CN85204475U - 撑开式阀门密封结构 - Google Patents

Abstract

闸阀、球阀、蝶阀采用撑开式密封结构。密封面无擦伤，启闭省力，寿命长、适应高温、高压介质。阀杆(1)下行，压迫弹性钢圈(18)撑开组合闸板或球体或蝶板(8)、(12)、向阀座贴紧，阀门关闭；阀杆(1)上行，弹性钢圈恢复，并带动组合闸板或球体或蝶板，离开阀座(13)，压力平衡。闸阀开启，阀杆继续上行；球阀、蝶阀开启，限位销(32)跟阀杆螺母按阀体上直角槽轨迹从(33)位置旋转90度到达(34)位置。

Description

在通用机械，通用阀门技术领域里，闸阀、球阀、蝶阀、旋塞阀一般都以直通的形式，在管路中对介质起开启、关闭或简单的流量调节作用。它们的共同优点是：介质流动阻力小、介质流动方向不受限制，闸阀还有结构长度短。启闭省力、球阀、蝶阀又有结构简单，重量轻，高度低和启闭时间短等优点。但是它们的密封件在启闭时，两密封面间都有相对滑动，在介质力的作用下，易产生擦伤，从而破坏密封性能，影响使用寿命。因此，国内外在密封件的材料性能和密封结构形式两方面作了大量的研究和革新。

例如：闸阀密封件使用堆焊耐摩擦、耐高温、耐腐蚀的硬质合金材料。使用弹性闸板、弹性阀座、弹性浮动阀座的结构。球阀、蝶阀的密封件采用尼龙、聚四氟乙稀，橡胶等软质密封材料，同时也采用弹性阀座、弹性浮动阀座等结构。这些新型材料和新型结构只能增强耐摩擦性能，增加密封力，而不能减少或消除摩擦。如果能使两密封件间不产生滑动及擦伤，那么将会大大提高阀门使用寿命，大大减轻启闭力。

根据沈阳阀门研究所一九八三年主编出版的《国外阀门结构设计参考图册——国外阀门专利选编》介绍：英国专利一九八○年三月五日公布的——撑开式闸阀，美国专利一九八二年二月九日公布的——进口密封平板闸阀及日本专利一九八一年九月一日公布的——阀门装置。这三项专利均属撑开式闸阀密封结构，它们的关闭过程是：当闸板在向下运行到和阀座同一轴芯线时，靠“V”形面结合的主、副闸板相对位置的改变，或楔块与两块平行闸板相对位置的改变，或四边形连杆机构的一对对称角之间距离的改变，使闸板总厚度变宽，向阀座密封面方向撑开，并贴紧阀座密封面，形成一定的密封力，以达到阀门基本在无摩擦的要求下截断介质的目的。同理它们的开启过程也是通过“V”形面。楔块和四边形连杆结构来使闸板的总厚度在阀杆带动闸板提升前先变窄，以便在基本无摩擦，闸板两边压力基本平衡的情况下，阀杆带动闸板向上运行，使流道里介质畅通，阀门开启。

本实用新型——撑开式阀门密封结构的目的：用更简单的撑开式结构代替现有技术中用“T”形面，楔块或四边形连杆机构的撑开式结构。运用这种新结构，不但能撑开现有技术已能撑开的闸阀，如果另外再加上一种将阀杆先提升，后旋转90度的启闭机构，还能撑开现有技术而未能撑开的球阀和蝶阀；还可以直接用这种启闭机构启闭旋塞阀。使这几种阀门在流道进出口压力基本平衡的情况下开启阀门，在密封面间基本无擦伤的情况下关闭阀门。

这种撑开式阀门密封结构，是把闸阀（图1、图2、图3、图4）的闸板和球阀（图5、图6）的球体，分别用左右两只对称并靠拢在一起的圆柱体和半球体（8）、（12）组合而成。在这个组合体中间结合处，加工一个和阀杆（1）作动配合并垂直流道中心线的通孔（A），再在孔（A）旋转90度处加工一个垂直孔（A）又垂直流道中心线的通孔（D）。球阀（图5、图6）孔（D）必须等于公称通径（Dg）。在孔（D）的中间处，根据阀门的公称压力、公称通径，介质温度加工一道或几道装置弹性钢圈的内圆槽。内圆槽的最大直径必须微大于弹性钢圈（18）的外径，内圆槽的宽度微大于弹性钢圈（18）的钢丝直径，每道内圆槽均配套一只独立的弹性钢圈（18）。钢圈的只数、钢圈的直径、钢丝的直径、钢丝的硬度、钢丝的耐腐蚀、耐高温性能必须和阀门的公称通径、公称压力、介质成份、介质温度相适应。钢圈共有两种：闸阀（图1、图2、图3、图4）用“C”型弹性钢圈（18A），球阀（图5、图6）用“O”型弹性钢圈（18B）。

“C”型弹性钢圈（18A）的开口处拉开后卡在闸阀（图1、图2、图3、图4）上阀杆（1）下端的斜孔（7）、（17）内。钢圈（18A）的下端用销子（16）固定在下阀杆（21）的弹性钢圈槽内。钢圈的左右两边，用销子（14）、（19）固定在组合闸板（8）、（12）的弹性钢圈内圆槽内。在闸阀（图1、图2、图3、图4）的阀杆（1）上装一根或二根两端开有和阀体（6）上导轨配合的导轨槽的轴（10），并用螺钉（11）固定，或用在两端开有导轨槽的长方形体的扁钢中间，钻一和阀杆（1）相配的通孔，套在阀杆（1）上，并用螺钉（11）固定，取代现有技术中闸板上导向槽的作用。阀门（图1、图2、图3、图4）的启闭方法和现有技术相同。

“O”型弹性钢圈（18B）用销子（14）、（19）固定在球阀（图5、图6）左右两只半球体（8）、（12）的弹性钢圈内圆槽内。上、下阀杆（1）、（21）分别插进孔（A）用端处的弹性钢圈槽卡住“O”型弹性钢圈（18B）。球阀（图5、图6）的启闭机构基本上和现有技术中明杆闸阀的启闭机构相同，只是在阀体（6）上开有一直角槽，阀杆（1）上装一根限位销（32），限位销（32）的两头伸进阀体（6）的直角槽内，当阀门启闭时，限位销（32）只能按直角槽的轨迹运行。

用“C”型或“O”型弹性钢圈（18A）或（18B）组合的闸板或球体（8）、（12）的总厚度或直径在自由状态时，一定要小于两阀座（9）、（13）之间的距离。

用这种撑开式阀门密封结构设计的闸阀（图1、图2、图3、图4）和球阀（图5、图6）的其它部位及零部件基本上同现有技术相同。

闸阀（图1、图2、图3、图4）的关闭过程是：

当组合闸板（8）、（12）在全开启位置时，操作者用手动或传动装置转动手轮，带动阀杆螺母转动，使阀杆（1）带动组合闸板（8）、（12）按照导轨槽轴（10）两端的导轨槽配合阀体（6）导轨的运动轨迹向下运行。当组合闸板（8）、（12）下边的下阀杆（图1、图2）的（21）或导流孔体（图3、图4）中（21）接触到阀体内腔底边时，组合闸板（8）、（12）向下的直线运动停止，这时组合闸板（8）、（12）的中心线到阀门流道的中心线之间，上阀杆（1）到下阀杆（21）之间还有一定的距离，当手轮继续旋转时，上阀杆（1）继续向下运行，这时上阀杆（1）到下阀杆（21）之间的距离缩短。“C”型弹性钢圈（18A）被上、下阀杆（1）、（21）压迫从圆形变成近似的椭圆形（26A），并撑开左右两块闸板（8）、（12），贴紧在两阀座（9）、（13）密封面上，形成密封，阀门关闭，这时销子从（14）、（19）位置运行到（15、（20）位置，组合闸板（8）、（12）的中心线正好和阀门流道中心线重合。

闸阀（图1、图2、图3、图4）的开启过程是：

当组合闸板（8）、（12）在关闭位置时，操作者用手动或传动装置作和关闭时旋转方向相反的旋向转动手轮，带动阀杆螺母转动，使阀杆（1）按照导轨槽轴（10）两端的导轨槽配合阀体（6）导轨的运动轨迹向上运行。上、下阀杆（1）、（21）之间的距离越来越长，作用在“C”型弹性钢圈（18A）上的压迫力越来越小。依靠上、下阀杆（1）、（21）之间拉长距离的力和弹性钢圈（18A）自身的弹性力，使被迫变形后的“C”型弹性钢圈（18A）从近似的椭圆形（26A）又恢复成原来的形状——圆形，并带动左右两块闸板（8）、（12）离开阀座（9）、（13）密封面向中间靠拢，组合闸板（8）、（12）恢复自由状态，销子从（15）、（20）位置恢复到（14）、（19）位置，两边压力平衡。当手轮继续旋转时，上阀杆（1）继续向上运行，并带动组合闸板（8）、（12）向上运行，当闸阀（图1、图2）中的组合闸板（8）、（12）完全离开阀门流道或闸阀（图3、图4）中的组合闸板（8）、（12）下边连接在下阀杆（21）上的导流孔体的中心线和阀门流道中心线重合时，阀门流道畅通，阀门全开启。

球阀（图5、图6）的关闭过程是：

当组合球体（8）、（12）在全开启位置时，操作者用手动或传动装置转动手轮（29），带动阀杆螺母（27）转动，阀杆（1）又带动组合球体（8）、（12）转动，因为限位销在（34）位置上已贴紧阀杆螺母（27）的底端面，所以阀杆（1）不能作向下的直线运动，只能跟贴紧阀杆螺母（27）底端面的限位销和阀杆螺母（27）一起按阀体（1）上直角槽的轨迹同时作旋转运动，当限位销从（34）位置旋转90度到（32）位置时。旋转运动被迫停止，这时组合球体（8）、（12）上孔（D）的中心线正好从和流道中心重合处即开启位置旋转90度，当手轮（29）继续旋转时，限位销从（32）位置离开阀杆螺母（27）底端面同阀杆（1）沿阀体上的直角槽轨迹向下向（33）位置作直线运动，这时阀杆（1）在孔（A）中向下运行，迫使“O”型弹性钢圈（18B）从圆形变成近似的椭圆形（26B），并撑开左右两只半球体（8）、（12），贴紧在两阀座（9）、（13）密封面上，形成密封，阀门关闭，这时销子从（14）、（19）位置运行到（15）、（20）位置。

球阀（图5、图6）的开启过程是：

当组合球体（8）、（12）在关闭位置时，操作者用手动或传动装置作和关闭时旋转方向相反的旋向转动手轮（29），带动阀杆螺母（27）转动，使阀杆（1）上的限位销从（34）位置按照阀体（1）上的直角槽轨迹向上向（32）位置运行，这时作用在“O”型弹性钢圈（18B）上的压迫力越来越小，依靠“O”型弹性钢圈（18B）自身的弹性力，使被迫变形后的“O”型弹性钢圈（18B）从近似的椭圆形（26B）又恢复成原来的形状——圆形，并带动左右两只半球体（8）、（12）离开阀座（9）、（13）密封面向中间靠拢，组合球体（8）、（12）恢复自由状态，销子从（15）、（20）位置恢复到（14）、（19）位置，组合球体（8）、（12）两边压力平衡，当手轮（29）继续旋转时，即限位销向上运行到靠紧阀杆螺母（27）底端面（32）位置时，阀杆无法再向上运行，这时阀杆螺母（27）和限位销及阀杆（1）同时旋转，阀杆又带动组合球体（8）、（12）旋转，而且是按照阀体（1）上直角槽的轨迹旋转。当限位销从（32）位置旋转90度后，到达（34）位置时，旋转被迫停止。这时组合球体（8）、（12）上孔（D）的中心线和流道中心线正好重合，阀门流道畅通，并能通过管道清洗塞，阀门全开启。

旋塞阀可直接运用球阀（图5、图6）的开启、关闭方法，将锥度塞体在关闭位置时先向上提升，待锥度塞体两边压力平衡时，再旋转一定的角度，使介质畅通，完成开启过程。将锥度塞体在开启位置，两边压力平衡时先旋转一定的角度，到关闭位置时，再向下运行到锥度塞体的外锥面与阀体的内锥面贴紧，形成密封时，完成关闭过程。

蝶阀可运用平行闸板（图2）中的组合闸板（8）、（12）结构来设计用“o”型弹性钢圈撑开式组合蝶板结构的蝶阀，但是平行组合闸板（8）、（12）是由两块对称的圆柱体组成，呈平面密封状态，而组合蝶板是由两块带倒角即带锥度密封面的圆柱体组成，呈锥度密封状态，并且可以直接运用球阀（图5、图6）的启闭方法及机构。

在现有技术中，闸阀虽已有和本实用新型提出的撑开式阀门密封结构功能相似的撑开式组合闸板结构，如英国、美国、日本在八十年代初申请的有“V”形面、楔块、四边形连杆机构的三项具有代表性的专利，但与本实用新型“C”型弹性钢圈撑开方法相比较：本实用新型具有结构简单、制造精度低、制造容易、节省材料、节省工时、启闭省力和更容易在国内外现有闸阀结构中实施运用等优点。

在现有技术中对球阀、蝶阀、旋塞阀还没有撑开式结构，但是这些阀门比截止阀、闸阀等通用截断阀门有很多优点，因为用现有技术很难制造耐高温、高压、耐腐蚀的球阀、蝶阀、旋塞阀。即使能够制造的话，制造精度也很高，密封面间有擦伤，关闭力大，使用寿命也短，因此，严重限制了球阀、蝶阀、旋塞阀使用的深度和广度，限制了这些阀门的使用范围，用本实用新型提出的“o”型弹性钢圈撑开组合球体、组合蝶板以及改用将组合球体、组合蝶板、锥度塞体先提升后旋转的启闭方法，能很容易地制造出耐高温、高压、耐腐蚀的球阀、蝶阀、旋塞阀，而且制造精度低、制造容易、启闭省力、使用寿命长，可以大幅度地扩大这些阀门的使用范围。

附图说明：

图1：楔式明杆闸阀密封结构；

图2：平板明杆闸阀密封结构；

图3：带导流孔的楔式明杆闸阀密封结构；

图4：带导流孔的平板明杆闸阀密封结构；

图5：球体密封结构球阀；

图6：圆柱体密封结构“球阀”。

注：图6是在图5球体最大直径范围内将球体改成带锥度密封面的圆柱体。因为不需要加工球体，所以更容易制造，改成锥度密封性能更好。

附图标记说明：

（1）上阀杆、（2）阀杆填料、（3）阀杆填料垫圈、（4）压盖、（5）金属垫圈、（6）阀体、（7）在自由状态时卡簧左斜孔的位置、（8）在自由状态时左闸板或左球体的位置、（9）左阀座、（10）导向槽轴、（11）支头螺钉、（12）在自由状态时右闸板或右球体的位置、（13）右阀座、（14）在自由状态时左闸板或左球体上销子的位置、（15）在阀门关闭时左闸板或左球体上销子的位置、（16）下阀杆销子、（17）在自由状态时卡簧右斜孔的位置、（18A）在自由状态时“C”型弹性钢圈的位置、（18B）在自由状态时“o”型弹性钢圈的位置、（19）在自由状态时右闸板或右球体上销子的位置、（20）在阀门关闭时右闸板或右球体上销子的位置、（21）下阀杆（在图3、图4中下阀杆和导流孔体为一整体）、（22）调节螺栓、（23）垫圈、（24）、（25）在阀门关闭时卡簧左、右斜孔的位置、（26A）在阀门关闭时“C”型弹性钢圈的位置、（25B）在阀门关闭时“O”型弹性钢圈的位置、（27）阀杆螺母、（28）锁紧螺母、（29）手轮、（30）填料压紧螺母、（31）带有和阀体一样的直角槽的填料压兰、（32）在自由状态时限位销的位置、（33）在阀门关闭时限位销的位置、（34）在阀门开启时限位销的位置、（35）左阀座体密封垫圈、（36）右阀座体、（37）双头螺栓、（38）密封面之间间隙、（39）阀座密封面。

实现本实用新型的最好方法是：

在现有技术中闸阀除闸板、阀杆和导向槽外，其它部分的零部件均可原图套用，球阀和蝶阀除球体、蝶板和启闭机构外，其它部分的零部件也可套用。

球阀（图5）中的组合球体，最好采用（图6）中带锥度密封面的组合圆柱体。

旋塞阀直接采用（图5、图6）的启闭机构。

在按照本实用新型——撑开式阀门密封结构设计组合闸板和球体及蝶板时，想采用最佳的“C”型或“o”型弹性钢圈的钢圈个数、钢圈直径、钢圈材质、钢圈硬度、钢丝直径，必须按照介质性能，介质温度、公称压力、公称通径等数据先行试验后，再按试验结果选用。

Claims (2)

1、一种将闸阀的组合闸板，球阀的组合球体，蝶阀的组合蝶板，在需关闭时，能向两阀座密封面撑开贴紧，形成密封；而在需开启时又能离开两阀座密封面向中心靠拢。使密封面间留有间隙的撑开式阀门密封结构，该结构是在组合闸板、组合球体、组合蝶板的中间装置一只或几只弹性钢圈。其特征在于：

A，所述组合闸板、组合球体、组合蝶板是用销子将弹性钢圈和左右对称并靠拢在一起的两只圆柱体、半球体、带锥面密封的圆柱体连接而成的组合体，在组合体的中间加工二个互相垂直并垂直流道中心线的通孔(A)和通孔(D)；

B，孔(A)和上、下阀杆作动配合；

C，孔(D)的中间有一道或几道装置弹性钢圈用的内圆槽，球阀的组合球体上的孔(D)等于公称通径(Dg)。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征是上阀杆经阀门启闭机构驱动，在组合体孔（A）中向下运行，而压迫弹性钢圈从“圆”形变成近似的“椭圆形”，并带动组合闸板、组合球体、组合蝶板向两阀座密封面撑开形成密封，阀门关闭，上阀杆向上运行时，加在弹性钢圈上的压迫力越来越小，直到弹性钢圈复“圆”，阀门内腔压力平衡后，闸阀的组合闸板继续上行或球阀的组合球体、蝶阀的组合蝶板旋转90度，阀门开启。

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