分钟无水滴外排，反向百分表指针稳定于0位。

②注压4kg：恒压5分钟，压力表指针稳定指示4kg。肉眼用100倍放大镜观察，肥皂水喷吹处无气泡，阀腔无积水，阀腔底部无水滴外排，反向百分表指针在0位稳定指示。

③注压6kg：恒压5分钟，压力表指针稳定后，沿密封面周边喷吹肥皂水，肉眼用100倍放大镜观察周边有三处小气泡云集，检测10分钟后有个别小气泡破裂，阀腔底部见微量积水，经测30分钟滴水6滴，压力表30分钟恒定指示在6kg，压力未减。反向压力表指示在0位。

④注压8kg：恒压5分钟，压力表指针在8kg处抖动，保压不稳定，用肥皂水向密封面周边喷吹，肉眼观察有6处有气泡，阀腔底部见积水，水滴外排。经测30分钟滴水22滴，反向百分表指针+2格。

(4)反向打压试验

将标准盲板安装于介质通道出口端，安装压力表、接气源，在阀杆轴中心处安百分表，在用于阀板驱动的铰接三角板侧壁安装百分表。

①注压1kg：恒压5分钟，压力表指针稳定后用肥皂水喷吹密封面周边，肉眼观察沿密封面周边有三处小气泡云集，但未破裂。阀腔无积水，经测30分钟滴水2滴。阀轴中心百分表指于0位，铰接三角板侧壁百分表指针在0位左右摆动于3格之间。

②注压2kg：恒压5分钟，压力表指针晃动，用肥皂水喷吹密封面，发现多处气泡，水滴流向阀腔，经测30分钟滴水28滴，检查阀杆中心百分表指针在+2格抖动，铰接三角板侧壁百分表在±5格内抖动。

结论

经测试，采用本实用新型中双凸面空心蝶阀阀板的产品正向承压在6kg时无渗漏，8kg时渗漏量超标，其承压能力应为7kg。反向承压能力1kg时符合国标要求，2kg时渗漏量超标。分析原因为铰结三角板水平位置不稳定，铰结轴向间隙及积累误差摆动所致。

申请人需要说明的是：

在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“纵”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，仅是为了便于简化描述本实用新型，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型所取得的技术进步在于：

1、本实用新型巧妙根据拱形结构抗压的原理进行了空心凸面板的结构设计，在显著提高了阀板承压及抗冲击性能的同时，阀板受压均匀分布于边缘，阀板在工作状态下稳定性好，不易偏转。有效解决了因阀板在压力及介质冲击下结构形变造成的密封效果降低的技术难题，经申请人试验证明，在显著提高蝶阀正向密封能力的同时，具有一定的反向密封效果。

2、本实用新型中由于凸面板在应力下产生径向扩张的微量弹性变形，从而推动刚性密封圈进一步与介质通道的密封面实现径向自紧密封，有效增加了密封副的密封可靠性。同时较现有产品而言即使在较低驱动动力输入的情况下也能进一步提高双向密封的可靠性，显著降低了能耗。

3、本实用新型中密封副的设计采用锥面密封副，能够有效增加密封面的面积，增强蝶阀的抗渗漏性能，保证密封面的同轴度，配合凸面板形变后的挤压作用进一步提高了密封效果，同时还能避免残余介质在密封面表面的沉积，提高密封可靠性及稳定性。

4、本实用新型采用刚性密封圈的结构设计，使其尤为适于在高温环境(尤其是冶金行业)介质输送中应用的蝶阀，并有效提高了密封副的密封稳定性。

5、在充分考虑阀板两侧受力情况的前提下，第一凸面板、第二凸面板采用不同规格的结构设计，在第一凸面板上设有与固定座适配的加厚部，使本实用新型中的阀板在动力源的应力驱使下不易变形，进一步提高了密封效果。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中的A部局部放大图。

附图中的附图标记如下：

1、刚性密封圈；2、第二凸面板；3、第一凸面板；4、固定座。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述，但不应理解为对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本实用新型的保护范围。

实施例

双凸面空心蝶阀阀板，包括整体呈圆形的阀板本体，固定于阀板本体外侧且与阀板驱动机构连接的固定座4；所述的阀板本体包括凹面相对设置、且纵截面为弧形或拱形的第一凸面板3及第二凸面板2，其中第一凸面板3的外侧固定有固定座4，第一凸面板3、第二凸面板2的外边缘邻接处通过刚性密封圈1固定连接为一整体，刚性密封圈1外边缘与阀座上开设的介质通道内壁形成相互适配的密封副。

所述的密封副为锥面密封副，所述的锥面密封副中的锥度角为α，60°≤α≤120°。

与固定座4连接的第一凸面板3上设有加厚的强化部，与固定座4连接的第一凸面板3表面为平面。

第一凸面板3、第二凸面板2分别与刚性密封圈1的内外两侧焊接固定。

所述的第一凸面板3的顶部与底部间距为h1，第二凸面板2的顶部与底部间距为h2，其中30mm≤h1≤150mm，30mm≤h2≤150mm。

所述的第一凸面板3、第二凸面板2的凸面中心与刚性密封圈1的中心轴线同轴。

刚性密封圈1及第一凸面板3、第二凸面板2采用耐高温、耐腐蚀的金属材料制作或对制作材料表面进行处理以满足耐高温、耐腐蚀的要求。

Claims (9)

1.双凸面空心蝶阀阀板，包括整体呈圆形的阀板本体，固定于阀板本体外侧且与阀板驱动机构连接的固定座(4)；其特征在于所述的阀板本体包括凹面相对设置、且纵截面为弧形或拱形的第一凸面板(3)及第二凸面板(2)，其中第一凸面板(3)的外侧固定有固定座(4)，第一凸面板(3)、第二凸面板(2)的外边缘邻接处通过刚性密封圈(1)固定连接为一整体，刚性密封圈(1)外边缘与阀座上开设的介质通道内壁形成相互适配的密封副。

2.根据权利要求1所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的密封副为锥面密封副。

3.根据权利要求2所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的锥面密封副中的锥度角为α，60°≤α≤120°。

4.根据权利要求1所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于与固定座(4)连接的第一凸面板(3)上设有加厚的强化部。

5.根据权利要求1或4中任一项所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的与固定座(4)连接的第一凸面板(3)表面为平面。

6.根据权利要求1所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的第一凸面板(3)、第二凸面板(2)分别与刚性密封圈(1)的内外两侧焊接固定。

7.根据权利要求1所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的第一凸面板(3)的顶部与底部间距为h1，第一凸面板(3)的直径为D1，第二凸面板(2)的顶部与底部间距为h2，第二凸面板(2)的直径为D2，其中5mm≤h1≤150mm，5mm≤h2≤150mm，600mm≤D1≤2000mm，600mm≤D2≤2000mm。

8.根据权利要求1所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的第一凸面板(3)的顶部与底部间距为h1，第二凸面板(2)的顶部与底部间距为h2，其中30mm≤h1≤150mm，30mm≤h2≤150mm。

9.根据权利要求1-4、6-8中任一项所述的双凸面空心蝶阀阀板，其特征在于所述的第一凸面板(3)、第二凸面板(2)的中心与刚性密封圈(1)中心轴线同轴。