CN219102052U - 一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀 - Google Patents

Abstract

一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，包括阀体、加长颈阀盖、底盖，阀轴贯穿安装在阀体内，所述阀轴上安装有蝶板，阀体顶部形成中道孔，所述加长颈阀盖下部与阀体顶部通过螺栓紧密连接，在垂直于阀体流道中心线的平面上，沿阀体内壁加工有U型定位槽，定位槽下部分为半圆形，上部分为直线型且槽口直通中道孔，所述定位槽沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构，所述定位槽的右侧面垂直，其左侧面与右侧面呈定位夹角a，定位槽内安装有阀座，阀座沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构且与所述定位槽匹配，本实用新型所述蝶阀具有密封性能佳、动态稳定性强、在线维修效率高等优点。

Description

一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀

技术领域

本实用新型涉及一种液化石油天然气LNG超低温阀门技术领域，具体涉及一种非常易于在线维修的四偏心双向硬密封超低温蝶阀。

背景技术

蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭或调节介质流量的一种阀门。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、迅速，并且还可以同时具有良好的流量调节功能和关闭密封特性，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。蝶阀的卓越性能与其自身不断地偏心、演变、发展密切相关，为满足各种工况要求、蝶阀先后经历了从同心向单偏心、双偏心、三偏心、四偏心等多偏心的演变。

四偏心双向金属硬蝶阀作为阀门最新科技的结晶、扬各种阀门之长、避各种阀门之短，其最大压力等级可以到达 2500 磅级、耐温低至 -196 ℃、高达 800 ℃、密封达到 0泄漏、调控比高达 100:1 以上。标准口径可以做到DN6000、而且对夹、凸耳、法兰、环接、对接焊各种结构长度等都可以对应，更由于材料选择余地很大，高低温及各种酸、碱等腐蚀性介质也都能对应自如。因此，四偏心金属硬密封超低温蝶阀密封性能更加优良，尤其适用于易燃易爆等超低温介质，优良的密封性能能够保证双向零泄漏，有效降低事故的发生。

随着国家煤改气计划的实施，LNG液化天然气作为一种新兴的清洁、高效能源迅速崛起，液化天然气储运装备国产化的展开，市场规模急剧增大，使得LNG等低温工况的阀门需求大增，低温蝶阀需求也越来越大，要求也越来越高。LNG储运管道上的低温蝶阀，为了避开传统法兰连接低温蝶阀存在的泄漏点，一般采用焊接连接方式，并且考虑到现场维护、检修的方便一般要求低温蝶阀可在线维修。

目前，国内外超低温蝶阀，主要是侧装式和上装式两种结构，但这两种结构都存在着在线实际拆装、维修、更换都非常困难的弊端，其在线维修的可靠性不不强，意义性不大。

侧装式的低温蝶阀采用侧开窗式的侧装阀盖结构，通过侧面检修窗实现阀门的在线维修，打开侧面阀盖，通过侧面检检修孔在线检修蝶阀密封副或更换阀座、密封圈等。然而此种结构的阀门检修空间受限，当阀内件损坏较为严重或者阀门口径较小时，特别是DN500以下中小口径的低温蝶阀，由于维修操作空间的不足及阀内腔结构的限制，在现场的维护、检修工作实际上并不容易开展。而大口径的蝶阀，工人若在阀门外，很难够着拆卸或装配整圈的紧固件和密封件；工人若进入阀门内，因天然气等易燃易爆有害残留介质，工人操作非常危险。检修一台侧装式低温蝶阀或更换其备品备件，需要大量的时间和精力，导致系统停车时间久，最终造成巨大成本浪费。密封阀座大多采用整体式，不利于加工与后期的维修工作，从而降低了阀门运行的可靠性及维修性。（见图16）

上装式的超低温蝶阀采用上装阀盖式结构，通过上面检修窗实现阀门的在线维修，打开上面加长颈阀盖，取出阀门内件，即可在线检修密封圈。上装式低温蝶阀的阀座分为堆焊固定式和活动可拆卸式。但是，目前无论哪一种阀座的上装式结构的蝶阀，阀门内件取出和操作都很困难，实际操作并不理想。首先，如果蝶阀的阀座为固定堆焊式，因密封圈与阀座水平对中贴合密封在一起的，从垂直方向上，因阀座卡阻并不能直接取出阀轴、蝶板和密封圈等内件，需要旋转阀轴和蝶板180°后方可能取出，实际此结构的限制卡阻太多，取出非常困维；堆焊式阀座若损坏后，不能实现在线维修，也达不到在线维修的目的。（见图17）

其次，如果阀座为活动可拆卸式，阀座一般沿阀体流道中心线，用螺钉或卡环固定在阀体流道环形凹台面内；因此，与侧装式结构蝶阀类似，由于维修操作空间的不足及阀内腔结构的限制，在现场通过阀体上端较小的检修口，先沿流道中心线水平方向先拆掉螺钉、阀座或卡环，再垂直从阀门上端口取出，理论上可行，实际操作起来非常困难。所以，常规的上装式蝶阀，在线维修非常困维，费时费力，阀门的可靠性不强，在线维修性意义不大。（见图18）。

综上所述，目前市场上，所有普通的侧装式或上装式三偏心低温蝶阀，都实际存在在线维修、更换困难的缺点。侧装式蝶阀，当现场需要维护检修时，从侧面检修仓安装或拆卸密封件，要么检修空间狭小，要么操作非常困难，实际上很难实现在线维修。普通上装式蝶阀，当现场需要维护检修时，需要先转动阀杆，将蝶板转到至靠近维修通道的另一侧，使蝶板与阀座分离不构成干涉，才能将阀杆和蝶板从内腔中取出，操作非常不方便；若要从中道孔取出活动结构的阀座，需要先拆卸腔体内侧面圆周上的螺钉或卡环等连接件，实际操作困难，实际上也很难实现在线维修。也就是说现有的阀门普遍存在效率低、三偏心密封性能差、使用寿命短，稳定可靠性低。LNG低温蝶阀一旦密封出现问题，检修周期较长，导致系统停车时间久，最终造成巨大成本浪费。

鉴于普通侧装式和上装式三偏心低温蝶阀的以上缺点，亟需发明一种真正实现在线维修简单快捷、省时省力、密封性能稳定可靠、双向密封零泄漏的LNG超低温蝶阀。

发明内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，包括阀体、加长颈阀盖、底盖，阀体内形成流道，阀轴贯穿安装在阀体内，所述阀轴上安装有蝶板，阀体两端为流道的入口和出口，阀体顶部形成中道孔，所述加长颈阀盖下部与阀体顶部通过螺栓紧密连接，阀体底部为一圆形法兰孔，阀体底部与底盖通过螺钉连接，在垂直于阀体流道中心线的平面上，沿阀体内壁加工有 U型定位槽，定位槽下部分为半圆形，上部分为直线型且槽口直通中道孔，所述定位槽沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构，所述定位槽的右侧面垂直，其左侧面与右侧面呈定位夹角a，所述定位槽内安装有阀座，所述阀座沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构且与所述定位槽匹配。

较佳的，所述蝶板上形成两级台阶，第一级台阶所对应的凸台安装有压圈，第二级台阶对应的凸台安装有密封圈，所述压圈密封紧套在第一级台阶的凸台外周，所述密封圈活动可拆卸的安装在第二级台阶的凸台外周，压圈与蝶板配合左右压紧所述密封圈，密封圈内径与蝶板上的安装该密封圈的凸台外径之间具有一间隙使得密封圈可以上下活动。

较佳的，所述定位槽的右侧面有一环形凹槽，所述环形凹槽与阀座的右侧面对应，所述环形凹槽内安装有阀座垫片。

较佳的，所述阀体顶部设置法兰并形成所述中道孔，中道孔呈椭圆形。

较佳的，阀轴中心线与密封圈平面垂直距离形成第一个偏心E1；阀轴中心线与阀体流道中心线的距离形成第二个偏心E2；密封副的斜置椭圆锥的锥顶与阀体流道中心线的距离形成第三个偏心E3。

较佳的，密封副的斜置椭圆锥面沿阀体流道中心线横切后的剖面，其上下锥线与锥体轴线的两个夹角为α、β，α、β为变量值，且α≠β，上下锥角α和β与锥体轴线形成一个椭圆锥体，沿锥体轴线斜切后，阀座和密封圈的密封面彼此形成正圆几何密封形状。

较佳的，所述加长颈阀盖上段的填料函内设置有填料，填料顶端设置有压套与压盖，压盖的下端为球型面，压套的上端面为与压盖配合的球型面，压盖下端面压在压套球型面上，压盖与压套处于动态滑动自对中状态，压盖通过蝶簧和螺栓组件压紧在加长颈阀盖顶部的法兰端面上，压紧的蝶簧通过压套施加填料一个相对稳定且动态的载荷能使填料处于恒定的密封状态。

较佳的，阀轴的轴头直径小于中间段直径，压套压紧轴头与中间段的连接处。

较佳的，所述蝶阀还包括下轴套和上轴套，所述阀体下端形成阀体轴孔，阀盖下端向下凸出形成凸缘，所述阀盖的凸缘贯穿形成阀盖轴孔，所述下轴套置于阀体轴孔内，上轴套置于阀盖轴孔内。

较佳的，定位槽左侧面与右侧面定位夹角a小于30°。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型所述的易于在线维修的四偏心金属硬密封超低温蝶阀具有密封性能佳、动态稳定性强、在线维修效率高、阀门使用寿命长、双向密封零泄漏等优点；优良的综合性能确保其能满足低温（-196℃）介质的切断或调节要求，并能确保在线的维修、维护和更换的快捷、方便地完成，省时省力、减少系统停机时间，增加企业的生产效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

附图1为本实用新型所述蝶阀正视剖面结构示意图；

附图2为为图1中蝶阀的右侧外形图；

附图3为所述蝶阀的阀体的正视剖面图；

附图4为图3中沿着A-A方向的剖视图；

附图5为所述阀座剖视图；

附图6为所述阀座左视外形图；

附图7为阀体与阀座装配后正视剖面结构示意图；

附图8为图7中阀体与阀座装配后剖面结构示意图，剖切位置与图3相同；

附图9为本实用新型所述蝶阀在线维修时内件整体拆装示意图；

附图10为图3中B处放大图；

附图11为图7中C处放大图；

附图12为本实用新型所述蝶阀俯视方向的剖视图；

附图13显示发明所述蝶阀填料函部分的结构；

附图14显示发明所述蝶阀浮动密封处的结构；

附图15为将所述阀体内件剖视后的俯视图。

附图16显示现有技术中侧装式低温蝶阀在线维修示意图；

附图17显示现有技术中上装式固定阀座低温蝶阀在线维修示意图；

附图18显示现有技术中上装式活动阀座低温蝶阀在线维修示意图。

附图标记：

1、螺钉；2、底盖；3、对开卡环；4、垫片；5、下轴套；6、阀体；7、密封圈；8、压圈；9、压圈螺钉；10、蝶板；11、阀轴；12、平键；13、锁定螺钉；14、阀座；15、阀座垫片；16、吊环；17、上轴套；18、中法兰垫片；19、中法兰螺栓；20、加长颈阀盖；21、滴水盘；22、填料隔环；23、填料；24、压套；25、压盖；26、蝶簧；27、双头螺栓；28、螺母；29、支架；30、定位槽；31、中道孔；32、垫片凹槽；33、凸缘。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

下面将结合说明书附图对本实用新型做进一步描述。

本实用新型提供如下技术方案：

参照附图1~15所示，本实用新型公开了一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，包括阀体6、加长颈阀盖20、底盖2、阀轴11，阀体6内形成流道，阀轴11贯穿安装在阀体6内，所述阀轴11上安装有蝶板10，如图1所示，阀体6左右两端为流道的入口和出口，阀体6顶部形成中道孔31，所述中道孔31与阀体6内部空间连通，所述加长颈阀盖20安装在阀体6上部，加长颈阀盖20中心设置轴孔，阀轴11伸入所述轴孔内且顶部穿出加长颈阀盖20与一动力源连接。所述阀轴11的动力源可以是手动式手轮、蜗轮蜗杆、气缸、电机等。所述加长颈阀盖20下部与阀体6顶部通过螺栓紧密连接，阀体6底部为一圆形法兰孔，阀体6底部与底盖2通过螺钉1连接，在垂直于阀体6流道中心线的平面上，沿阀体6内壁加工有 U型定位槽30，如图3、4所示，所述定位槽30下部分为半圆形，上部分为直线型且槽口直通中道孔31，所述定位槽30沿阀体6流道中心线与阀轴11中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构，所述定位槽30的右侧面垂直，其左侧面与右侧面呈定位夹角a，所述定位槽30内安装有阀座14，所述阀座14沿阀体6流道中心线与阀轴11中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构且与所述定位槽30匹配。在本实施例中，所述定位槽30的形状与所述阀体6的轮廓外形相似，实际实施时，不论所述阀体6的轮廓外形如何，所述定位槽30的形状均应包括半圆形的下部分以及直线型的上部分。如图5、6所示，所述阀体6的形状与定位槽30的形状相匹配，也包括一个呈半圆形的下部分以及一个呈直线型的上部分。

本实用新型中低温蝶阀的检修仓的位置布置在中道孔处，可以实现上装式结构，所有内件均可以直接从中道孔处安装或者维修。阀体中道孔与维修盖都采用椭圆形结构，通过螺栓螺母连接固定，中间通过金属缠绕垫密封，保证其外密封零泄漏。

参考附图1、12、15，所述蝶板10的外周形成两级台阶，第一级台阶所对应的凸台安装有压圈8，第二级台阶对应的凸台安装有密封圈7，所述压圈8密封紧套在第一级台阶的凸台外周，所述密封圈7活动可拆卸的安装在第二级台阶的凸台外周，压圈8与蝶板10配合左右压紧所述密封圈7，密封圈7内径与蝶板10上安装该密封圈7的凸台外径之间具有一间隙使得密封圈7可以上下活动。在本实施例中，所述压圈8通过压圈螺钉9与蝶板10的凸台连接。所述密封圈是7被压圈7和压圈螺钉9浮动式地固定在蝶板10的凸台面上。浮动式密封圈外径与阀座内径之间椭圆锥面的正圆密封结构是自适应调整对中的密封副结构，浮动式自调整对中的密封副可以随时弥补密封圈与阀座安装时累积的位置公差，使得密封副之间能够紧密接触，实现双向零泄漏的密封效果。金属密封圈与楔式阀座构成的硬对硬双向零泄漏密封系统，可以现场拆卸、维修和更换，无需返厂维修，可在最短时间内解决问题。

所述蝶阀的阀盖采用加长阀颈结构设计，下端法兰为椭圆形，与阀体法兰通过螺栓连接构成阀门腔体，两者之间通过缠绕式垫片实现密封。阀盖上部的阀颈加长，阀颈下端可以包覆保温材料；填料组件位于加长颈阀盖20的上端，远离阀腔，保证填料温度在0度以上，提升了填料密封的可靠性。加长颈阀盖20中部设有滴水盘，由不锈钢材料制成，表面涂设有防锈漆，滴水盘可以防止冷凝水或雨水直接下流至第一螺栓的连接处，保护第一螺栓不受冻结或和腐蚀；还能对阀体内低温介质冷能上传起到阻隔作用。

所述定位槽30的右侧面有一环形的垫片凹槽32，所述垫片凹槽32与阀座14的右侧端面位置对应，所述垫片凹槽32内安装有阀座垫片15。所述加长颈阀盖20上段的填料函内设置有填料23，填料23顶端设置有压套24与压盖25，压盖25的下端为球型面，压套24的上端面为与压盖25配合的球型面，压盖25下端面压在球型面上，压盖25与压套24处于动态滑动自对中状态，压盖25通过蝶簧26和螺栓组件压紧在加长颈阀盖20顶部的法兰端面上，压紧的蝶簧26通过压套24施加填料23一个相对稳定且动态的载荷能使填料23处于恒定的密封状态。

所述蝶阀还包括下轴套5和上轴套17，所述阀体6下端形成阀体轴孔，阀盖下端向下凸出形成凸缘33，所述阀盖的凸缘33贯穿形成阀盖轴孔，所述下轴套5置于阀体轴孔内，上轴套17置于阀盖轴孔内，上轴套17压紧阀座14顶面。所述阀轴11的底端伸入下轴套5内，阀轴11的中部穿过所述上轴套17并穿出所述加长颈阀盖20。

本实用新型所述蝶阀的密封结构为四偏心金属硬对硬密封结构，具体的：

参考附图12，阀轴11中心线与密封圈7的平面垂直距离形成第一个偏心E1。此偏心E1保证阀杆不经过密封圈，使密封圈7成为一个连续完整的密封环。蝶板10轴孔（或阀轴）中心线与阀体流道中心线的距离形成第二个偏心E2。此偏心E2使阀轴中心偏离蝶板10中心一侧，保证蝶板10启闭过程中，密封圈7与阀座无干涉和摩擦作用。密封副的斜置椭圆锥，锥顶与阀体流道中心线的距离形成第三个偏心E3。此偏心E3使密封副的密封椭圆锥中心线与流道中心线形成一偏心夹角，密封圈7与阀座14形成凸轮效应。蝶阀启闭过程中，蝶板开启瞬间，密封即脱离，关闭瞬间，密封即接触，密封圈与阀座无干涉和摩擦作用。密封副的斜置椭圆锥面，沿阀体流道中心线横切后的剖面，其上下锥线与锥体轴线的两个夹角，不是一个恒定的角度值，而是变量值，且α≠β。上下锥角α和β与锥体轴线形成一个椭圆锥体，沿锥体轴线斜切后，阀座和密封圈的密封面彼此形成正圆几何密封形状。相较于三偏心的椭圆几何密封形状，正圆几何密封流道面积更大，流通性能更好；圆周密封面的密封比压均匀，密封性能更好。蝶板旋转启闭过程中，密封副无任何干涉和摩擦现象，密封圈与阀座之间，开启即脱离，关闭即接触。本实用新型所述四偏心金属硬密封结构，阀门密封性能好，密封摩擦扭矩小，阀门流通能力更大，密副副互换性好，可长期满足双向的ANSI VI级密封等级。

下面将进一步的结合附图对本实用新型所述蝶阀做详细说明。具体的，该易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀主要由对接焊的阀体6、加长颈阀盖20、活动的楔式阀座14、蝶板10、阀轴11和密封圈7和传动机构等组成。所述传动机构可以是手轮、蜗轮蜗杆、电机、气缸等。所述传动机构与阀轴11连接带动所述阀轴11转动。

所述蝶阀的阀门腔体部分主要由阀体6、加长颈阀盖20、底盖2、中法兰垫片18、中法兰螺栓19、底盖垫片4和螺钉1组成。阀体6两端为流道的入口和出口，端口为对焊式坡口设计，便于与两端管道焊接连接，防止阀门的介质外漏。所述阀体6顶部设置法兰并形成所述中道孔31，中道孔31呈椭圆形。与加长颈阀盖20下部法兰通过螺栓紧密连接，中间布置一椭圆形密封垫片。阀体6底部为一圆形法兰孔，与底盖2和螺钉1、垫片4紧密连接。垂直于阀体6流道中心线的平面上，沿阀体6内壁加工有 U型定位槽30，定位槽30下部分为半圆形，上部分为直线型且槽口直通中道孔31上端面，沿阀体6流道中心线与阀轴11中心线相交平面剖切后截面视图，阀座的定位槽30为楔式结构，右侧面垂直，左侧面与右侧面呈定位夹角a。较佳的，定位槽30左侧面与右侧面定位夹角a小于30°。定位槽30的右侧面有一环形凸面，环形凸面中间加工有环形的垫片凹槽32（见图3，图4）。加长颈阀盖20中部焊接有滴水盘21。

蝶阀的蝶板密封件部分主要由蝶板10、密封圈7、压圈8和螺钉1等组成。密封圈7和垫片4通过压圈8和螺钉1螺纹连接固定在蝶板10上且保持密封状态。蝶板密封件部分可以整体从阀体6腔体中道孔31取出后维修或更换。蝶板10与阀轴11通过平键12连接，随阀轴11一起转动，从而实现蝶阀的启闭或调节功能。平键12保证阀蝶板10和阀轴11之间是活动式刚性连接，只需拧下锁定螺钉13，阀轴11即可以从蝶板轴孔中取出。

蝶阀的活动阀座部分主要由楔式阀座14、阀座垫片15和吊环16组成。楔式阀座14内孔密封面为椭圆锥经斜切后得到的正圆形密封几何形状，与蝶板10上的密封圈7的外径密封面组成密封副；阀座14外沿下部分为半圆形，上部分为矩型，整体外沿为U型；阀座14侧面为楔式结构，两侧面夹角为a（见图5，图6）。阀座14的上端有设有吊环16，两者通过螺纹相连，通过吊环16可以直接从阀座定位槽内垂直起吊或安装阀座14。阀座垫片15置于阀体6内的环型凸面的环型凹槽内。安装U型楔式阀座14时，先把阀座垫片15放入环型凹槽内，然后起吊阀座14，从阀体中道孔31沿阀体6内壁的U型楔式定位槽插入，直到阀座14与垫片4压紧并保持密封状态。定位槽30与阀座14的楔角a相等，U型楔式阀座14外缘与阀体U型楔式定位槽完全对应吻合，一旦插入压紧定位后，除了可以向上移动，其它方向完全定位。阀座14到达最终位置后，最后依靠阀盖上的上轴套17压住上端，防止其向上移动，保持阀座14处于完全定位密封状态。

本实用新型通过在阀体6的内壁加工与中道孔连通的 U型楔式定位槽30，并对应的设置U型楔式阀座14，所述的阀座14的外缘与阀体U型楔式定位槽30完全对应吻合，当所述阀门需要检修时，可以在线拆卸所述加长颈阀盖后直接进行检修，具体的，密封圈7、压圈8、蝶板10、阀轴11、阀座15可以作为一个整体一体的自所述中道口中取出后进行维修，不会像现有的上装式阀座的阀门内件取出和操作都很困难的问题，垂直方向上，因阀座没有卡阻能快速方便的直接取出阀轴、蝶板和密封圈等内件，无需旋转阀轴和蝶板180°，更无须其他操作，进而实现方便、快捷的在线维修。除此之外，定位槽30与阀座14这种楔式、U型结构的设计能保证阀门正常工作时较佳的密封性能。在无向上外力作用下，所述阀座14能够的持续的压紧阀体6，在阀座14与定位槽30的配合下，一旦将阀座14插入压紧定位，除了可以向上移动，其它方向完全定位，使得阀座14与阀体6之间连接的稳定性更高，在方便拆卸的同时还进一步的提高了整体结构的稳定性，阀门长期开闭后不会对密封副造成磨损，确保了阀门所需的高密封性能。具体的，所述密封圈7和阀座14都为奥氏金属不锈钢。

蝶阀的驱动件部分主要由阀轴11、平键12、锁定螺钉13、下轴套5、定位上轴套17、填料隔环22、填料23、压套24、压盖25、碟簧26、双头螺栓27、螺母28和对开卡环3等组成。下轴套5置于阀体6下端轴孔内；上轴套17置于阀盖20下端凸缘33的轴孔内；填料隔环22、填料23置于阀盖20上端填料函内。阀轴11分别贯穿过填料23、填料隔环22、上轴套17、蝶板10、下轴套5的内孔后，阀轴11下端穿出阀体6下法兰端面，对开卡环3嵌入阀轴11下端的卡环槽内，最后底盖2内孔套住卡环外圆且上端凹面顶住阀轴11下端面，轴向定位后，此时阀轴11将不能上下窜动；上下两轴套内孔将阀轴11径向定位后，阀轴11只能绕轴中心线作旋转运动。阀轴11的轴头直径小于中间段直径，压套24压紧轴头与中间段的连接处。阀轴11中部的键槽与蝶板10上部轴孔的键槽互相通过平键12活动连接并径向定位，蝶板10和密封圈7等随阀轴11一起旋转运动，从而实现阀门的开关功能；阀轴11与蝶板10的上轴肩通过锁定螺钉13固定连接并轴向定位，保证蝶板10上的密封件与阀座处于密封位置，防止蝶板10上下窜位后影响密封性能。加长颈阀盖20上端内置有填料函，填料函内置有填料隔环22、填料23；压套24下端压紧填料23后，使填料23分别与阀轴11外径和填料函内孔保持密封状态，防止介质从压套24处泄漏。压盖25上端为球型面，压盖25下端面压在压套24球型面上；首先，压套24的球型面，压盖25与压套24处于动态滑动自对中状态，即使压盖25上的各个螺栓施加的载荷不同，但压盖25施加的载荷始终沿阀轴11中心向下，压套24不会发生轴孔中心线偏转，不会导致产生与阀轴11的咬合抱死现象。即使压盖25上的各个螺栓施加的载荷不同，球型面可以始终保证压套24与阀轴11的中心一致，压套24与填料23圆周的载荷均匀，填料23与阀轴11的密封比压均匀，不容易产生泄漏。压盖25用碟簧26、双头螺栓27和螺母28压紧连接固定在加长颈阀盖20上法兰端面上，压紧的碟簧26通过压套24施加于填料23一个相对稳定且动态的载荷，不管是温度变化还是长期使用，都能使填料23处于很好的密封状态。阀轴11轴头直径小于中间直径，压套24可以防止阀轴11被吹出。加长颈阀盖20顶端法兰与支架29通过螺栓连接，支架29上法兰可以安装连接各种执行机构，从而驱动阀轴11转动，实现蝶阀开关截断、流量调节的功能。

当所述阀门需要在线维修时，拆卸掉压盖螺栓，即可取出压盖压套；拆卸掉中法兰螺栓，即可取出加长颈阀盖；拆卸掉底盖、对开卡环和锁定螺钉，可从阀体中道口上面依次分别单独地取出阀轴、蝶板（包括密封圈和压圈）和楔式阀座；拆卸掉底盖、对开卡环，保持锁定螺钉，启用现场起吊设备，也可以从阀体内腔整体吊取或安装阀轴、蝶板、密封圈、压圈和楔式阀座等整个内件，以便检修和更换内部零配件。所有内件的主要的拆卸和安装，都是以轴孔中心垂直上下操作动作，检修操作不受阀体空间的任何限制，检修工作既简单又方便。吊出的内件使维修人员能更准确找出阀门的问题所在，所以大大缩短了停车检修的周期，也降低了检修和维护的成本，从而满足LNG液化天然气储运站工况的使用和维护。

阀座14、蝶板10、密封圈7、压圈8和阀轴11等阀芯内件，既可按密封时彼此的相对位置作为一个整体，沿阀体6的轴孔中心线和“U”型楔式定位槽方向直接从中道口插入或吊出；也可以按阀座14、蝶板10及上面的密封圈7和压圈8等合成的一个蝶板密封组件、阀轴依先后顺序插入安装，拆卸时顺序相反的原则进行维修更换操作。

因此，本实用新型这种“U”型的楔式阀座结构设计，安装与拆卸都非常简单方便直接，从根本上完全解决了所有侧装式和普通上装式低温蝶阀，密封圈和阀座拆装困难的难题。综合以上对本实用新型的描述可知，本实用新型所述的蝶阀具有以下优点：

（1）“U”型楔式阀座结构设计保证在线维修的高效性：

在无需从管道上切割拆卸阀体的前提下，“U”型楔式阀座和阀体内壁“U”型楔式定位槽的结构设计，拆装、维修和更换内件的操作简单、方便灵活、省时省力，从根本上保证了阀门内件在线拆装、维修和更换的高效性。

“U”型楔式阀座结构设计，从根本上解决了目前侧装式和普通上装式这两种常见低温蝶阀实际在线维修操作困难，费时费力，停机时间长、效率低下的弊端。

（2）四偏心硬密封结构保证低温蝶阀优异的双向密封性能：

采用四偏心金属硬对硬密封结构，密封副为正圆形几何形状，流通面积更大，蝶阀流通能力更强；圆周密封比压均匀，密封性能更好；四偏心的凸轮原理，阀门启闭过程中，密封副之间无摩擦干涉作用，扭矩更小；正圆形均匀密封比压和低扭矩，可达到双向等压零泄漏的密封性能。

（3）金属密封副满足并胜任LNG等低温下苛刻的工况环境：

密封圈和阀座都为奥氏金属不锈钢，可以胜任高低温、超高压、耐腐蚀、耐冲刷等各种极端苛刻的工况环境。浮动式自适应调节的密封圈，即使在低温变形情况下，密封副之间不会产生卡阻、干涉或抱死现象；LNG等低温（-196℃）介质下，阀门仍能保持优秀的密封性能，保证满足切断或调节要求。

（4）阀门可靠稳定的长寿命使用性能

LNG等低温介质工况，要求阀门密封性能可靠，并能长期稳定地使用运用。四偏心金属硬密封结构，保证低温蝶阀在LNG等低温工况长期稳定可靠运行；即便密封内件损坏后，“U”型楔式阀座结构，保证了蝶阀经过快速方便的维修维护后可以在最短时间内重新投入生产运行，缩短了机组的停机时间，提高了企业的生产效率，延长了阀门的使用寿命。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，包括阀体、加长颈阀盖、底盖，阀体内形成流道，阀轴贯穿安装在阀体内，所述阀轴上安装有蝶板，阀体两端为流道的入口和出口，阀体顶部形成中道孔，所述加长颈阀盖下部与阀体顶部通过螺栓紧密连接，阀体底部为一圆形法兰孔，阀体底部与底盖通过螺钉连接，其特征在于：在垂直于阀体流道中心线的平面上，沿阀体内壁加工有 U型定位槽，定位槽下部分为半圆形，上部分为直线型且槽口直通中道孔，所述定位槽沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构，所述定位槽的右侧面垂直，其左侧面与右侧面呈定位夹角a，所述定位槽内安装有阀座，所述阀座沿阀体流道中心线与阀轴中心线相交所在的平面剖切后的截面为楔式结构且与所述定位槽匹配。

2.根据权利要求1所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：所述蝶板上形成两级台阶，第一级台阶所对应的凸台安装有压圈，第二级台阶对应的凸台安装有密封圈，所述压圈密封紧套在第一级台阶的凸台外周，所述密封圈活动可拆卸的安装在第二级台阶的凸台外周，压圈与蝶板配合左右压紧所述密封圈，密封圈内径与蝶板上的安装该密封圈的凸台外径之间具有一间隙使得密封圈可以上下活动。

3.根据权利要求1所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：所述定位槽的右侧面有一环形凹槽，所述环形凹槽与阀座的右侧面对应，所述环形凹槽内安装有阀座垫片。

4.根据权利要求1所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：所述阀体顶部设置法兰并形成所述中道孔，中道孔呈椭圆形。

5.根据权利要求1所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：阀轴中心线与密封圈平面垂直距离形成第一个偏心E1；阀轴中心线与阀体流道中心线的距离形成第二个偏心E2；密封副的斜置椭圆锥的锥顶与阀体流道中心线的距离形成第三个偏心E3。

6.根据权利要求5所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：密封副的斜置椭圆锥面沿阀体流道中心线横切后的剖面，其上下锥线与锥体轴线的两个夹角为α、β，α、β为变量值，且α≠β，上下锥角α和β与锥体轴线形成一个椭圆锥体，沿锥体轴线斜切后，阀座和密封圈的密封面彼此形成正圆几何密封形状。

7.根据权利要求1或2所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：所述加长颈阀盖上段的填料函内设置有填料，填料顶端设置有压套与压盖，压盖的下端为球型面，压套的上端面为与压盖配合的球型面，压盖下端面压在压套球型面上，压盖与压套处于动态滑动自对中状态，压盖通过蝶簧和螺栓组件压紧在加长颈阀盖顶部的法兰端面上，压紧的蝶簧通过压套施加填料一个相对稳定且动态的载荷能使填料处于恒定的密封状态。

8.根据权利要求1或2所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：阀轴的轴头直径小于中间段直径，压套压紧轴头与中间段的连接处。

9.根据权利要求1或2所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：所述蝶阀还包括下轴套和上轴套，所述阀体下端形成阀体轴孔，阀盖下端向下凸出形成凸缘，所述阀盖的凸缘贯穿形成阀盖轴孔，所述下轴套置于阀体轴孔内，上轴套置于阀盖轴孔内。

10.根据权利要求1或2所述的易于在线维修的四偏心硬密封超低温蝶阀，其特征在于：定位槽左侧面与右侧面定位夹角a小于30°。

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