CN2440135Y - 控制流体流量和压力的阀门 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种为工业和民用管道提供密封的可控制流体流量和压力的阀门,其中上阀杆的下端与蝶板配合处为斜面结构,蝶板上相应的配合斜孔与阀杆斜面间有一定间隙,阀门上还一个固定在阀体上的导向筒,其内有径向旋转角度为90°的螺旋形凹槽,螺杆与上阀杆通过装入凹槽的导向销钉连接。通过阀杆斜面对蝶板施加压力,实现了蝶板与阀座间良好的密封,还保证了蝶板的无磨损偏心旋转,提高了蝶板和阀座的使用寿命,大幅度降低了阀门的开关力矩。

Description

控制流体流量和压力的阀门

本实用新型涉及一种为工业和民用管道提供密封的可控制流体流量和压力的阀门。

阀门在管道上的主要作用是截断和调节流体流量，目前使用最多的是传统的阀门结构：由楔形或圆锥形的阀瓣作直线运动，与固定的阀座贴紧而达到密封的目的。60年代初在德国取得专利的“偏心斜置圆锥形阀座的密封系统”(The Inclined Conic SeatSeal System)中，其结构是阀杆带动蝶板从开启至关闭作90°旋转，旋转轴在阀门的轴向和径向都有偏心，利用蝶板和阀座的圆锥形接触面达到密封。这就是统称为”高性能蝶阀(HighPerformance Butterfly Valve)的阀门结构，用来取代传统的闸阀、截止阀。这种高性能蝶阀一般要在蝶板和阀座之间使用由非金属材料和特殊工艺制成的密封圈，以保持其良好的密封性能。开启这种阀门需要较大的力矩，要求增加蜗轮等传动装置以减轻手轮的作用力，但此时密封圈又难以承受较高的压力，容易被磨损，磨损后又必须停工拆开才能更换。另外，这种阀门在蝶板转动方向和介质流动方向一致即处于正流状态时，介质压力促使蝶板关闭并保持交换的密封，而在逆流状态即蝶板转动方向和介质流动方向相反时，介质压力则促使蝶板打开，此时就不利于密封，因此，阀门逆流状态的承压能力比正流状态小得多。

本实用新型的目的是提供一种可控制流体流量和压力的阀门，该阀门无论在正流或是逆流状态下均具有足够的压强，并且以较小的力矩作用于阀门手轮上即可实现对阀门的开关控制。

本实用新型的目的是这样实现的：可控制流体流量和压力的阀门包括手轮，与手轮相连的螺杆，上阀杆和下阀杆、阀座、阀体、蝶板及下端轴。其中上阀杆的下端与蝶板配合处为斜面结构，蝶板上相应配合部位的斜孔与阀杆斜面间形成一定间隙。该阀门还设置有一个与阀体固定为一体的导向筒，螺杆与上阀杆之间是分开的，两者通过导向销钉连接，在导向筒内有螺旋形的凹槽供导向销钉装入其内，螺旋形凹槽的径向旋转角度为约90°，该凹槽的下端有一较短的垂直形凹槽。

通过采用上阀杆与蝶板间的斜面配合结构，由阀杆斜面对蝶板施加压力以实现蝶板与阀座间良好的密封，这样就避免了在逆流状态下蝶板因压力不够而与阀座脱开的问题。同时阀门斜面还保证了蝶板的无磨损偏心旋转，从而提高了蝶板和阀座的使用寿命，同时大幅度降低了阀门的开关力矩。

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明：

附图1是本实用新型的结构示意图；

附图2是导向筒内壁上与导向销钉配合的凹槽的展开图；

附图3是下阀杆与下端轴的接触配合示意图；

附图4是上阀杆与蝶板的接触配合示意图；

附图5是本实用新型的一种实施例；天然气和炼气厂专用的低温阀门结构示意图。

请参阅图1：阀体以对夹、法兰、螺纹、焊接等方式与管道相连，手轮1带动固定的螺母，使螺杆2和阀杆4上下运动，在图2中，导向筒5与阀体7固定，螺杆2的上下运动使销钉2沿着螺旋形凹槽11滑动，使阀杆4在上下运动的同时由销钉3引导进行径向旋转，从而进一步带动蝶板8旋转90°，完成阀门从开启位置到关闭位置的移动，此时阀杆4沿凹槽11下端的一较短的垂直形凹槽继续向下运动，依靠阀杆斜面13的作用使蝶板8压向阀座6，完成阀门的关闭动作。

整个开关阀门的过程可分解为“旋转”和“压紧”两个步骤，“旋转”步骤是在蝶板完全脱离阀座的状态下进行的，阀门的开启和关闭力矩要比其他类型的阀门小得多，而密封面得压强是蝶板与阀座在“压紧”步骤时由阀杆的斜面通过销钉将蝶板推向阀座实现的，密封面得压强大小可以通过斜面的角度加以控制。

采用此结构的阀门中，蝶板8与阀座6之间可以为金属和金属直接接触，取消了传统阀门的密封圈。

在图4中，上阀杆4下端的阀杆斜面13为方形结构，蝶板8与之配合处为相应的的方形孔，这种结构比一般的销、键联结更便于阀杆的轴向运动，方孔与阀杆斜面13的配合有适当的间隙，使阀杆4在带动蝶板8旋转的同时，又可以沿轴向移动。如图3所示，下阀杆9与蝶板8间同样为方孔配合。

在阀杆斜面13和蝶板8、下阀杆9和下端轴10之间采用如图4和图3所示的销钉12接触配合的理由是减小摩擦。

在图1中，蝶板8的表面是半球面，其与圆锥形阀座6的接触面的设计可以利用“球面-圆锥面密封原理”，经优化设计程序计算出蝶板8的球面半径、阀座6圆锥密封面的圆锥角和圆半径、旋转中心的轴向偏心距等基本参数。通过对蝶板8和阀座6进行喷涂、堆焊等工序提高其表面硬度和耐磨性，同时通过适当的热处理工艺来达到二者的硬度匹配，同样，图2中销钉3和导向筒5的螺杆凹槽11、图3中下阀杆9与下端轴10、图4中销钉12与阀杆4下端的阀杆斜面13之间也都需要进行热处理，这些零件的表面硬化可以减少摩擦，还能够延长其使用寿命。

通过选择合适的材料，本实用新型可以用于比较宽泛的压力和温度范围，以及腐蚀性介质等苛刻的工作条件下，例如炼油工业的压力为10.0MPa、温度为450℃以上的加氢工艺装置，压力为10.0MPa、温度为-45℃以下的天然气储运设施等。附图5所示为依照本实用新型原理设计的专用于Pn10.0MPa、Dn600mm的低温阀门结构示意图，其中手轮1可以采用气动或电动阀门装置14代替，此外该低温阀门还包括导向筒5，蝶板8，填料密封15和绝热层托板16等。

Claims (4)

1、一种可控制流体流量和压力的阀门，包括手轮(1)，与手轮相连的螺杆(2)，上阀杆(4)和下阀杆(9)，阀座(6)，阀体(7)，蝶板(8)及下端轴(10)；其特征在于：上阀杆(4)的下端与蝶板(8)配合处为斜面结构，形成阀杆斜面(13)，蝶板上相应配合部位的斜孔与阀杆斜面(13)间有一定间隙，该阀门还包括一个导向筒(5)，导向筒(5)与阀体(7)固定在一起，螺杆(2)与上阀杆(4)通过导向销钉(3)连接，导向筒(5)内有螺旋形的凹槽(11)供销钉(3)装入其内，螺旋形凹槽的径向旋转角度约为90°，该凹槽(11)的下端有一较短的垂直形凹槽。

2、根据权利要求1所述的可控制流体流量和压力的阀门，其特征在于：所述上阀杆(4)下端的阀杆斜面(13)为方形结构，蝶板(8)与之配合处为相应的的方形斜孔，下阀杆(9)与蝶板(8)间同样为方孔配合。

3、根据权利要求1或2所述的可控制流体流量和压力的阀门，其特征在于：所述蝶板(8)与阀座(6)之间为金属和金属直接接触，没有密封圈。

4、根据权利要求1或2所述的可控制流体流量和压力的阀门，其特征在于：所述阀杆斜面(13)和蝶板(8)、下阀杆(9)和下端轴(10)之间均通过销钉(12)接触配合。

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