CN2418322Y - 用于平面旋转阀的组合密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于阀门技术领域。本组合密封装置由一个安装在阀口端部台阶圆10内的环状密封圈1和弹性体2组成,弹性体2位于密封圈1和阀口端部台阶圆10的底面10a之间,密封圈1的外缘是圆柱面,密封圈1的内缘是内圆柱面,密封圈1的下端面上有一个凹向密封圈上缘方向的圆环面5,该圆环面与密封圈内孔之间形成一个突出该圆环面的环形颈部6,密封圈1的上缘有一个环形突起7,密封圈1的外缘与阀口端部台阶圆内的内圆柱面10b滑动配合。本实用新型的密封性能受介质压力变化的影响很小,在介质压力很宽的变化范围内都能可靠密封阀口,使阀的使用范围扩大。同时,允许阀门带压驱动,有利于提高阀门工作的连续性和效率。

Description

用于平面旋转阀的组合密封装置

本实用新型属于阀门技术领域，涉及平面旋转阀密封结构的改进。

所谓平面旋转阀，是指由两块以上平板叠加在一起组成阀体，通过平板阀体的相对旋转来改变工位，实现多路控制的阀门。专利号为ZL 88 1 08122的中国发明专利“多功能集成阀”公开了一种用于水处理设备的多路阀，这种阀门可以实现多工位的切换。这种阀的启闭通过位于上阀盖和下阀盖之间的阀芯转动而实现。在上阀盖的下表面和下阀盖的上表面有很多阀口，阀口内有密封圈。为了防止密封圈在阀芯转动时受到损害，该专利在阀芯上的通孔内放置薄板条，企图将密封圈支撑住，但是往往是这些薄板条直接将密封圈切坏，使密封处泄露。由本实用新型的申请人提出的申请号为00206400.6、名称为“平面旋转多路阀”的实用新型专利已经克服了这个缺点，所采用的措施是使用一种内压自紧式密封圈代替原来的橡胶圈，既保证了阀处于工作位置时的可靠密封，又能使工位切换时启闭板运转灵活。但是，内压自紧式密封圈依靠阀口内的水压实现密封，因此，密封效果与水压相关，使用范围受到一定限制；另外，在阀门切换时需要将阀口的压力卸荷，自紧式密封圈的唇边回缩，不再压紧启闭板，才能使启闭板能灵活转动。就是说，这种密封结构不允许阀门带压切换工位。

本实用新型的目的是提供一种用于相对滑动的两个平面之间的液体密封装置，它既可实现阀的无压运转，也可实现阀的带压切换，其密封效果受水压变化的影响很小，可适用于更宽的介质压力范围。

本实用新型的技术方案是：一种用于平面旋转阀的组合密封装置，其特征在于，

(1)组合密封装置由一个安装在阀口端部台阶圆10内的环状密封圈1和弹性体2组成，弹性体2位于密封圈1和阀口端部台阶圆10的底面10a之间，

(2)密封圈1的外缘是圆柱面，密封圈1的内缘是内圆柱面，密封圈1的下端面上有一个凹向密封圈上缘方向的圆环面5，该圆环面与密封圈内孔之间形成一个突出该圆环面的环形颈部6，密封圈1的上缘有一个环形突起7，密封圈1的外缘与阀口端部台阶圆内的内圆柱面10b滑动配合，

(3)设阀口9的内径为d0，启闭板4上的启闭孔8的内径为d1，弹性体2的内径为d2，弹性体2的中径为d3，密封圈1的内径为D0，其外径为D，其上缘环形突起7最高点的直径为D1，密封圈1的环形颈部6的外径为D3，阀口端部台阶圆10的内径为D2，阀口端部台阶圆10的高度为W，密封圈1的总厚度为B，从密封圈下端圆环面5到上缘环形突起7最高点的厚度为H，密封圈1外缘的厚度为h，密封圈上缘环形突起7的高度为t，则组合密封装置的结构尺寸范围由下列公式决定：

D0=d0=d1

D3=d2=D0+(3～8)

D1=d3=d2+b

D=D2=D3+(1.2～1.4)b

H=h+t

H=1.5～5

B=H+(0.55～0.65)a

W=a+h+(0～0.3)

t=k*a+δ/2

N=W-B-t

t＜N＜a/2

式中：

b为弹性体的截面宽度，若弹性体为O形圈，则b取值为O形圈的截面直径d，

a为弹性体的厚度，若弹性体为O形圈，则a取值为O形圈的截面直径d，

δ为阀运转时，启闭板4与上阀座及下阀座3之间的总间隙，k为弹性体的压缩系数，以上各式中的长度单位为毫米，

(4)密封圈可以用聚四氟乙烯、石墨、尼龙材料制造，弹性体是使用橡胶、聚氨酯一类弹性好的橡塑材料制造的O形圈或者矩形圈。

本实用新型的优点是：密封性能受介质压力变化的影响很小，因此，在介质压力很宽的变化范围内都能可靠密封阀口，使阀的使用范围扩大。同时，允许阀门带压驱动，有利于提高阀门工作的连续性和效率。

附图说明。

图1是本实用新型组合密封装置中密封圈1的中心剖面图。

图2是弹性体2的中心剖面图。

图3是本实用新型安装到阀口、弹性体处在自由状态时的示意图。

图4是矩形截面弹性体2的中心剖面图。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1、2，本实用新型由密封圈1和弹性体2组成，安装到阀口后如图3所示。在阀门的上阀座或者下阀座3上有很多阀口9，在阀口9的端部有安放密封装置的台阶圆10，密封圈1和弹性体2安装在台阶圆10内。密封圈1是一个圆环，它的外缘是厚度为h的圆柱面。密封圈1的内缘是个内径为D0的内圆柱面，密封圈1的下端面上有一个凹向密封圈上缘方向的圆环面5，该圆环面与密封圈内孔之间形成一个突出该圆环面的环形颈部6，圆环面5与环形颈部6形成一个台阶。密封圈1的上缘有一个环形突起7，该突起的最高点处的直径为D1，环形突起7的高度、即从密封圈外缘的上端到环形突起7最高点的垂直距离为t。密封圈1的外缘与阀口端部台阶圆10内的内圆柱面10b滑动配合。密封圈1可以采用聚四氟乙烯或者具有相同的耐磨和润滑性能的材料制造。弹性体2是0形或者矩形橡胶圈/垫，它安放在密封圈1下缘的圆环面5和台阶圆10的底面10a之间。

当组合密封装置安放好以后，密封圈1受到弹性体2的变形产生的压力作用，环形突起7的顶部圆环与阀中的启闭板4紧密贴合，密封了启闭孔8。而弹性体2则保证了密封圈下缘与弹性体之间以及弹性体与台阶圆10的底面10a之间的密封。

图4给出一种矩形截面弹性体实施例的剖面图。

本密封装置中，密封圈1的环形突起7与启闭板4的光滑平直表面形成密封，是本密封装置的主要密封面。弹性体2与密封圈1的下端面上凹向密封圈上缘方向的圆环面5的接触面及弹性体2与阀口端部台阶圆10的底面10a的接触面为辅助静密封面。弹性体2为本密封装置提供密封压力，各密封面的密封比压大小取决于弹性体2的截面形状、截面尺寸及弹性体材料的弹性。本实用新型中取密封圈1的内径D0与启闭孔8的内径d1及阀口9的内径d0相等，一方面能防止介质压力对密封比压的影响，介质流向改变时不致削弱密封比压，另一方面，密封圈1的内径不应使介质流道缩小而形成节流。

弹性体2的内径d2等于密封圈1的环形颈部6的外径D3，即d2=D3=D0+(3～8)，使得密封装置结构紧凑，而且弹性体紧套在密封圈的环形颈部上，便于装配。密封圈1的环形颈部6的外径D3为密封圈1的内径D0加环形颈部6的壁厚的2倍，环形颈部6的壁厚可取1.5～4毫米。

弹性体2的中径d3等于密封圈1的环形突起7最高点的直径D1，即d3=D1，保证弹性体的弹力以最短的传递线路可靠传递到主密封面。

密封圈的外径D与台阶圆的内径D2的名义尺寸相等，取值应考虑弹性体受压后的变形量能有足够的容纳空间。尺寸公差为滑动配合，保证密封圈能沿台阶圆内壁自如运动。

密封圈1外缘的厚度h的取值以密封圈外缘不产生翘曲变形为条件，一般取1.5～5毫米。

密封圈的总厚度B=H+(0.55～0.65)a，式中后一项为环形颈部6的高度，取弹性体厚度的0.55～0.65倍是因为装配时，弹性体应能套在环形颈部上。弹性体受压密封圈向下运动要留有空间，而且要保证弹性体压缩变形后不嵌入预留空间而造成弹性体内圈局部挤压损坏。

阀口端部台阶圆10的深度W=a+h+(0～0.3)，是基于装配中在弹性体未受压缩时，密封圈即落入台阶圆孔内，不致形成密封圈与台阶圆偏心而增加安装难度。取值时增加0～0.3毫米可以降低加工精度要求。

密封圈上缘环形突起7的高度t值的大小决定着密封装置工作时弹性体的压缩量，最终决定着密封装置主、辅密封面的密封比压，其值与弹性材料的弹性有关，也与阀运转时启闭板4与上阀座及下阀座3之间的总间隙δ有关。

t＜N＜a/2是设计本实用新型的密封装置时的验算条件。下表给出8个具体的参数实例，表中长度单位为毫米。

	例1	例2	例3	例4	例5	例6	例7	例8
									d0、d1、D0	15	20	25	32	40	50	65	80
d2、D3	18	25	30	37.5	45	56	71	85
									d	3.55					5.3
d3、D1	21.55	28.55	33.55	41.05	48.55	61.3	76.3	90.3
									D、D2	27	34	39	46	54	70	85	100
h	1.6	1.7	1.9	2.4	2.5	2.8	3.2	3.8
									H	2.1	2.2	2.4	2.9	3.0	3.5	3.9	4.3
B	4.2	4.3	4.5	5.0	5.1	6.7	7.1	7.7
									W	5.3	5.4	5.6	6.1	6.2	8.2	8.6	9.2
t	0.5					0.7
									N	0.60					0.80
δ	0.030					0.035
									k	0.136					0.129

为了便于装配和进一步提高密封效果，还可以把密封圈1和弹性体2粘接或者复合成为一体。

经实验，使用本实用新型组合密封装置的平面旋转多路阀，当弹性体用O形橡胶圈、密封圈用聚四氟乙烯材料时，可以在0～0.60Mpa的介质压力范围内可靠使用。

Claims (2)

1、一种用于平面旋转阀的组合密封装置，其特征在于，

(1)组合密封装置由一个安装在阀口端部台阶圆[10]内的环状密封圈[1]和弹性体[2]组成，弹性体[2]位于密封圈[1]和阀口端部台阶圆[10]的底面[10a]之间，

(2)密封圈[1]的外缘是圆柱面，密封圈[1]的内缘是内圆柱面，密封圈[1]的下端面上有一个凹向密封圈上缘方向的圆环面[5]，该圆环面与密封圈内孔之间形成一个突出该圆环面的环形颈部[6]，密封圈[1]的上缘有一个环形突起[7]，密封圈[1]的外缘与阀口端部台阶圆内的内圆柱面[10b]滑动配合，

(3)设阀口[9]的内径为d0，启闭板[4]上的启闭孔[8]的内径为d1，弹性体[2]的内径为d2，弹性体[2]的中径为d3，密封圈[1]的内径为D0，其外径为D，其上缘环形突起[7]最高点的直径为D1，密封圈[1]的环形颈部[6]的外径为D3，阀口端部台阶圆[10]的内径为D2，阀口端部台阶圆[10]的高度为W，密封圈[1]的总厚度为B，从密封圈下端圆环面[5]到上缘环形突起[7]最高点的厚度为H，密封圈[1]外缘的厚度为h，密封圈上缘环形突起[7]的高度为t，则组合密封装置的结构尺寸范围由下列公式决定：

D0=d0=d1

D3=d2=D0+(3～8)

D1=d3=d2+b

D=D2=D3+(1.2～1.4)b

H=h+t

H=1.5～5

B=H+(0.55～0.65)a

W=a+h+(0～0.3)

t=k*a+δ/2

N=W-B-t

t＜N＜a/2

式中：

b为弹性体的截面宽度，若弹性体为O形圈，则b取值为O形圈的截面直径d，

a为弹性体的厚度，若弹性体为O形圈，则a取值为O形圈的截面直径d，

δ为阀运转时，启闭板[4]与上阀座及下阀座[3]之间的总间隙，k为弹性体的压缩系数，

以上各式中的长度单位为毫米，

(4)密封圈可以用聚四氟乙烯、石墨、尼龙材料制造，弹性体是使用橡胶、聚氨酯一类弹性好的橡塑材料制造的O形圈或者矩形圈。

2、根据权利要求1所述的组合密封装置，其特征在于，所说的密封圈[1]和弹性体[2]可以粘接或者复合成为一体。