TW202010964A - 氟塑料蝶閥構造 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種氟塑料蝶閥構造，包括閥體、蝶板、內襯、背環；蝶板呈圓盤結構且包括位在內部之一金屬蝶板及位在外部包覆該金屬蝶板之一氟素料封裝，蝶板上設有閥軸，且在連接閥軸部分具有二個凸起部，且蝶板截面為板狀或錐面的結構；該閥軸被安裝在該閥體之軸孔部，使蝶板可以轉動以進行調節流量或開閉閥；而在閥體內周面安裝有背環與氟素料內襯，蝶板的外緣與內襯內表面做干涉壓接密封的迫緊功能，而迫緊量係由閥體內周面與內襯之間的耐高溫橡膠背環來提供變形與所需的壓合壓力，能承受200℃高溫高壓流體操作需求。具有複合密封結構之該蝶板的外緣包括一不等寬度圓筒面與一不等寬度曲面，且不等寬度曲面配置在蝶板關閉轉動方向，用來改善與內襯內表面間的干涉滑動以減少內襯變形與降低扭矩；該不等寬度曲面係由圓弧曲線構成；該不等寬度曲面在靠近該閥軸位置有較長弧線，該不等寬度圓筒面在靠近閥軸位置有較小寬度，該寬度超過蝶板內部之金屬蝶板的外緣厚度的50%以上，以3吋蝶閥、8mm蝶板厚度為例，其密封寬度在4mm以上；該不等寬度曲面在蝶板中心最大直徑處有最短弧線，該不等寬度圓筒面在該處有最大寬度，該寬度超過蝶板內部之金屬蝶板的外緣厚度的70%以上。

Description

氟塑料蝶閥構造
本發明係有關於一種氟塑料蝶閥構造，特別是指一種裝有耐腐蝕抗高溫氟素料內襯的對稱蝶閥構造，其蝶板利用外部氟素料封裝包覆內部金屬蝶板的結構來改善蝶板外緣的密封機制，以降低閥軸的扭力需求及延長氟素料之內襯使用壽命，並提高密封關閉時的壓力與溫度的耐受能力，蝶板之外緣在關閉過程會有干涉滑動，並在完全關閉時達成壓接密封，可以滿足特殊用途之蝶閥規格，例如： 腐蝕液體：氫氟酸、鹽酸、硫酸等流體輸送； 最高溫度：特殊用途≦200℃； 最高壓力：特殊用途≦3kg@200℃。
請參考第七A圖、第七B圖、第七C與第七D圖所示，習知技術之氟素料對稱蝶閥9的結構，用於輸送清水、一般溫度腐蝕液體之輸送用途；氟素料蝶閥9是利用橡膠的低硬度與高彈力來輔助高彎曲性的氟素料，其結構係由閥體91、蝶板92、內襯93、背環94、閥軸95等所組成。
閥體91成環狀是由水平分割成二件式半圓弧閥體組成，上閥體與下閥體，用二個螺栓緊鎖二件式閥體91成一體，閥體91的內圓周面911設有一溝槽912用來安裝背環94，未圖示，且內圓周面911也用來安裝內襯93，二件式閥體上分別裝設有上軸孔部913與下軸孔部914。
如第七C圖所示，背環94由橡膠所製成，裝設在內圓周面911之環形溝槽912內與管狀部931間，因此，背環94可以隬補氟素料缺乏彈力的不足及提供高量的變形並降低扭矩需求，並提供內襯內表面933所需的變形支撐及蝶板外緣922與內襯內表面933的壓接密封能力。背環94的材質耐溫一般橡膠耐溫度≦120℃，氟橡膠耐溫度≦180℃，矽橡膠耐溫度≦260℃(500℉)。
如第七D圖所示，內襯93具有管狀部931且二端具有徑向法蘭932，用來做管路連接的密封面並藉由閥體91的支撐來減少管狀部931在經歷高溫後的收縮變形，閥關閉時蝶板外緣922壓接在由閥體91與背環94所支撐的管狀部931的內徑面，以下簡稱為內襯內表面933，多數管狀部931採用薄型結構由背環94來提供密封所需強度，以封閉流體的流動並承受流體壓力與溫度，管狀部931在直徑方向二端各設有一水平密封平面632，該水平密封平面632的厚度涵蓋該管狀部931的內徑與外徑都有平面結構，使在該二個水平密封平面632間的直徑距離小於管狀部931的內徑，該密封平面632的厚度大於管狀部931的厚度，該密封平面632的二側邊與內襯的內徑面連接處各有一接角633，該接角633由圓弧構成，用來連結厚度不同的結構；並在該密封平面632上設有一軸孔面634與一軸孔937，用來安裝該閥軸95，未圖示，使蝶板92可以轉動以進行調節流量或開閉閥，未圖示。
如第七C圖與第七D圖所示，橡膠背環94的內徑會等於內圓周面23的內徑也等於管狀部31的外徑，但在製造過程中會因製程中的收縮及變形而使管狀部931的外徑會因此向內凸起而稍微小於內圓周面911的內徑，橡膠背環94的內徑也會因製程中的收縮及變形而稍微小於內圓周面911的內徑，也就是組裝後內襯內表面933會因變形而向內稍微凸起而縮小內半徑，使內襯內表面933的內徑截面成截面曲線66a的形狀而且具有凸起高度66b(h)，會使蝶板側翼921之半徑大於內襯內表面933之內半徑，而增加迫緊量65(ε)，在習知技術中用二個螺栓緊鎖二件式閥體92成一體時，閥體92也都會迫緊橡膠背環94與管狀部931，因為閥體91也會預留公差裕度及迫緊空間。
請參考第七A圖、第七B圖所示，蝶板92成圓盤狀，在蝶板92的二側翼，以下簡稱為蝶板側翼921，其截面成板狀截面，以下簡稱為帶狀密封蝶板92b，密封結構稱為帶狀密封62，其蝶板外緣922成環曲面923；其截面成錐狀截面，以下簡稱為線性密封蝶板92a，密封結構簡稱為線性密封61，其蝶板外緣922成圓錐曲面924；外徑略大於內襯93的內徑，其半徑的差值就是迫緊量65(ε)；蝶板92能承受由閥軸95傳遞的扭矩79(T)進行蝶閥9的開關，扭矩79(T)的來源除了原來的軸密封需求扭矩以外，在開關蝶板92時，蝶板外緣922會在內襯內表面933做迫緊滑動會有摩擦扭矩794(Tf)，以下簡稱干涉滑動7，以及流體扭矩792(Th)與靜壓扭矩793(Tp)，包含管路靜壓82(Ps)，如第七E圖與第七F圖所示；在蝶板外緣922的直徑方向二端各有一水平密封端面635，該密封端面635相對於內襯93的該水平密封平面632，且在該密封端面635的二側與環曲面923的連接處各有一切邊角636，且該切邊角636由圓弧構成，且該切邊角636相對於密封平面632的接角633二者做密封；該密封端面635與該密封平面632間做軸向垂直迫緊密封，在該切邊角636與接角633由垂直密封轉換為徑向密封，但該密封平面632與該管狀部931的厚度不同，需要特別的處理來提供迫緊密封以免發生耐壓洩漏；當閥門緊閉時蝶板外緣922與內襯內表面933的迫緊來形成帶狀密封62或線性密封61，以及軸孔面634與軸密封面637的壓合，還有接角633與切邊角636的密合，這些連續的迫緊面構成了所稱的密封面6；在二密封端面635各設有一凸起結構，以下簡稱為蝶板凸起927，在蝶板凸起927的中心設有軸孔928與軸密封面637，軸孔928用來安裝閥軸95，軸密封面637用來與軸孔面634壓接密封，該軸密封面637與蝶板外緣922相連結構成一完整的密封面6；通常蝶板凸起927也是蝶板92有最大厚度的部分，有些設計是用直徑連結929來連結二個蝶板凸起927，如第七B圖所示有這樣的設計，如第七A圖所示沒有這樣的設計，直徑連結929與蝶板凸起927的設計會強化結構強度但會使流道8的面積減少而流量性能大幅降低，也就是Cv值降低，如第七F圖所示。
請參考第七A圖所示，蝶板92的截面a-a截面位置有轉動半徑Ra，系指靠近閥軸95附近的位置，c-c截面位置有轉動半徑Rc，系指垂直於閥軸之水平方向有最大直徑附近的位置，b-b截面位置有轉動半徑Rb，系指介於前述二者中間的位置。
請參考第七E圖所示，閥軸的流體扭矩792(Th)係來自關閉過程中會在蝶板側翼921二側與內襯93間形成二個狹縫流道81，一個是漸縮流道815，一個是突擴流道814，流體流線811會產生不對稱流動的迴流區812與發生空蝕，造成二側的蝶板側翼921承受不同的壓力而造成流體扭矩792(Th)，在大型蝶閥會更明顯。
請參考第八A圖與第八D圖，帶狀密封蝶板92b，第九A圖與第九D圖，線性密封蝶板92a，蝶板92在全開時會位於0度的中心線上，蝶板92在全閉時會位於90度的中心線上，當蝶板92由全開轉向關閉時，蝶板側翼921的截面a-a截面位置會先跟橡膠內襯93接觸，b-b截面位置及c-c截面位置隨後陸續接觸，以下簡稱接觸點72，而且不同蝶板形狀的接觸角度也會不同，連結接觸點72與旋轉軸心的連線會與90度中心線形成的一個夾角，以下簡稱接觸角71(θ)；在相同迫緊量65(ε)下，在a-a截面有最大的接觸角71(θ)，在b-b截面的接觸角71(θ)次之，在c-c截面有最小的接觸角71(θ)，因為在a-a截面的接觸點72距離軸心最長，在b-b截面的接觸點72距離軸心次之，在c-c截面的接觸點72距離軸心最短；第八D圖與第九D圖，在a-a截面位置，帶狀密封蝶板92b之的環曲面923二側邊會有角邊，由小曲率半徑圓角構成，以下簡稱蝶板角邊923a，轉動時其蝶板角邊923a會先與內襯內表面933接觸，線性密封蝶板92a的圓錐曲面924會與內襯內表面933接觸；以接觸角71(θ)的大小而言，帶狀密封蝶板92b在各截面位置都會大於線性密封蝶板92a，接觸角71(θ)愈大代表滑動干涉7的距離愈長，內襯內表面933的變形愈大。
如第8B圖與第9B圖所示，在完全關閉時，迫緊量65(ε)來自蝶板92之外半徑大於內襯93之內半徑的差值，內襯93的壓縮比會等於迫緊量65(ε)與背環94之厚度941(s4)的比，壓縮比的值依據耐壓需求與材質硬度而不同，壓縮比愈高耐壓能力也愈高但內襯93磨損也愈高使用壽命愈短，壓縮比的範圍在15%-25%之間。
請參考第八C圖與第九C所示，若以3吋口徑的蝶閥為實施例，相同口徑的習知帶狀密封蝶板92b之外緣922的金屬板92c厚為5mm，其角邊923a的曲率半徑為0.5mm，提供密封寬度4mm，如第八C圖所示；相同口徑的習知線性密封蝶板92a之外緣922的金屬板92c厚為2mm，密封寬度2mm，如第九C圖所示；蝶板92未完全關到正確位置時將面臨靜壓洩漏的風險。
帶狀密封蝶板92b之蝶板外緣922壓接在內襯內表面933時迫緊量65(ε)與密封寬度63(B)愈大管路靜壓82(Ps)承受壓力愈高，當蝶板92的外緣922是環曲面923時，如第八C圖所示，壓接在內襯內表面933時是追求密封寬度63(B)較寬、壓接壓力64(P)較小、迫緊量65(ε)較低也可以承擔耐高溫高壓的壓接密封效果，例如密封寬度63(B)≧4mm，以3吋蝶閥為例，蝶板92之內部的金屬蝶板92c之外緣922不會對氟素料封裝69做集中迫緊而產生大量封裝變形69a，而且內襯內表面933產生的內襯變形68(δ)也比較小。當蝶板外緣922成圓錐曲面924，如第九C圖所示，壓接在內襯內表面933時是追求密封寬度63(B)較小、壓接壓力64(P)較高、迫緊量65(ε)較高的密封效果，例如密封寬度63(B)≦3mm，以3吋蝶閥為例，蝶板92之內部的金屬蝶板92c之狹小外緣922會對氟素料封裝69做集中迫緊而產生大量封裝變形69a，內襯內表面933產生的內襯變形68(δ)會相對比較大，可以清楚比較出線性密封61的密封面6的寬度小於帶狀密封62。
請參考第九C圖所示，當蝶板92未正確關閉時，代表該蝶板外緣922的迫緊量65(ε)與密封寬度63(B)都會不足而容易發生洩漏，尤其線性密封61的密封寬度63(B)會嚴重不足，習知技術的設計對策是在位於水平直徑處的c-c截面位置，使蝶板92外徑不再為真圓而成近似橢圓，使c-c截面位置的迫緊量65(ε)局部增加來避免關閉不正確時的洩漏，但因為關閉過程摩擦力75(F)也增加而增加閥軸扭矩79(T)需求。
請參考第八E圖所示，干涉滑動7時，蝶板92的外緣922與內襯變形68(δ)的接觸面形成滑動面，也形成滑動夾角74(ψ)，由滑動面之切線與該內襯內表面的垂直閥軸心的切線形成滑動夾角74(ψ)；帶狀密封蝶板92b的角邊923a的小圓角與內襯變形68(δ)的接觸面形成滑動介面，蝶板外緣922後側的內襯內表面933的材料會承受拉力，前方的內襯內表面933會承受摩擦力75(F) 而擠壓材料產生凸出的內襯變形68(δ)，金屬蝶板92c之外緣會因施加摩擦力75(F)而對氟素料封裝69做拉伸與擠壓而產生封裝變形69a，一般習知技術會在金屬蝶板92c上留連結孔513來強化氟素料封裝69的結構強度來增加使用壽命，未圖示。
第九E圖所示，線性密封61在a-a截面在關閉過程的干涉滑動7，圓錐曲面924以大於帶狀密封的滑動夾角74(ψ)向前滑動，也就是蝶板外緣922的圓錐曲面924會施加摩擦力75(F)來迫緊內襯內表面933，並在迫緊處形成迫緊凹陷並推移材料在前方凸出形成內襯變形68(δ)，而後側的材料會承受更多拉力，而金屬蝶板92c之外緣會對氟素料封裝69施加更大的摩擦力75(F) 做迫緊與拉伸而產生更多封裝變形69a，使氟素料封裝69使用壽命變更短。
如第8E圖與第9E圖所示，在關閉過程中蝶板92對內襯93做干涉滑動7，並持續承受摩擦力75(F)所產生摩擦扭矩794(Tf)直到完全關閉為止；閥軸的靜壓扭矩793(Tp)係來自蝶閥9已經關閉但蝶板92未完全關到正確位置時，因為管路靜壓開始施加在二側蝶板側翼921，轉動方向791與壓力施加方向會存在順向方與逆向方而產生靜壓扭矩793(Tp)。
請比較第八E圖與第九E圖所示，迫緊量65(ε)愈大，請參考第八B圖與第九B圖所示，或滑動夾角74(ψ)愈大愈容易有材料大量變形發生；帶狀密封的接觸角71(θ)愈大代表滑動距離也愈長有愈多材料承受變形與潛變風險；在相同迫緊量65(ε)下，線性密封61的滑動夾角74(ψ)愈大，代表大量材料變形集中在小區域內發生，也容易發生材料潛變而減損使用壽命。
以下把上列的習知技術與滿足特殊規格需求之問題，歸納為下列問題：
問題1：材料變形，內襯變形68(δ)與封裝變形69a，迫緊量65(ε)愈高密封能力愈佳，承受管路靜壓82(Ps)也愈佳，但容易有潛變發生也需要高扭矩也不利於轉動時的干涉滑動7，尤其高溫下會降低蝶閥壽命；帶狀密封62是以較大密封寬度63(B)、較低壓接壓力64(p)、較低迫緊量65(ε)來達成耐高壓與耐高溫的密封效果；線性密封61是以較小密封寬度63(B)、較高壓接壓力64(p)、較高迫緊量65(ε) 來達成耐高壓的密封效果，但容易有潛變發生也不利於耐高溫。
問題2：干涉滑動，干涉滑動7在帶狀密封62在a-a截面位置的接觸角71(θ)比較大，滑動距離也較長內襯變形68(δ)也多，在a-a截面位置容易磨損及潛變，增加洩漏風險降低蝶閥壽命；線性密封61在所有截面位置的接觸角71(θ) 是最小但是滑動夾角74(ψ)是最大，在高溫或高迫緊量65(ε)時，氟素料封裝69與內襯內表面933都會承受相對更多的內襯變形68(δ)、封裝變形69a與摩擦力75(F) ，使氟素料封裝69與內襯內表面933的使用壽命變短，改善這個問題成為最重要議題。
問題3：軸孔面，軸孔面634用來與軸密封面637耦合壓接密封，軸孔面634具有較大的密封寬度63(B)愈能滿足密封需求，但會有愈多的滑動摩擦；必須在能滿足蝶板92旋轉功能下，又不會因滑動摩擦而造成磨損與潛變是重要課題；密封平面632的接角633與水平密封端面635的切邊角636之密封也是問題。
問題4：流道8，蝶板92結構及蝶板外緣922之環面結構以及內襯內表面933結構，若減少流道8的面積將會造成蝶閥性能降低；直徑連結929的蝶板凸起927會佔據較大流道面積。
問題5：流體扭矩(Th)與靜壓扭矩(Tp)，在蝶板側翼921二側與內襯93間形成二個狹縫流道81時，蝶板92在截面c-c截面位置會因為旋轉力臂73(R)最長而承受最多流體扭矩792(Th)，在關閉時也相對也承受最高靜壓扭矩793(Tp)，在不正確關閉時有最小接觸角71(θ)會導致迫緊量65(ε)降低最多而承受最多靜壓扭矩793(Tp)；在習知技術的設計是增加截面c-c截面位置的迫緊量65(ε)來抵抗靜壓扭矩，但也提高扭矩79(T)的需求。
問題6：高溫耐受性，內襯93係藉由閥體91的支撐來減少管狀部931在經歷高溫後的收縮，耐高壓與高溫能力來自合適的迫緊量65(ε)與恰當的干涉滑動7，使氟素料材料強度不會因潛變而喪失；在高溫下背環94需要溝槽912內能有多餘的膨脹空間來容納體積膨脹；帶狀密封62的高溫高壓耐受性會比較好；線性密封61往往無法提供耐高溫的性能。
問題7：蝶板92的強度，使用較厚的帶狀密封蝶板92b而不採用直徑連結929的結構，可以改善應力集中在蝶板中央的問題，能同時提供較高強度與較好的流量性能。
以下將回顧習知技術所提出來的各種方案，並針對上述問題與特殊規格需求，來檢視這些習知技術的有效性。
參考案一：
1968年美國專利公報第US3376014A號，Replaceable substantially rigid fluorocarbon resin valve unit for use in butterfly valves，本參考案目定在做出內襯及背環可以替換的結構，對稱蝶閥裝置係包括一兩件式閥體、氟素料封裝蝶板、管狀二端具有法蘭的內襯及背環，蝶板有直徑連結相對厚度大且二端有軸孔具有高剛性，蝶板側翼為厚平板狀結構，當內襯內表面為圓筒狀時，蝶板外緣壓接在內襯內表面成帶狀密封可以得到≦200psi的密封效果，當內襯之圓筒部之內表面為向內凸起梯形截面時，且中間位置設有圓周溝槽用來容納蝶板外緣部成槽狀帶狀密封，可以得到＞400psi的密封效果。
本參考案的設計結構仍有下列問題：
問題1：材料變形量--帶狀密封時得到≦200psi的密封效果，材料變形量少壓力耐受能力也少；凸起梯形截面的內襯內表面且有溝槽得到＞400psi的密封效果，但有材料高量變形，無法滿足扭矩與壽命需求。
問題2：干涉滑動--蝶板在開啟關閉過程，外緣部與凸起梯形截面的內襯內表面的接觸角會變小，外緣部與凸起梯形截面的內襯內表面會有大量材料變形的干涉滑動產生，迫緊量快速上升也會需求較高扭矩。
問題3：軸孔面--在軸密封面增加一條O形環作為對策。
問題4：流道--凸起梯形截面的內襯內表面會造成流道面積減少，蝶板凸起的相對厚度大，也造成流道面積減少。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--管狀部的凸起梯形截面的材料體積太大無法避免經歷高溫後的收縮，在高溫時無法由背環維持其結構強度而大幅降低高溫耐受性。
問題7：蝶板強度--有徑向連結與蝶板凸起且厚板狀截面能提供高強度。
參考案二：
1969年美國專利公報第US3447780A號，PLASTIC RESIN LINED BUTTERFLY VALVE WITH IMPROVED SEALING ARRANGEMENTS，本參考案係針對參考案一做出創新結構，內襯採取較厚的設計，並在管狀部中間的材料做厚度減薄使在外側成一矩形凹槽，用來容納截面做成矩形圓角邊截面的背環，蝶板外緣壓接在減薄的內襯內表面時，高彈力的背環能完全支撐內襯內表面受力且材料沒有拉伸變形，壓接面成小寬度的線性密封；在軸密封面與軸孔面也做出溝槽並用兩端為楔型之長條截面O形環的密封設計，可以得到≦500psi且溫度為400℉的密封效果。
本參考案的設計結構仍有下列問題：
問題1：材料變形量--錐狀截面蝶板其蝶板外緣為圓錐曲面能提供線性密封，可以得到≦500psi且溫度為400℉的密封效果，且滿足低扭矩需求，但受限於管狀部的材料厚薄不一及密封面薄材料結構及背環未用閥體的溝槽固定，在400℉的使用條件與長久使用上具有厚薄不同的結構，在耐壓及壽命上是否能滿足需求則缺乏資料說明。
問題2：干涉滑動--線性密封的接觸角小，在開啟關閉過程的干涉滑動沒有大量材料變形產生，也沒有較高扭矩需求。
問題3：軸孔面--在蝶板二端的軸密封面與相對應的內襯軸孔面分別設有楔型截面的環形凹槽，用來容納氟素料材質的O形環，且其截面為兩端楔型的橢圓結構，可以得到耐壓≦500psi、耐高溫度400℉的密封效果，但沒有詳細說明線性密封面與O形環的連結及密封機制，也沒有說明是否能承受轉動蝶板而不會磨損，也就是使用壽命是否符合需求。
問題4：流道--圓筒截面的內襯內表面不會影響性能，有徑向連結的蝶板凸起會影響性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--管狀部外側的矩形凹槽能隨背環膨脹或變形而加大，背環將無法獲得支撐來維持其強度，在高溫時大幅降低高溫耐受性。
參考案三：
1972年美國專利公報第US3661171A號，BUTTERFLY VALVE，本參考案目的在增進蝶閥完全關閉時的密封功能，對稱蝶閥裝置係包括一兩件式閥體、氟素料封裝蝶板、管狀部二端具有法蘭的內襯及背環，蝶板二端有蝶板凸起並設有閥軸為高剛性平板狀結構，蝶板外緣用來構成帶狀密封，閥體內徑面具有溝槽可以安裝背環，該溝槽寬度稍大於蝶板外緣厚度，圓筒部外側具有二個徑向平行外伸的肋，可以把圓形截面的背環安裝在二個肋的中間再安裝到閥體內徑面的溝槽內，但背環會在中央部分把內襯內表面作徑向凸起0.036英吋，使內襯內表面為內凹又凸起的形狀，圓筒部的兩側邊相對於中央凸起距離低於0.028英吋，也就是圓筒部截面在中央部份少0.008英吋成內凹型狀，當蝶板外緣壓接在內襯內表面時，會把背環壓扁使內襯內表面平順，使蝶板外緣的干涉滑動摩擦減小，蝶閥在轉動時扭矩不會增大也不會造成磨損；本參考案做進一步修正，把蝶板外緣做成圓錐曲面能做線性密封，這時內襯的材料會承受較少的拉伸張力，減少潛變發生與摩擦力產生，減少扭矩需求也會進一步延長蝶閥壽命。
本參考案的設計結構仍有下列問題：
問題1：材料變形量--圓筒狀內襯內表面用背環做出一些凸起的設計，使原來的帶狀密封做出近似線性密封的效果，但密封寬度及迫緊量受限於O型環尺寸，若以截面直徑10mm的橡膠O型環來說，其壓接迫緊量約0.036英吋(0.91mm)似乎壓縮比的比例會太低，＜10%，且缺乏引證資料數據支持其效用，蝶板外緣做成圓錐曲面時，做線性密封時壓接面積減少耐壓能力也會更減少。
問題2：干涉滑動--內襯內表面有做微形內凹0.008英吋 中央又有凸起0.036英吋的設計近似線性密封的條件，轉動蝶板的接觸角變小，扭矩需求低使二者相互的干涉滑動摩擦減小，而且內襯的圓筒部外側具有二個徑向平行外伸的肋，可以減少干涉滑動造成內襯內表面的材料變形，有助於提高使用壽命。
問題3：軸孔面--係在背環增加O形環結構，並額外增加一個杯型零件來增加軸孔面的密封。
問題4：流道--內襯內表面由背環撐住凸起0.036英吋，流道面積減少的影響不顯著，蝶板凸起只在軸端沒有佔用大的流道面積，且蝶板截面為平板不影響性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--在高溫時選用矽橡膠背環可以有膨脹空間，內襯的圓筒部外緣具有二個平行徑向外伸的肋，而能維持其高溫耐受性。
問題7：蝶板強度--有蝶板凸起且蝶板截面為平板，應力會集中在中間，適用於中小尺寸蝶閥。
參考案四：
1998年日本專利公報第JPH1078143A號，SEAT RING FOR BUTTERFLY VALVE，本參考案是從1979年日本專利公報第JPS54103645U號，Butterfly Valve，1980年日本專利公報第JPS55142169A號，SEAT RING OF BUTTERFLY VALVE，二個習知案重新創作而來，本參考案目的在低度開啟閥時，增進低流量的流量線性度的可控制性，同時提供蝶板所必須具備的環形內襯，能滿足轉動時蝶板外緣做壓接在內襯內表面的二個曲面上；本參考案是一般常溫用途的橡膠內襯蝶閥，橡膠具有高變形量高彈性但無法抗腐蝕與高溫，且其蝶板使用金屬板有圓錐曲面的蝶板外緣能提供線性密封，但其解決問題的方法及說明仍有助於對問題1到問題7的釐清，同時也可以解釋為何本參考案的習知技術無法滿足硬度與強度較高的氟素料內襯用在高溫高壓下的需求；本參考案的內襯內表面是向內凸起的曲面且為山形截面的環形結構，以下簡稱山形結構，該山形結構的頂端係沿著內襯的軸孔面的中心線，在內襯內表面作環形分佈，該山形結構由二個軸孔分成二個半圓形結構，二個軸孔面都能提供蝶板外緣的軸密封面壓接密封,；山形結構的截面係以軸孔面的中心線為中心，由二段對稱曲線構成山形結構的二邊之二段斜面，且該山形結構在不同的圓周角度上有不同的寬度也就是不同長度的二段曲線，在該山形結構在a-a截面的軸孔端有較小寬度，在c-c截面遠離軸孔端有較大寬度，且該二段斜面的邊線相互平行，這樣的山形結構係用來提高橡膠內襯的結構強度，閥關閉時蝶板會壓接在內襯內表面之二段斜面，也就是蝶板外緣與內襯內表面的接觸角會大幅縮小且約略相等，干涉滑動的摩擦長大幅縮短，可以降低扭矩需求並延長蝶閥壽命；2002年台灣專利公報第TW496934B號，Butterfly valve and thin plate ring，2003年日本專利公報第JP2003014139A號，BUTTERFLY VALVE，在改進內襯內表面成不對稱梯形截面的凸起環形結構，以增進閥的密封效果並降低扭矩須求，可以視為本參考案的進一步改良，但這樣的橡膠材料結構明顯無法適用於氟素料材料，問題點說明如下：
問題1：材料變形量--蝶板能夠做出小面積大量材料變形，橡膠內襯可以容許大量材料變形的線性密封，山形截面結構提供足夠強度。若以氟素料來做這樣的山形結構，無法承受小面積大量材料變形的潛變問題，而以氟素料封裝的蝶板外緣在壓接時，狹小的金屬圓弧面對封裝氟素料壓接，也會有壓接密封留下的潛變問題，造成蝶板的封裝失效而讓腐蝕液滲入。
問題2：干涉滑動--蝶板做線性密封時接觸角相對小許多，內襯內表面的山形結構在軸孔端a-a截面之寬度較小有比較陡的曲面，迫緊量會快速上升反而會有高量變形及高摩擦力產生。氟素料內襯而言，蝶板在軸孔端必須在較陡曲面做干涉滑動，氟素料無法承受小面積大量材料變形及高摩擦力產生，閥軸附近的洩漏風險大並降低蝶閥壽命；蝶板封裝的氟素料及內襯內表面的氟素料都會承受高的材料變形與潛變，造成蝶板的封裝失效而讓腐蝕液滲入。
問題3：軸孔面--蝶板外緣的軸密封面在軸孔面有大面積的干涉壓接密封，並且橡膠材質能滿足蝶板在旋轉下，不會因干涉滑動摩擦而造成磨損與潛變。氟素料的內襯在軸密封面與軸孔面必須另外設計，因為大面積壓接會造成氟素料的壓合面受潛變與摩擦損壞，會產生洩漏並降低蝶閥壽命。
問題4：流道--內襯內表面為山形結構，會減少流道面積且造成蝶閥性能降低；金屬材質有徑向連結的蝶板凸起，會佔用流道面積。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--橡膠材料本來就缺乏較好的高溫耐受性，而氟素料凸起梯形截面的材料體積太大，在高溫時無法維持其結構強度而大幅降低高溫耐受性。
問題7：蝶板強度--有直徑連結與蝶板凸起且錐形截面能提供高強度。
參考案五：
2003年日本專利公報第JP2003166654A號，BUTTERFLY VALVE，本參考案目的在改進蝶閥在高溫下及常溫都有很好的密封性，而且所需的扭矩不會因背環的高溫膨脹而加大；本參考案的對策在閥體之內周面還設有體積分散溝，讓由橡膠所製成的背環在高溫時能膨脹，而減少對氟素料之內襯內表面做擠壓，當蝶板作線性密封時，蝶板外緣在內襯內表面做干涉滑動摩擦能維持較少的體積干涉量而不會增加扭矩。
問題1：材料變形量--以氟素料封裝的蝶板作線性密封時，比較不會有因為壓接密封造成大量材料變形的潛變問題，但也因此而無法提供高壓力耐受能力。
問題2：干涉滑動--以氟素料封裝的蝶板作線性密封時接觸角變得比較小，而且在橡膠背環有做凸出的斜面，讓蝶板對內襯內表面做較小面積的干涉滑動摩擦扭矩需求低，而狹小的金屬圓弧面對封裝的氟素料會施加較小張力或剪力，也不會造成薄型蝶板的封裝氟素料失效。
問題3：軸孔面--沒有資料作進一步說明。
問題4：流道--在橡膠背環有做凸出的斜面，把內襯內表面稍微向內凸起，不會造成蝶閥性能降低；有蝶板凸起且具徑向連結佔用大的流道面積會影響性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--在閥體之內周面還設有體積分散溝，讓由橡膠所製成的背環在高溫時能膨脹，而減少對氟素料內襯之內襯內表面做擠壓，但線性密封在高溫用途時密封性能降低。
問題7：蝶板強度--有直徑連結與蝶板凸起且錐形截面能提供高強度。
參考案六：
2012年日本專利公報第JP2012219819A號，AIRTIGHT STRUCTURE OF BUTTERFLY VALVE，本參考案目的在改進蝶閥的密封性，尤其是針對在內襯內表面的中間部分做出環形內凹球面，並連結到有球型內凹表面的軸孔面，蝶板外緣能作一整圈的有效帶狀密封以增進閥的密封效果並降低扭矩需求，經過對比分析證明可以均勻的產生壓接變形而有效密封。
問題1：材料變形量--蝶板做帶狀密封時是利用小面積的環形內凹球面結構，產生較大面積的蝶板外緣壓接但只有少量體積變形的密封效果，比較不會有因為壓接密封造成大量材料變形的潛變問題，具有高壓耐受能力。
問題2：干涉滑動--以氟素料封裝的蝶板的厚度會比較大，做帶狀密封時是利用環形內凹球面減少接觸角，而且干涉滑動摩擦過程中材料只做少量的迫緊，扭矩需求低，只會做做較小量體積的干涉摩擦，內凹球面的薄層氟素料承擔張力與剪力比較少，內凹球面的薄層氟素料有比較高的使用壽命。以氟素料封裝的蝶板外緣在干涉滑動摩擦時，蝶板內部的金屬角邊對封裝的氟素料施加張力或剪力較少，也不會對封裝氟素料造成潛變問題。
問題3：軸孔面--也維持原有的球型表面，但大面積的接觸仍會有磨損的問題。
問題4：流道--內襯內表面中間有小型的環形內凹球面，不會減少流道面積且也不會降低蝶閥性能，只有在二軸端有蝶板凸起不佔用大的流道面積，且蝶板截面為厚的平板不會影響性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--內襯內表面中間有小型的環形內凹球面，代表在內襯內表面內凹部分有更薄的厚度更容易產生材料變形，在高溫時內襯內表面會比較容易向內收縮，在高溫時會因內凹球面向內收縮而影響高溫耐受性，但背環橡膠高溫膨脹也會影響內凹球面向外凸出而降低高溫耐受性。
問題7：蝶板強度--有蝶板凸起且板狀截面，蝶板強度依賴的厚度，在中小型尺寸蝶板能提供高強度結構。
參考案七：
2015年中國專利公報第CN204344951U號，High-precision and corrosion-resistance butterfly valve，本參考案目的在改進內襯內表面成為內凹球面結構，以下簡稱內凹球面，以增進閥的密封效果並降低扭矩需求，閥的內襯為氟素料材質，蝶板也是氟素料製成，未說明是否用氟素料封裝的金屬蝶板，由圖示可以認定為蝶板能作出線性密封，橡膠背環安裝在閥體內面凹槽內，用來增加內凹球面的密封性。
問題1：材料變形量--若以氟素料來做這樣的內凹球面結構，以氟素料封裝的蝶板做線性密封時，是小面積變形的密封效果不會有大量材料變形的潛變問題，但也因此而無法提供高壓力耐受能力。
問題2：干涉滑動--蝶板作線性密封時接觸角小，在轉動蝶板時做較小面積的干涉滑動且摩擦少扭矩需求低，內凹球面的薄層氟素料會缺乏背環橡膠的固定而承擔張力與剪力，內凹球面的薄層氟素料容易產生皺摺而損壞而讓腐蝕液滲入。
問題3：軸孔面--維持原有的球型表面，沒有資料作進一步說明。
問題4：流道面積--內襯內表面為內凹球面，會減少流道有效面積且降低蝶閥性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性--內襯內表面為內凹球面，代表在內襯內表面在流道方向的截面展開成直線的長度，比閥體寬度更長的長度，在高溫時內凹球面會向內收縮，無法由背環維持其內凹球面結構，而且高溫時背環橡膠向球心膨脹，都會大幅降低高溫耐受性。
問題7：蝶板強度--有蝶板凸起且錐形截面，能提供耐高溫高壓強度。
參考案八：
2016年日本專利公報第JP2016041967A號，VALVE BODY OF BUTTERFLY VALVE AND THE BUTTERFLY VALVE，本參考案是從2004年日本專利公報第JP2004239343號，VALVE ELEMENT OF BUTTERFLY VALVE，2007年日本專利公報第JP2007032683A號，BUTTERFLY VALVE，二個習知案重新創作而來，本參考案是用在金屬蝶板上，其方法手段也可以應用在氟素料封裝的蝶板，本參考案的目的在改進蝶閥的重量，流動阻力及降低扭矩，係透過蝶板結構減重且不降低蝶板強度下達成，而在密封及流體流動上維持高性能，當蝶板關閉時，蝶板的強度足以承擔管路壓力而不會變形導致密封失效，當蝶板打開時，位於管路流道內的蝶板不會明顯降低流道面積，蝶板不會引起流體產生紊流與發生空蝕來增加流動阻力。本參考案的蝶板結構具有在垂直方向的直徑連結與蝶板凸起來提供結構剛性，而且還具有水平橢圓截面的肋板，並在靠近蝶板外緣附近設有厚度為蝶板厚度一倍的環形來加強蝶板側翼的結構強度。
問題1：材料變形量，蝶板做線性密封，蝶板金屬片外徑側的厚度是2.5mm，本參考案並沒有揭露內襯內表面的條件，在氟素料內襯時壓接面寬度只有2.5mm而無法提供高溫高壓耐受力。
問題2：干涉滑動，本參考案並沒有揭露內襯內表面的條件，基本上線性密封可以得到低變形低扭矩的效果，若用在蝶板氟素料封裝時，在高迫緊量下的干涉滑動會造成氟素料封裝的材料變形與潛變而無法提供高溫高壓耐受力。
問題3：軸孔面，軸密封面為球形曲面。
問題4：流道，直徑連結與蝶板凸起佔用大的流道面積，水平方向的橢圓截面肋板雖然占用流道面積但讓流道紊流減少。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩，降低紊流與減少空蝕可以降低流體扭矩。
問題6：高溫耐受性，線性密封而無法提高其高溫耐受性。
問題7：蝶板強度，有直徑連結與蝶板凸起且板狀截面的厚度只有2.5mm，而蝶板側翼還具有一水平方向的橢圓截面肋板，並在靠近蝶板外緣附近設有厚度為蝶板厚度一倍的環形結構，仍能提供足夠強度。
參考案九：
2017年中國專利公報第CN106415087A號，Seal Structure for Butterfly Valve(蝶形阀的密封构造)，本參考案目的在改進蝶閥在高溫下及常溫都有很好的密封性，而且所需的扭矩不會因背環的高溫膨脹而加大；一種蝶形閥的密封構造，在閥體表面的內周面上分別設置由樹脂材料構成的內襯，內襯在直徑方向相對置位置處設置軸孔，含軸孔與軸孔面，蝶板具有蝶板凸起能穿過內襯與橡膠背環並安裝在閥體之軸孔部，並且在蝶板凸起的中心孔安裝閥軸，當將該閥軸旋轉操作時蝶板外緣壓接密封在內襯內表面上，其特徵在於，上述閥體內襯的內徑如下設定：在開閥時上述內襯內表面的內徑在上述橡膠背環的彈力作用下變形為與上述蝶板的外徑相比為小徑的內徑，另一方面，在閉閥時上述蝶板推壓，並在橡膠背環的彈力作用下，回復到未變形前的內徑，將該變形前的內徑設為包含公差與上述蝶板外徑相同或比蝶板外徑稍大。
問題1：材料變形量，在蝶板金屬片外徑側的厚度是3mm，氟素料封裝的蝶板是做線性密封，而且內襯內表面在壓縮後的內徑接近於原來的未受橡膠背環壓縮的直徑，也非常接近於蝶板外徑，也就是內襯內表面沒有受到蝶板外緣的壓接而產生伸張，而且本引證按揭露的壓縮比為13%左右，1.3mm/10mm，其目的在降低壓接密封造成大量材料變形的潛變問題，追求線性密封及低迫緊量約13%能夠減小約23%的轉矩，但壓接面寬度只有3mm而無法提供高壓高溫耐受力。
問題2：干涉滑動，蝶板外緣只跟內襯內表面中間凸起的環形密封面接觸做線性密封，接觸角變得比較小，扭矩需求低，蝶板外緣對內襯內表面做較小面積的干涉滑動摩擦，迫緊量約13%，對內襯內表面施加較小張力或剪力，可以達成23%的扭矩減少；蝶板內金屬3mm厚的外圓弧面對封裝的氟素料會施加較小張力或剪力，而且跟一般習知技術一樣，在蝶板金屬片靠近外徑側設有通孔可以增加封裝氟素料的強度，不會造成蝶板的封裝失效。
問題3：軸孔面，在軸孔二端背側設有凸台，加強軸孔面的密封性能，並連結到內襯內表面。
問題4：流道，內襯內表面中間凸起的環形密封面，會造成流道面積減少約5%，在二軸端只有蝶板凸起不佔用大的流道面積，且蝶板截面為錐形不會影響性能。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩，沒有資料描述。
問題6：高溫耐受性，橡膠背環在內襯內表面撐起中間凸起密封面，讓橡膠背環在高溫時能膨脹到內襯與閥體間的空間，而減少對氟素料內襯之管狀部做過多擠壓，但仍受限於線性密封而無法讓高溫耐受性提高。
問題7：蝶板強度，有蝶板凸起且錐形截面能提供耐高結構強度。
參考案十：
2008年中國專利公報第CN100376828C號，Valve body of miter valve，本參考案目的在使罰全開時的流量係數Cv值不會減少，而減少在全開和中間開度時的流體阻力，同時使閥體重量更輕，本參考案的表一有附流量係數Cv值。
參考案十一：
日本Tomoe Valves 公司的蝶閥型錄，編號Tomoe Valves USA catalog-846t-847t-847q-20150601，本參考案係該公司的一份產品型錄，這份型錄有提供氟素料蝶閥的流量係數Cv值表，該流量係數Cv值係以3吋口徑蝶閥來參考比較。
由以上的各個參考案經過問題1到問題7的討論後，發現針對≦200℃的高溫用途，密封寬度與干涉滑動造成的材料變形二項問題缺乏完整的解答而無法滿足耐高溫高壓需求，而且還有低扭矩、高流量高Cv值、長使用壽命、高可靠度等性能問題也需要再釐清，由此可知道目前氟素料內襯蝶閥的各種習知解決方案並無法滿足本發明以下的特殊用途之蝶閥規格。
腐蝕液體：氫氟酸、鹽酸、硫酸等流體輸送，厚度含腐蝕裕度。 性能品質：高流量、低扭矩、長使用壽命、耐高溫高壓、高可靠度。 最高溫度：特殊用途≦200℃。 最高壓力：特殊用途≦3kg@200℃。
本發明為滿足上述需求，提出一種蝶板與閥體採用複合密封方式，來改善高溫操作下蝶板與閥體的密封寬度問題，與降低干涉滑動的缺點，而且具有能維持高性能優點，使蝶閥構造同時在密封耐壓能力、降低扭矩、高溫耐受性與閥性能上都能獲得改善的創新發明。
氟素料蝶閥構造包括一閥體、一蝶板、一內襯、一背環。
該閥體呈圓環狀且由水平分割成半圓弧的二件式部件，分別是一上閥體與一下閥體，二者用二個螺栓緊鎖成一體，該上閥體及該下閥體組裝的方向為一軸向，該上閥體其上設有一緊鎖部及一軸孔部，該下閥體其上設有一緊鎖部及一軸孔部；該閥體的一內圓周面用來安裝氟素料材質之該內襯；該閥體上由該內圓周面內凹而設有夾角(γ)的梯形截面之一溝槽，該溝槽用來安裝具有夾角(α)的梯形截面之該背環；該溝槽之底部設有一凸環，該凸環的凸環高度(s2)小於該溝槽的溝槽深度(s1)，該凸環的凸環寬度(t2)等於該蝶板內部之一金屬蝶板的金屬蝶板厚度(t1)的1.5倍到2倍之間，但小於該溝槽之底部寬度(t3)。
該內襯相對該閥體也是呈圓環狀，該內襯有一內徑側與一外徑側，該內襯二端各包括有一徑向法蘭，且該內襯包括有一管狀部以及該內襯在軸向二端各設有一水平密封平面，該管狀部以及該水平密封平面相接而呈現圓環狀，該水平密封平面在該內徑側與外徑側皆為平面，該二個水平密封平面間的垂直距離小於該管狀部的內徑距離，該水平密封平面的厚度大於該管狀部的厚度，且所指厚度是涵蓋該內襯的內徑側與外徑側，該水平密封平面的的內徑側與該管狀部的內徑側連接處有圓弧的一接角；在該水平密封平面上設有一軸孔，且在該水平密封平面的內徑側與外徑側各設有一軸孔面，該軸孔面裝設在軸孔的外圍用來壓接密封，在內徑側的軸孔面上有設有一密封凹槽，該軸孔面、該接角與該管狀部之內徑側的一內襯內表面相連結構成一完整的密封面；蝶閥關閉時該蝶板之一蝶板外緣壓接在由該閥體與該背環所支撐的該管狀部的內襯內表面，以封閉流體的流動並承受流體壓力與溫度；且在該水平密封平面的外徑側，在軸孔二側沿著該管狀部還各設有一個加強部，該加強部之寬度大於該蝶板內部之一金屬蝶板的厚度的二倍以上，使該水平密封平面與該管狀部的厚度能平順變化，來改進該接角的洩漏問題。
該背環係由橡膠所製成的彈性體，裝設在該閥體之內圓周面之溝槽內與該內襯之管狀部間，該背環之內徑基本上等於該閥體內徑；該管狀部的外徑基本上等於該閥體之內徑，該背環的內徑與內襯內表面會因製造過程收縮而尺寸略小並向內凸起；這些都需要製程控制使凸起高度落在合理範圍，在製造過程中這些凸起都必須受到管制也都包含在迫緊量(ε)的計算中。
該蝶板呈圓盤狀，在該蝶板外緣的軸向二端各有一水平密封端面，該水平密封端面係相對於內襯的該水平密封平面，且該水平密封端面與該蝶板外緣的一環曲面連接，連接處各有圓弧的一切邊角，且該切邊角相對於該水平密封平面的接角做密封；該水平密封端面與該水平密封平面間做軸向垂直迫緊密封，該切邊角與接角由垂直密封轉換為徑向密封，由於該加強部平順化厚度使得迫緊均勻而不會發生耐壓洩漏問題；在二水平密封端面各設有一閥軸及一凸起部，該閥軸與該凸起部同心，該閥軸有一長閥軸與一短閥軸，該閥軸穿過該內襯的二軸孔被安裝在該閥體之軸孔部，使蝶板可以轉動以進行調節流量或開閉閥，該蝶板的外徑略大於該內襯內表面的內徑，該蝶板被二端的該凸起部分隔成二個蝶板側翼，該蝶板側翼的截面可以成板狀截面或錐狀截面，以3吋蝶閥為例，蝶板側翼的外緣之厚度能提供密封寬度≧4mm的帶狀密封。
蝶板關閉時，蝶板外緣壓接內襯內表面成一部分密封面，該一部分密封面的壓縮比等於迫緊量與背環厚度的比值，而依選用背環的材質與耐壓耐溫需求，該壓縮比的範圍在15%-20%的範圍，內襯之管狀部受力張開並向背環施壓，這時管狀部受壓接部分的外徑會大於閥體內徑，蝶板打開時背環的彈性把管狀部向內收縮，使管狀部的外徑約略等於閥體內徑。
該凸起部上設有一軸密封面並設有凸起的一密封環，該密封環能與內襯的軸孔面之密封凹槽作干涉壓接密封並能縮小蝶板凸起的外徑，使該蝶板外緣之環曲面壓接該管狀部的內襯內表面時，能夠與該軸密封面壓接該軸孔面以及該切邊角壓接該接角形成連續可靠的密封面，並且滿足蝶板在旋轉下仍能減少干涉滑動摩擦所造成的磨損與潛變。因此，該密封面指的是該內襯內表面、該接角與該軸孔面組成的封閉面，也是指該環曲面、該切邊角與該軸密封面構成的封閉面。
本發明滿足高溫、高壓、低扭矩及良好使用壽命用途的氟塑料蝶閥構造，該蝶板外緣的環曲面包括不等寬度圓筒面與不等寬度曲面；該不等寬度圓筒面的密封寬度在靠近該閥軸位置處有較窄的密封寬度，在靠近該蝶板的中央部位有最寬的密封寬度；該不等寬度圓筒面在靠近該閥軸位置處的密封寬度超過該蝶板內部之金屬蝶板外緣厚度的50%以上，以3吋蝶閥為例，其密封寬度在4mm以上，該不等寬度圓筒面在靠近該蝶板的中央部位具有最大密封寬度，寬度超過該金屬蝶板外緣厚度的70%以上，能在合理迫緊量下，提供比習知技術有更多的抗靜壓扭力與高壓氣密的需求；而該不等寬度曲面是由蝶板的蝶板側翼表面向外緣延伸構成；該不等寬度曲面在靠近該閥軸位置處位置具有最長平滑弧線，在靠近該蝶板的中央部位具有最短平滑弧線，用來取代習知帶狀密封之蝶板的角邊，且不等寬度曲面配置在蝶板的關閉轉動方向；不等寬度曲面與內襯內表面以更小的接觸角71(θ)與滑動夾角74(ψ)做相對滑動，可以減少材料變形與摩擦力阻力，可以大幅縮小干涉滑動的接觸角與滑動長度；該蝶板內部的金屬蝶板的外緣也有對應的曲面結構，不等寬圓筒面與不等寬曲面；當閥門緊閉時，蝶板外緣的不等寬度圓筒面與內襯內表面的迫緊來形成複合密封，該軸孔面、該軸密封面的壓合以及凸起的密封環與密封凹槽，還有接角與切邊角的密合，這些連續的迫緊面構成了複合密封。
本創作之功效說明如下：
問題1：材料變形量--複合密封的不等寬度圓筒面，可以追求更大的密封寬度及合理壓接壓力來達成密封，可以採用更合適壓縮比來達到密封需求，內襯內表面的材料會有更少的變形，更不容易有潛變發生，在更大的密封寬度代表耐壓能力高，可以承受更大的壓力變動；且高溫時材料仍有大面積的支撐，高溫耐受性提高，這些優點都可以提高蝶閥壽命。
問題2：干涉滑動--複合密封的不等寬度曲面取代習知角邊，不等寬度曲面提供的接觸角變小，滑動長度變短，來做相對平順滑動的干涉滑動，內襯內表面的材料會承受的拉伸張力與剪力降低，愈不容易有材料潛變發生且摩擦力也降低，扭矩需求降低，增加蝶閥耐壓能力與高溫耐受性及增長蝶閥使用壽命。
問題3：軸孔面--水平密封端面的軸密封面設有凸起密封環能與水平密封平面的軸孔面之密封凹槽作干涉壓接密封而減少壓接密封面積，可以縮小蝶板凸起的外徑增加流道面積，也可以減少因滑動摩擦而造成磨損與潛變，降低洩漏風險並延長蝶閥壽命；在軸孔二側各設有一加強部，使水平密封平面與管狀部的厚度能平順變化，提升水平密封平面的密封能力。
問題4：流道--當蝶板開啟形成狹縫流道時，不等寬度曲面會加大狹縫流道的寬度，且蝶板外緣成平滑曲面，有助於提高蝶板位於小角度開啟時的流量；蝶板沒有直徑連結，不會佔據大的流道面積，蝶板側翼截面採用板狀截面或錐狀截面，蝶板閥軸之二側的分開較小外徑凸起部佔據較小流道面積，內襯內徑面為圓筒形且等於管道內徑，可以確保足夠流道面積與流量。
問題5：流體扭矩與靜壓扭矩--蝶板側翼與內襯內表面形成狹縫流道，不等寬度曲面會加大狹縫流道的寬度而有更大流量，並減少分離流與紊流而讓流體扭矩更低；在靠近該閥軸位置處，不等寬度圓筒面的最小密封寬度超過蝶板內部之金屬蝶板外緣厚度的50%以上；在靠近該蝶板的中央部位，不等寬度圓筒面的最小密封寬度超過蝶板內部之金屬蝶板外緣厚度的70%以上，可以大幅提升抗靜壓扭矩的能力，且減少靜壓洩漏的風險。
問題6：高溫耐受性--不等寬度圓筒面有比較寬的密封寬度，而且不等寬度曲面的干涉滑動平順，可以減少內襯內表面的材料變形，高溫高壓耐受性佳；內襯的管狀部沒有複雜結構，高溫變形也大幅減少；閥體內側的梯形溝槽能容納背環的高溫膨脹。
問題7：蝶板強度--蝶板的凸起部分開且沒有直徑連結，蝶板側翼截面採用厚板狀截面或錐狀截面能提供高強度。
請參考第一圖、第二A圖、第二B圖、第三圖、第四A圖、第四B圖、第四C圖與第四D圖，一種氟素料對稱蝶閥1，係包括一閥體2、一內襯3、一背環4與一蝶板5。
該閥體2呈圓環狀，包括由水平分割成半圓弧的二件式部件，分別是一上閥體21與一下閥體22，二者用二個螺栓緊鎖成一體，且該上閥體21與該下閥體22組裝的方向是一軸向，該上閥體21其上設有一緊鎖部211及一軸孔部212，該下閥體22其上設有一緊鎖部221及一軸孔部222；該閥體2的一內圓周面23用來安裝該氟素料之內襯3；該內圓周面23上並設有呈梯形且夾角233(γ)的一溝槽232，用來安裝具有梯形截面42且夾角43(α)的該背環4，如第三圖所示；該溝槽232底部設有一凸環234，該凸環234的高度239(s2)小於該溝槽232的深度237(s1)，該凸環234的寬度236(t2)等於該蝶板5內部之一金屬蝶板51的厚度631(t1)的1.5倍到2倍之間，請參考第四A圖，但小於底部寬度238(t3)。
該內襯3相對該閥體2呈圓環狀，該內襯3有一內徑側與一外徑側，該內襯3二端各有一徑向法蘭32，且該內襯包含有一管狀部31，該管狀部31的外徑315會安裝在該閥體2的內圓周面23，關閉時該蝶板5之蝶板外緣53壓接在該管狀部31呈圓筒狀的一內襯內表面311，由該閥體2與該背環4所支撐，以封閉流體的流動並承受流體壓力與溫度，該內襯3在該軸向二端各設有一水平密封平面632，該水平密封平面632的厚度大於該管狀部31的厚度，該水平密封平面632在該內徑側與外徑側都做平面結構，使該二個水平密封平面632間的直徑距離小於該管狀部31的內徑，該內襯3在該水平密封平面632的內徑側與該內襯3在該管狀部31的內徑側相連接，連接處各有圓弧狀的一接角633；在該水平密封平面632上設有一軸孔312，且在該水平密封平面632之內徑側與外徑側各設有一軸孔面634，圍繞在該軸孔312的外圍用來壓接密封，在內徑側的軸孔面634上有設有一密封凹槽634a，內徑側的該軸孔面634、該接角633與該內襯內表面311相連結構成一完整的密封面6；在該水平密封平面632的外徑側且在軸孔312二側各設有一加強部318，分布在一中心線25上且寬度大於該蝶板5內部之金屬蝶板51的厚度631(t1)的二倍以上，使該水平密封平面632與該管狀部31的厚度能平順變化，來改進該接角633的洩漏問題，該中心線25是指垂直於該軸向且通過該軸孔312中心的線。
請參考第三圖所示，該背環4係由橡膠所製成的彈性體，裝設在該閥體2之內圓周面23之溝槽232內與該氟素料內襯3之管狀部31間，也配合該蝶板5之一閥軸55的需求設有軸孔部46，該背環4的內徑41基本上等於該閥體2的內徑；當該背環4被安裝在該溝槽232內部時，還留有一膨脹空間235來滿足高溫下的熱膨脹需求；該背環4在受迫緊時會填滿膨脹空間235的80%以上，在高溫膨脹下幾乎會完全填滿；該管狀部31的外徑315基本上等於該閥體2之內徑，該背環的內徑41與該內襯內表面311會因製造過程收縮而尺寸略小並向內凸起；該背環的厚度45(s3)加上該凸環234的高度239(s2)會等於該溝槽232的深度237(s1)，但可能會因製造過程收縮變形而使該背環4的厚度45(s3)略大而使該背環4的內徑比該閥體2內徑略小，而且該內襯內表面311也會因相同製造收縮理由成為向內凸起，使該內襯內表面311的截面成為凸起曲線66a；這些都需要製程控制使凸起高度66b(h)落在合理範圍，由於該蝶板5安裝到該內襯3的管狀部31時必須產生足夠迫緊量65(ε)才能達到密封效果，在製造過程中這些凸起高度66b(h)都必須受到管制也都包含在迫緊量65(ε)的計算中，該迫緊量65(ε)請參閱第五A圖。
請參考第四A圖、第四B圖、第四C圖與第四D圖所示，該蝶板5呈圓盤狀且該蝶板5有一蝶板外緣53，該蝶板外緣53有一環曲面531，該蝶板5在該軸向二端各有一水平密封端面635，該水平密封端面635相對於該內襯3的該水平密封平面632，且該水平密封端面635與該環曲面531的連接處各有圓弧狀的一切邊角636，且該切邊角636相對於該內襯3內徑側的接角633二者做密封；該水平密封端面635與該水平密封平面632間做軸向垂直迫緊密封，在該切邊角636與該接角633由垂直密封轉換為徑向密封，由於該加強部318平順化厚度使得迫緊均勻而不會發生流體自閥軸55位置處洩漏問題；在該水平密封端面635設有與一閥軸55同心的一凸起部54及該閥軸55，該閥軸55有長的一上閥軸55a與短的一下閥軸55b；該閥軸55穿過該內襯3的二軸孔312被安裝在該閥體2之上閥體21的軸孔部212與下閥體22的軸孔部222，使該蝶板5可以轉動以進行調節流量或開閉閥；該蝶板5被該凸起部54分隔成二個蝶板側翼56，該蝶板側翼56的截面可以成板狀截面或錐狀截面，其中，大型尺寸的蝶閥採用錐狀截面[如第7E圖所示]，小型尺寸的蝶閥採用板狀截面[如第4A圖所示]。
蝶板5之蝶板外緣53外徑略大於內襯內表面311的內徑，二者的差值的一半即為單邊半徑之迫緊量65(ε)，如第五A圖所示，密封面6的壓縮比等於迫緊量65(ε)與背環4的厚度45(s3)之比值，而依選用背環4的材質與耐壓耐溫需求，該壓縮比的範圍在15%-22%的範圍，而蝶板側翼56的外緣之金屬蝶板51的厚度631(t1)能提供密封寬度≧4mm的複合密封，以3吋蝶閥為例，如第四A圖所示。
請參考第一圖所示，該水平密封端面635之凸起部54的一軸密封面637設有凸起的一密封環637a，能與該軸孔面634之密封凹槽634a做密封並能縮小凸起部54的外徑，使該蝶板外緣53與該內襯內表面311的壓接密封也連接到軸密封面637與軸孔面634，形成連續可靠的密封面6，含該水平密封端面635與該水平密封平面632的密封。
請參考第四A圖、第四B圖、第四C圖與第四D圖，這裡說明蝶板外緣53具有能滿足高溫、高壓、低扭矩及良好使用壽命的一種複合密封結構67，該複合密封結構67包括：蝶板外緣53的環曲面531是由一不等寬度圓筒面532與一不等寬度曲面533所構成的平順曲面，而且該不等寬度曲面533位於蝶板5的轉動方向791[如第五D圖]；這裡所提到的a-a截面位置、b-b截面位置與c-c截面位置，這些截面的位置相同於第七A圖所示之習知蝶閥的割面線位置；該不等寬度圓筒面532的密封寬度63(B) 在a-a截面位置有較窄的密封寬度63(B)，在b-b截面位置有次大的密封寬度63(B)，在c-c截面位置有最寬的密封寬度63(B)，亦即由靠近該閥軸55位置處往靠近該蝶板5的中央部位漸寬變化，而且該不等寬度圓筒面532構成密封面6的一部份，該不等寬度圓筒面532相對於該不等寬度曲面533的另一側邊為角邊535，具有小的圓弧半徑連結到蝶板側翼56表面，且該角邊535位於蝶板5的打開方向側，該角邊535與該內襯內表面311產生極少的干涉滑動7；而該不等寬度曲面533是由蝶板5的蝶板側翼56表面向外緣53延伸構成，該不等寬度曲面533在a-a截面位置具有一最長平滑弧線533a，在b-b截面位置具有一較短平滑弧線533b，在c-c截面位置具有最短平滑弧線533c，亦即由靠近該閥軸55位置處往靠近該蝶板5的中央部位漸窄變化；該不等寬度曲面533會跟該內襯內表面311產生干涉滑動7，該最長平滑弧線533a、該較短平滑弧線533b與該最短平滑弧線533c都是接近橢圓曲線，橢圓的短徑垂直於蝶板側翼56表面，這些曲線也可以由數個圓弧來構成；蝶板5內部之金屬蝶板51的外緣511也有對應的曲面結構，如蝶板側翼516、凸起部517、水平密封端面518、切邊角519，如第四D圖所示，不等寬圓筒面514與不等寬曲面515，在a-a截面位置具有最長弧線515a，在c-c截面位置具有最短弧線515c。
如第四A圖所示，該複合密封結構67能滿足高溫、高壓的專利特徵為：以3吋口徑蝶閥為例，該金屬蝶板51外緣厚度為8mm，該不等寬度圓筒面532在a-a截面的密封寬度63(B)超過該金屬蝶板51外緣的厚度631(t1)的50%以上，且其密封寬度在4mm以上；該不等寬度圓筒面532在c-c截面的密封寬度63(B)超過金屬蝶板51外緣的厚度631(t1)的70%以上，且其密封寬度在5.6mm以上；使該不等寬度圓筒面532與內襯內表面311壓接成連續可靠的密封面6，而且也連接到該軸密封面637與該軸孔面634，如第二A圖、第四C圖所示，在c-c截面的密封面6有最大的半徑也承受最大的靜壓力矩，而有最大的密封寬度63(B)能提供更高的耐壓氣密能力，這樣的密封寬度63(B)不會小於習知帶狀密封62的寬度。
請參考第五A圖所示，該複合密封結構67[參閱第四A至第四D圖]能滿足低扭矩及良好使用壽命的原因是：該不等寬度曲面533在a-a截面的接觸角71(θ)變小且滑動距離大幅降低，該不等寬度曲面533的接觸角71(θ)接近於習知線性密封的接觸角71(θ)。
請參考第五A圖、第五B圖、第五C圖、第五D圖與第五E圖所示，該複合密封結構67[參閱第四A至第四D圖]能滿足低扭矩及良好使用壽命的進一步說明，複合密封結構67在a-a截面在關閉過程中，該不等寬度曲面533與該內襯內表面311產生干涉滑動7，而且該不等寬度曲面533能以滑動夾角74(ψ)向前滑動，摩擦力75(F)作用在該內襯內表面311，並在迫緊處形成迫緊凹陷與在蝶板外緣53的前方形成前方凸出的內襯變形68(δ)，該內襯變形68(δ)的內襯內表面311的材料會承受擠壓，變形大小依迫緊量65(ε)大小而定，蝶板外緣53後側的內襯內表面311的材料會承受拉力；該複合密封結構67的滑動夾角74(ψ)及內襯變形68(δ)都會比帶狀密封62與線性密封61更小；滑動夾角74(ψ)及內襯變形68(δ)愈大愈不利於高溫用途，也就是內襯內表面311與蝶板5外部之氟素料封裝69的材料承受愈大的潛變與摩擦力75(F)。
請參考第六圖所示，當該蝶板5在打開或關閉過程中，該蝶板5會處於某一開度使流道8出現狹縫流道81，這時會在該蝶板5的二側分別出現突擴流道814與漸縮流道815，如圖中流線811所示，流體在流動過程中會在該蝶板5背側出現迴流區812，蝶板5的蝶板外緣53之不等寬度曲面533可以為狹縫流道81帶來更多流動面積，也就是有更大的狹縫寬度813(W)，這樣非常有助於提高蝶板5在小角度位置時的流量與Cv值，也可以降低流體扭矩792(Th)。
在一大氣壓下關閉本創作蝶閥的扭力為40Ntm，以3吋蝶閥為例，而且是在接近90度時才需要這樣的扭矩，從零度到80度只需要＜30Ntm的扭矩，開啟時只需要＜20Ntm的扭矩，這樣的結果代表內襯內表面311所承受的干涉滑動7平順發生，而且承受的摩擦力75(F)減少，尤其開啟過程需要的扭矩降低也代表摩擦力75(F)大幅減少而增加蝶閥1的使用壽命。
本創作的實施例在標準測試台進行的測試，蝶板5的角度分布在0度、18度、36度、54度、72度、90度，0度為全開90度為全關，測試結果的流量係數Cv值如表一所示，第十參考案的Cv值如表二所示，第十一參考案的Cv值如表三所示；這三個流量係數Cv值在不同蝶板開度的曲線圖請參考第六Bi圖、第六Bii圖及、第六Biii圖之曲線A、曲線B與曲線C，以下為本發明之蝶閥與這二個參考案的比較說明：
1.本發明蝶板的流量係數Cv曲線之線性度優於參考第十案與參考第十一案。
2.本發明蝶板在低開度36度就有流量係數Cv%=16%，參考第十案在開度35度Cv%=9%，參考第十一案在開度40度Cv%=11%。
3.本創作蝶板在中開度54度就有流量係數Cv%=34%，參考第十案在開度55度Cv%=23%，參考第十一案在開度60度Cv%=26%。
Figure 107131009-A0304-0001
1:對稱蝶閥2:閥體21:上閥體211:緊鎖部212:軸孔部22:下閥體221:緊鎖部222:軸孔部23:內圓周面232:溝槽233(γ):梯型夾角234:凸環235:膨脹空間236(t2):凸環寬度237(s1):溝槽深度238(t3):底部寬度239(s2):凸環高度24:緊鎖螺孔25:中心線3:內襯31:管狀部311:內襯內表面312:軸孔315:管狀部外徑318:加強部32:徑向法蘭4:背環41:背環內徑42:梯形截面43(α):梯型夾角45(s3):厚度46:軸孔部5:蝶板51:金屬蝶板511:外緣513:聯結孔514:不等寬圓筒面515:不等寬曲面515a:最長弧線515c:最短弧線516:蝶板側翼517:凸起部518:水平密封端面519:切邊角53:蝶板外緣531:環曲面532:不等寬圓筒面533:不等寬度曲面533a:最長平滑弧線533b:較短平滑弧線533c:最短平滑弧線54:凸起部544:軸孔55:閥軸55a:上閥軸55b:下閥軸56:蝶板側翼57:蝶板外徑6:密封面61:線性密封62:帶狀密封63(B):密封寬度631(t1):金屬蝶板厚度632:密封平面633:接角634:軸孔面634a:密封凹槽635:密封端面636:切邊角637:軸密封面637a:密封環64(p):壓接壓力65(ε):迫緊量66:向內凸起66a:凸起曲線66b(h):凸起高度67:複合密封68(δ):內襯變形69:封裝69a:封裝變形7:干涉滑動71(θ):接觸角72:接觸點73(R):旋轉力臂74(ψ):滑動夾角75(F):摩擦力79(T):扭矩791:轉動方向792(Th):流體扭矩793(Tp):靜壓扭矩794(Tf):摩擦扭矩8:流道81:狹縫流道811:流線812:迴流區813(W):狹縫寬度814:突擴流道815:漸縮流道82(Ps):靜壓9:氟素料蝶閥91:閥體911:內圓周面912:溝槽913:上軸孔部914:下軸孔部92:蝶板92a:線性密封蝶板92b:帶狀密封蝶板92c:金屬蝶板921:蝶板側翼922:蝶板外緣923:環曲面923a:角邊924:圓錐曲面927:蝶板凸起928:軸孔929:直徑連結93:內襯931:管狀部932:徑向法蘭933:內襯內表面937:軸孔94:背環941(t4):厚度95:閥軸
[第一圖]係本發明之氟素料蝶閥外觀及組立圖。
[第二A圖]係包含有加強部之內襯剖視圖。
[第二B圖]係包含有加強部之內襯之密封平面視圖。
[第三圖]係內襯與背環組合圖。
[第四A圖]係本發明之蝶板在軸向的上視圖。
[第四B圖]係本發明之蝶板側視圖。
[第四C圖]係本發明之蝶板的不等寬度圓筒面與不等寬度曲面之立體圖。
[第四D圖]係本發明之蝶板之金屬蝶板之立體圖。
[第五A圖]係本發明之蝶板在a-a,b-b,c-c截面位置與內襯內表面的接觸點示意圖。
[第五B圖]係本發明之蝶板接觸內襯使內襯及背環被擠壓變形構成密封的示意圖。
[第五C圖]係本發明之蝶板在軸向的上視圖。
[第五D圖]係本發明之蝶板在a-a截面位置與內襯內表面的接觸點剖視圖。
[第五E圖]係本發明之蝶板的干涉滑動剖視圖。
[第六A圖]係本發明之蝶閥之狹縫流道示意圖。
[第六Bi圖]係本發明之蝶閥的流量係數Cv值在不同開度曲線圖。
[第六Bii圖]係參考案十之3吋蝶閥的流量係數Cv值在不同開度曲線圖。
[第六Biii圖]係參考案十一之3吋蝶閥的流量係數Cv值在不同開度曲線圖。
[第七A圖]係習知氟素料蝶閥外觀圖。
[第七B圖]係習知氟素料封裝蝶板的結構視圖。
[第七C圖]係習知氟素料蝶閥的內襯與背環組合圖。
[第七D圖]係習知氟素料蝶閥之內襯之管狀部剖視圖。
[第七E圖]係習知蝶板在關閉蝶閥時所需扭矩示意圖。
[第七F圖]係習知蝶板在開啟蝶閥形成狹縫流道時所需扭矩示意圖。
[第八A圖]係習知氟素料蝶閥之帶狀密封蝶板在a-a,b-b,c-c截面位置與內襯內表面的接觸點示意圖。
[第八B圖]係習知氟素料蝶閥之帶狀密封之密封面變形與壓接壓力圖。
[第八C圖]係習知氟素料蝶閥之帶狀密封之密封面形狀圖。
[第八D圖]係習知氟素料蝶閥之帶狀密封在a-a截面位置與內襯內表面的接觸點剖視圖。
[第八E圖]係習知氟素料蝶閥之帶狀密封的干涉滑動剖視圖。
[第九A圖]係習知之線性密封蝶板在a-a,b-b,c-c截面位置與內襯內表面的接觸點示意圖。
[第九B圖]係習知氟素料蝶閥之線性密封之密封面變形與壓接壓力圖。
[第九C圖]係習知氟素料蝶閥之線性密封之密封面形狀圖。
[第九D圖]係習知氟素料蝶閥之線性密封在a-a截面位置與內襯內表面的接觸點剖視圖。
[第九E圖]係習知氟素料蝶閥之線性密封的干涉滑動剖視圖。
53:蝶板外緣
531:環曲面
532:不等寬圓筒面
533:不等寬度曲面
533a:最長平滑弧線
533b:較短平滑弧線
533c:最短平滑弧線
635:水平密封端面
636:切邊角
637:軸密封面

Claims (12)

  1. 一種氟素料蝶閥構造，包含有：一閥體、一蝶板、一內襯、一背環； 該閥體呈圓環狀，包括水平分割成半圓弧的一上閥體與一下閥體，該上閥體與該下閥體係緊鎖成一體，且該上閥體與該下閥體組裝方向是一軸向，該閥體具有一內圓周面，該內圓周面設有梯形截面的一溝槽； 該蝶板呈圓盤狀，包含有一蝶板外緣，且在該蝶板外緣的軸向二端各有一水平密封端面，該水平密封端面與該蝶板外緣的一環曲面連接，連接處各有圓弧的一切邊角；在該蝶板外緣的軸向二端的該水平密封端面各設有一閥軸與一凸起部，該閥軸與該凸起部同心，該凸起部設有一軸密封面及凸起的一密封環，該軸密封面、該切邊角與該環曲面相連成一蝶板密封面； 該內襯相對該閥體呈圓環狀，該內襯有一內徑側與一外徑側，該內襯的二端各包括有一徑向法蘭，且該內襯包含有一管狀部，該管狀部的內徑側為一內襯內表面；該內襯在該軸向二端各設有一水平密封平面，該水平密封平面的厚度大於該管狀部的厚度，且所指厚度是涵蓋該內襯的內徑側與外徑側；在該水平密封平面上設有一軸孔與一軸孔面，且圍繞在該軸孔的外圍之該內徑側與該外徑側各設有該軸孔面，該水平密封平面的內徑側與該管狀部的內徑側連接處有圓弧的一接角，在該內徑側的該軸孔面上設有一密封凹槽；在該內徑側的該軸孔面、該接角與該內襯內表面相連成一內襯密封面；該內襯安裝在該閥體之該內圓周面； 該背環係梯形截面的彈性體，裝設在該溝槽內且緊貼於該管狀部的該外徑側； 該蝶板密封面與該內襯密封面中，該軸孔面相對於該軸密封面，該蝶板外緣環曲面相對於該內襯內表面，該密封環相對於該密封凹槽，以及該接角相對於該切邊角，這些部位迫緊密合，形成連續且平順的一密封面；該蝶板在全開時相對一中心線之夾角為0度，該蝶板在全閉時相對該中心線之夾角為90度，該中心線是指垂直於該軸向且通過該軸孔中心的線，當該蝶板由全開轉向關閉時，該蝶板外緣靠近該閥軸的位置先跟內襯內表面接觸，該蝶板外緣由靠近該閥軸的位置往該蝶板的中央部位隨後陸續跟內襯內表面接觸，連結該蝶板外緣跟該內襯內表面的一接觸點與該旋轉軸心的連線會與該中心線形成一個接觸角(θ)，該蝶板外緣跟該內襯內表面的任一個接觸點會有不同的接觸角(θ)；該蝶板外緣與該內襯內表面做干涉滑動時，該蝶板外緣會跟該內襯之一內襯變形(δ)的接觸面形成滑動面，該滑動面之切線與該內襯內表面垂直閥軸的切線形成滑動夾角(ψ)；該環曲面包含一不等寬度圓筒面與一不等寬度曲面所構成的複合密封；該不等寬度圓筒面的密封寬度在靠近該閥軸位置處有較窄的密封寬度，在靠近該蝶板的中央部位有最寬的密封寬度；該不等寬度圓筒面在靠近該閥軸位置處的密封寬度超過該蝶板內部一金屬蝶板外緣厚度的50%以上，在靠近該蝶板的中央部位的密封寬度超過該金屬蝶板外緣厚度的70%以上；該不等寬度曲面是由該蝶板的表面向該蝶板外緣延伸；該不等寬度曲面在靠近該閥軸位置具有最長平滑弧線，在靠近該蝶板的中央部位具有最短平滑弧線，且該不等寬度曲面配置在該蝶板的關閉轉動方向；在該蝶板做關閉或開啟動作時，該不等寬度曲面與該內襯內表面做干涉滑動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該蝶板有該金屬蝶板及一氟素料封裝，該氟素料封裝包覆該金屬蝶板，上述環曲面是位在該氟素料封裝上，該金屬蝶板的外緣也有一對應的曲面結構，一不等寬圓筒面與不等寬曲面，該不等寬曲面在靠近該閥軸具有最長平滑弧線，在靠近該蝶板的中央部位具有最短平滑弧線，且不等寬曲面配置在蝶板的關閉轉動方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，3吋蝶閥之該蝶板厚度8mm，且該蝶板外緣在靠近該閥軸位置其密封寬度在4mm以上，在靠近該蝶板的中央部位其密封寬度在5.6mm以上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該密封面的壓縮比等於迫緊量與背環厚度的比值，該壓縮比的範圍在15%至20%的範圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該蝶板被二端的該凸起部分隔成二個蝶板側翼，該蝶板側翼的截面可以成板狀截面或錐狀截面。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該溝槽底部設有一凸環，該凸環的凸環高度小於該溝槽的溝槽深度，當該背環被安裝在該溝槽時，形成一膨脹空間，該凸環的凸環寬度等於該蝶板內部之一金屬蝶板的金屬蝶板厚度的1.5倍到2倍之間，但小於該溝槽之底部寬度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該背環之內徑實質上等於該閥體的內徑；該管狀部的外徑實質上等於該閥體之內徑。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該不等寬度曲面的平滑弧線都是接近橢圓曲線。
  9. 一種氟素料蝶閥構造，包含有：一閥體、一蝶板、一內襯、一背環； 該閥體呈圓環狀且由水平分割成半圓弧的一上閥體與一下閥體，且二者其上都設有緊鎖部及軸孔部，該上閥體與該下閥體緊鎖成一體，且該上閥體與該下閥體組裝方向是一軸向，該閥體包括有一內圓周面，該內圓周面設有梯形截面的一溝槽； 該蝶板呈圓盤狀且包括有一蝶板外緣，在該蝶板外緣的軸向二端各有一水平密封端面，且該水平密封端面與該蝶板外緣的一環曲面連接，連接處各有圓弧狀的一切邊角；在軸向二端的該水平密封端面各設有一凸起部及一閥軸，該凸起部及該閥軸同心，該凸起部上設有一軸密封面及凸起的一密封環，該軸密封面、該切邊角與該環曲面相連成一蝶板密封面； 該內襯相對該閥體呈圓環狀，該內襯有一內徑側與一外徑側，該內襯的二端各包括有一徑向法蘭，且該內襯包括有一管狀部，該管狀部的內徑側為一內襯內表面；該內襯在該軸向二端各設有一水平密封平面，該水平密封平面的厚度大於管狀部的厚度，且所指厚度是涵蓋該內襯的內徑側與外徑側；在該水平密封平面上設有一軸孔與一軸孔面，且圍繞在該軸孔的外圍之該內徑側與該外徑側各設有該軸孔面，該水平密封平面的的內徑側與該管狀部的內徑側連接處各有圓弧的一接角，在該內徑側的該軸孔面上有設有一密封凹槽；在該內徑側的該軸孔面、該接角與該內襯內表面相連成一內襯密封面；該內襯安裝在該閥體之該內圓周面； 該背環係梯形截面的彈性體，裝設在該梯形截面溝槽內且緊貼於該管狀部的該外徑側； 該蝶板密封面與該內襯密封面中，該軸孔面相對於該軸密封面，該蝶板外緣環曲面相對於該內襯內表面，該密封環相對於該密封凹槽，以及該接角相對於該切邊角，這些部位迫緊密合，形成連續且平順的一密封面； 在該水平密封平面的外徑側，且在該軸孔二側沿著該管狀部還各設有一加強部，該加強部之寬度大於該蝶板內部之一金屬蝶板的厚度的二倍以上，並使該水平密封平面與該管狀部的厚度能平順變化。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該加強部平順化該接角的厚度。
  11. 一種氟素料蝶閥構造，包含有： 一閥體； 一蝶板，以一閥軸樞接在該閥體上，藉由該閥軸樞轉，使該蝶板用以開啟或封閉該閥體； 該蝶板有一蝶板外緣，該蝶板外緣有一環曲面，該環曲面包含一不等寬度圓筒面；該不等寬度圓筒面的密封寬度自該閥軸朝向該蝶板的中央部位呈漸寬的型態，該不等寬度圓筒面在靠近該閥軸位置的密封寬度超過內部一金屬蝶板外緣厚度的50%以上，該不等寬度圓筒面在靠近該蝶板的中央部位的密封寬度超過該金屬蝶板外緣厚度的70%以上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之氟塑料蝶閥構造，其中，該環曲面進一步包含一不等寬度曲面與該不等寬度圓筒面構成一複合密封結構；該不等寬度曲面是由該蝶板的表面向該蝶板的外緣延伸；該不等寬度曲面的平滑弧線自該閥軸朝向該蝶板的中央部位呈漸窄的型態，且該不等寬度曲面配置在該蝶板的關閉轉動方向。
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