CN212338214U - 一种双向纯金属密封三偏心蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了涉及阀门加工制造设备领域的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，包括阀体、蝶板、阀杆及阀座，在所述阀体内设置有流道，所述阀杆竖向设置并贯穿所述流道，所述蝶板设置在所述流道内并固定安装在所述阀杆上，在所述阀体上沿所述流道的内壁设置有环状的阀体凸台，所述阀座设置于所述阀体凸台的一侧，在所述阀体凸台上设置有用来连接所述阀座的紧固螺钉；所述阀座的横截面呈S形，所述蝶板的边缘设置有环状台阶面，在所述台阶面处安装有密封圈及压圈。本发明的优势在于：1、双向密封可靠；2、驱动力矩小；3、纯金属硬密封，耐高温，耐腐蚀，耐磨损。

Description

一种双向纯金属密封三偏心蝶阀

技术领域

本发明涉及阀门加工制造设备领域，具体地说是一种双向纯金属密封三偏心蝶阀。

背景技术

目前市场上的双向密封三偏心蝶阀多数具有三个缺点：1)大部分只能使用在介质温度≤200℃的管线上。主要原因是因为其阀座与阀体之间的密封离不开橡胶圈，而最好的耐热橡胶(氟橡胶)的长期耐热工作温度≤200℃；2)密封圈寿命短：使用一段时间(甚至开关十几次)之后就会发生渗漏，随着时间的推移和开关次数的增加，渗漏量会越来越大。主要原因是密封副材质及加工问题，多数三偏心蝶阀的密封圈采用304+柔性石墨的多层次结构。在开关挤压过程中及管道介质的流动冲蚀下，石墨颗粒很容易析出，被介质冲走。从而在密封表面行程空穴，随着空穴的扩大，密封面的渗漏量也越来越大；而纯金属硬密封的三偏心蝶阀，因为加工工艺受限，密封面加工精度、密封面表面粗糙度、密封面表面硬度及耐磨性不足等原因，导致密封圈在开关的过程中发生擦伤，引起渗漏；3)耐蚀性差：由于成本的压力，大多数三偏心蝶阀的密封副材料都选择通用的，价格便宜的材质。而这些材质不止是耐磨性差，其力学性能、耐蚀性能都差，使用久了，往往密封面发生腐蚀，也会引起渗漏。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，以解决现有的蝶阀密封性能差的问题。

本发明是这样实现的：一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，包括阀体、蝶板、阀杆及阀座，在所述阀体内设置有流道，所述阀杆竖向设置并贯穿所述流道，所述蝶板设置在所述流道内并固定安装在所述阀杆上，其中，

在所述阀体上沿所述流道的内壁设置有环状的阀体凸台，所述阀座设置于所述阀体凸台的一侧，在所述阀体凸台上设置有用来连接所述阀座的紧固螺钉；

所述阀座的横截面呈S形，所述阀座由上至下包括承压板、摆动连杆及底座，所述承压板与所述摆动连杆之间设置有第一压缩腔，所述摆动连杆与所述底座之间设置有第二压缩腔，所述底座通过所述紧固螺钉与所述阀体凸台固定连接；所述底座的后端面与所述阀体凸台抵接，所述承压板与所述摆动连杆的后端面与所述阀体凸台之间设置有摆动间隙；

所述蝶板的边缘设置有环状台阶面，在所述台阶面处安装有密封圈及压圈，所述压圈通过螺钉与所述蝶板连接，所述密封圈被夹紧于所述压圈及所述蝶板之间；所述密封圈具有锥状的外圆锥面，所述承压板的顶面呈内与所述密封圈的外圆锥面配合的内圆锥面状。

优选的，所述密封圈的内圆面与所述蝶板的台阶面之间设置有平移间隙。

优选的，在所述密封圈与所述蝶板之间设置有密封垫圈。

优选的，在所述承压板的内圆锥面上加工有耐蚀材料层。

优选的，所述密封圈的横截面呈内大外小的形状。

优选的，在所述底座的底面的前端设置有倒角，在所述阀体凸台、阀体的过渡位置设置有凹槽，在所述凹槽填充有填料，所述填料的上表面设置为与所述倒角的斜面配合的坡度斜面。

优选的，在所述坡度斜面上堆焊不锈钢密封面。

优选的，所述阀杆的上端穿过上轴套与涡轮装置连接，在所述阀杆与所述上轴套之间由下至上依次设置有填料、填料压盖、传动支架；所述阀杆的下端转动设置于下轴套内，在所述下轴套的底部设置有端盖。

采用上述技术方案，本发明的优势在于：1、双向密封可靠；2、驱动力矩小；3、纯金属硬密封，耐高温，耐腐蚀，耐磨损。

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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明的结构示意图；

图2是本发明的剖视结构示意图；

图3是本发明的开启状态阀座自然伸展的结构示意图；

图4是本发明的密封圈的结构示意图；

图5是介质正向流动时蝶阀开启状态的结构示意图；

图6是介质正向流动时蝶阀关闭状态下密封部位结构示意图；

图7是介质反向流动时蝶阀开启状态的结构示意图；

图8是介质反向流动时蝶阀关闭状态下密封部位结构示意图；

图9是本发明的密封圈的结构示意图；

图10是本发明的坡度斜面的结构示意图。

图中：1—阀体，2—蝶板，3—阀杆，4—流道，5—紧固销，6—阀体凸台，7—阀座，71—承压板，72—摆动连杆，73—底座，74—第一压缩腔，75—第二压缩腔，8—紧固螺钉，9—摆动间隙，10—密封圈，11—压圈，12—螺钉，13—外圆锥面，14—平移间隙，15—密封垫圈，16—耐蚀材料层，17—倒角，18—凹槽，19—坡度斜面，20—上轴套，21—涡轮装置，22—填料，23—填料压盖，24—传动支架，25—下轴套，26—端盖。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1、图2所示，本发明提供了一种双向纯金属密封三偏心蝶阀及其制造方法，包括阀体1、蝶板2、阀杆3及阀座，在阀体1内设置有流道4，阀杆3竖向设置并贯穿流道4，蝶板2设置在流道4内并固定安装在阀杆3上，蝶板2与阀杆3之间通过紧固销5连接，实现蝶板2与阀杆3的同步转动。本发明还设置有阀座7及密封圈10。阀杆3的上端穿过上轴套20与涡轮装置21连接，在阀杆3与上轴套20之间由下至上依次设置有填料22、填料压盖23、传动支架24。阀杆3的下端转动设置于下轴套25内，在下轴套25的底部设置有端盖26。优选的，填料22为耐高温的柔性石墨材料，上、下轴套采用耐高温的铬钼钢材料并进行渗氮处理。

本发明的工作原理是：通过蜗轮装置驱动阀杆，经由紧固销带动蝶板组件(蝶板、密封圈和蝶板压圈)做0-90°范围内的回转动作。当蝶板旋转至与流道轴心垂直时，密封圈的外缘圆锥面刚好与阀体内的阀座的内圆锥面相吻合，实现截断介质流动的作用，即为关阀。当蝶板反向旋转，带动密封圈脱离阀座密封面，使介质流通过阀门而流向下游，当蝶板旋转至前端平面与流道轴线平行时，开启行程刚好90°，到达全开位置。

进一步的，如图3所示，本发明在阀体1上沿流道4的内壁设置有环状的阀体凸台6，阀座7设置于阀体凸台6的一侧，在阀体凸台6上设置有用来连接阀座7的紧固螺钉8，紧固螺钉8的作用是连接阀体凸台6与阀座7，使阀体凸台6与阀座7之间紧密贴合，在受载时阀座位置固定。

进一步的，本发明的阀座7的横截面呈S形，阀座7由上至下包括承压板71、摆动连杆72及底座73，承压板71与摆动连杆72之间设置有第一压缩腔74，摆动连杆72与底座73之间设置有第二压缩腔75，底座73通过紧固螺钉8与阀体凸台6固定连接。底座73的后端面与阀体凸台6抵接，承压板71与摆动连杆72的后端面与阀体凸台6之间设置有摆动间隙9。由于阀座7的横截面呈S形，在承压板71受力范围内，阀座7整体在径向方向上可以产生压缩或伸长的形态变化，同时，阀座7整体在轴向方向上可以产生前后摆动的形态变化。

进一步的，如图4所示，本发明的蝶板2的边缘设置有环状台阶面，在台阶面处安装有密封圈10及压圈11，压圈11通过螺钉12与蝶板2连接，密封圈10被夹紧于压圈11及蝶板2之间的空间内。优选的，在密封圈10与蝶板2之间设置有密封垫圈15，密封圈10、密封垫圈15均采用金属或石墨材质。

本发明的密封圈10具有锥状的外圆锥面13，承压板71的顶面呈与密封圈10的外缘面13配合的内圆锥面状。进一步的，在外圆锥面13及内圆锥面上均堆焊有耐蚀材料层16并通过打磨控制量接触面的粗糙度，提高摩擦副的密封精度及耐蚀性能。

如图5、图6所示，本发明正向密封原理：当介质正向流动时，蝶板处于开启状态，阀座处于自然伸展状态。阀座后端面与阀体凸台之间存在摆动间隙。此间隙为阀座提供了弹性空间。当蝶板关闭时，密封圈与阀座锥面接触后，由于密封面间的预设过盈量和阀座的弹性，使阀座在保证密封的同时，向后变形，有效减小了密封面的摩擦扭矩，降低了磨损。当密封圈到达全关位置，蝶板上游侧介质压力上升至最高压力，蝶板组件(蝶板、密封圈、压圈及阀杆)被推向阀座方向，其所有制造误差、间隙及弹性变形所形成的总位移数值刚好等于设计的阀座背面与阀体凸台之间的间隙值。因此阀座的弹性变形保证密封面之间的密封比压，保证密封，而介质作用在蝶板上的力则由阀杆和阀体凸台共同承担。避免介质力过大造成密封面超压损坏。

如图7、图8所示，本发明反向密封原理：当介质反向流动时，蝶板处于开启状态，阀座处于自然伸展状态。当蝶板关闭至密封圈与阀座密封面初步接触时，由于预先设计的过盈量引起阀座和密封圈发生弹性形变，相互吻合并使密封面之间存在有足以密封的密封比压，蝶阀开始密封，蝶板前后开始出现压差。随着上游侧压力的升高，蝶板组件(蝶板、密封圈、压圈、阀杆等)在压力作用下向下游侧移动，其总的移动距离为各部装配间隙及弹性变形的总和。此时阀座S圈由于自身弹力和介质压力的作用，也向下游侧偏转，圆锥密封面仍然紧紧贴合在一起，一直保证反向密封状态。在保证密封面间产生足够的密封比压之后，多余的介质压力由阀杆承受，避免密封面磨损。

如图9所示，由于加工制造及装配误差的影响，装配时的密封圈外圆锥面无法完全与阀座的内圆锥面完全吻合，这就导致密封圈一侧密封比压过大而侧密封比压不足产生渗漏，也加剧单侧密封面的磨损，增加开关扭矩。因此，本发明在密封圈10的内圆面与蝶板2的台阶面之间设置有平移间隙14，密封圈10的横截面呈内大外小的形状，密封圈10的横截面宽度为h，h值较小，容易变形适应阀座的内圆锥面。使密封圈10与蝶板2之间既能保证密封，又可以在关闭过程中，让密封圈10根据阀座7的位置而自动产生平移，使两个圆锥面自动对正。内大外小的结构，既保证密封圈有足够的强度，又能够在关闭力和介质力的作用下，产生合理的弹性形变，弥补因制造误差而产生的两圆锥面的尺寸差异。

本发明的密封圈可以自动找正，使密封圈与阀座之间实现均匀贴合状态，从而保证密封性能的稳定，保证磨损最小，摩擦力最小，驱动省力。

进一步的，如图10所示，本发明在底座73的底面的前端设置有倒角17，在阀体凸台6、阀体1的过渡位置设置有凹槽18，在凹槽填充有填料，填料的上表面设置为与倒角17的斜面配合的坡度斜面19。在坡度斜面19上堆焊不锈钢密封面。

本发明阀座增力密封原理：阀座7与阀体1之间通过坡度斜面19在紧固螺钉8的拉紧作用下，产生足够的密封比压，实现密封。为保证密封性能，防止锈蚀引起渗漏，在坡度斜面19上堆焊不锈钢密封面。阀座与阀体间既有硬度差，又有弹性，保证密封可靠。

本发明的优势在于：

1、双向密封可靠；密封蝶阀实现密封的关键在于密封副间的加工精度、表面光洁度、表面硬度和相互吻合度。在其余条件确定的情况下，如何保证在介质压力作用下，密封副一侧零部件产生弹性变形的时候，仍能保证密封副的高度吻合，就显得尤为重要。本发明的S形阀座，很好的解决了上述问题：密封补偿性更大，耐热温度更高，耐蚀性耐磨性更好，使用寿命更长。无论哪一侧承受介质压力，都可以使密封副(蝶板密封圈外圆锥面与阀座内圆锥密封面)在介质力作用下向有利密封的同一方向变形或移动，从而建立稳定的密封比压，实现良好的密封性能。

2、驱动力矩小；S形结构的设置，增加了阀座7的弹性变形范围，使阀座在沿着流道轴线方向具有可摆动的空间。所以在蝶板关闭时，在完成圆周接触后，其弹性既能够使密封副在低压差下既获得良好的密封比压，实现密封功能，又能够在蝶板继续关闭中，在蝶板的侧向推力下向后退，使密封面的摩擦扭矩减小，有利于开关操作。

3、纯金属硬密封，耐高温，耐腐蚀，耐磨损；本发明的阀体、蝶板由可耐425℃高温的WCB材料制造，其余零件材料根据介质温度不同可选用不同的配置。

4、结构简单，以特殊工装保证阀座和密封圈的尺寸、精度表面粗糙度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，包括阀体、蝶板、阀杆及阀座，在所述阀体内设置有流道，所述阀杆竖向设置并贯穿所述流道，所述蝶板设置在所述流道内并固定安装在所述阀杆上，其特征是，

在所述阀体上沿所述流道的内壁设置有环状的阀体凸台，所述阀座的本体呈环状并设置于所述阀体凸台的一侧；

所述阀座的横截面呈S形，所述阀座由上至下包括承压板、摆动连杆及底座，所述承压板与所述摆动连杆之间设置有第一压缩腔，所述摆动连杆与所述底座之间设置有第二压缩腔，所述底座通过紧固螺钉与所述阀体凸台固定连接；所述底座的后端面与所述阀体凸台的前侧面抵接，所述承压板与所述摆动连杆的后端面与所述阀体凸台的前侧面之间设置有摆动间隙；

所述蝶板的边缘设置有环状台阶面，在所述台阶面处安装有密封圈及压圈，所述压圈通过螺钉与所述蝶板连接，所述密封圈被夹紧于所述压圈及所述蝶板之间；所述密封圈具有锥状的外圆锥面，所述承压板的顶面呈与所述密封圈的外圆锥面配合的内圆锥面状。

2.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，所述密封圈的内圆面与所述蝶板的台阶面之间设置有平移间隙。

3.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，在所述密封圈与所述蝶板之间设置有密封垫圈。

4.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，在所述承压板的内圆锥面上加工有耐蚀材料层。

5.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，所述密封圈的横截面呈内大外小的形状。

6.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，在所述底座的底面的前端设置有倒角，在所述阀体凸台、阀体的过渡位置设置有凹槽，在所述凹槽填充有填料，所述填料的上表面设置为与所述倒角的斜面配合的坡度斜面。

7.根据权利要求6所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，在所述坡度斜面上堆焊有不锈钢密封面。

8.根据权利要求1所述的一种双向纯金属密封三偏心蝶阀，其特征是，所述阀杆的上端穿过上轴套与涡轮装置连接，在所述阀杆与所述上轴套之间由下至上依次设置有填料、填料压盖、传动支架；所述阀杆的下端转动设置于下轴套内，在所述下轴套的底部设置有端盖。

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