一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀

专利摘要:
本实用新型涉及一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，包括所述阀体上设置阀座，所述阀板通过所述阀杆带动，并配合在所述阀座内转动；所述阀座密封面的底部端面和顶部端面均为正圆密封面，并通过圆心沿直线均匀移动的同时半径对应均匀增大或减小的若干正圆密封面包络而成；所述阀杆轴心与阀板中心的偏心距e1为第一偏心，所述阀杆轴心与阀体轴线的偏心距e2为第二偏心，所述圆心移动轨迹所在的直线偏离所述阀体轴线形成的角度α为第三偏心。降低了阀板及阀体的加工难度，提高了加工效率；解决了传统三偏心蝶阀椭圆密封面应力分布不均匀，减小了平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀的扭矩。
公开号:CN214331503U
申请号:CN202120295801.0U
申请日:2021-02-02
公开日:2021-10-01
发明作者:崔家铭；许嘉
申请人:崔家铭；
IPC主号:F16K1-22

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于蝶阀技术领域，具体涉及一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀。
[n0002] 蝶阀在其发展历史上主要经历了以下几种结构形式的演变，分别为中线蝶阀、单偏心蝶阀、双偏心蝶阀、高性能蝶阀和三偏心蝶阀。
[n0003] 目前三偏心蝶阀是适用范围较广、使用效果较好的一种蝶阀形式，三偏心蝶阀是在两偏心蝶阀的基础上再增加一个角度偏心，其密封面为轴线与端面成一定夹角的斜圆锥体的一部分，因此从端面方向看不再是一个圆形，而是一个椭圆形，其密封方式由位置密封转变成靠扭矩密封，实现密封需要较大的扭矩，而且因为密封面为椭圆形，故各个方向的密封比压差别较大；在加工方面，三偏心蝶阀的阀座、阀板都需要特殊的工艺装备，在车床上加工时为断续切削，密封面粗糙度不易提高，而且加工完成密封面需要的行程较长，加工效率较低。
[n0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种平行于端面的任意截面截密封面所得均为正圆的圆密封面偏心蝶阀，使三偏心蝶阀的椭圆变为正圆，设计时可以减小第二偏心e2，且密封面各个方向的密封比压更为均匀，可以大幅减小实现严密关断所需的扭矩，可以减小所需执行机构的规格；另外，便于加工、加工效率高。
[n0005] 为了达到以上目的，本实用新型采取以下技术方案：
[n0006] 一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，包括阀体、阀板和阀杆，其特征在于，所述阀体上设置阀座，所述阀板通过所述阀杆带动，并配合在所述阀座内转动；所述阀座密封面的底部端面和顶部端面均为正圆密封面，并通过圆心沿直线均匀移动的同时半径对应呈线性增大或减小的若干正圆密封面包络而成，通过圆心移动轨迹、且垂直于阀杆轴线的截面腰线为直线，并与所述正圆密封面的圆心移动轨迹所在的直线相交于一点；所述阀杆轴心与阀板中心的偏心距e1为第一偏心，所述阀杆轴心与阀体轴线的偏心距e2为第二偏心，所述圆心移动轨迹所在的直线偏离所述阀体轴线形成的角度α为第三偏心。
[n0007] 进一步地，所述阀板密封面对应阀座设计。
[n0008] 进一步地，所述阀板上安装有独立的密封环，所述密封环为对应所述阀座设计或设计为带圆弧的圆环型。
[n0009] 进一步地，所述阀座与所述阀体分体式设置，所述阀体内设台阶圆，所述阀座可拆卸安装于所述台阶圆上。
[n0010] 进一步地，所述第二偏心e2为0~4mm。
[n0011] 本实用新型的有益效果为：降低了阀板及阀体的加工难度，提高了加工效率；解决了传统三偏心蝶阀椭圆密封面应力分布不均匀，椭圆形密封面短轴处磨损快、长轴处磨损慢所导致的密封泄漏问题，能实现长期零泄漏，且延长了使用寿命；同时平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀由于将密封面改变为正圆密封面，在不干涉的前提下，其第二偏心可以设计的很小，进而减小了平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀严密切断所需的扭矩；
[n0012] 增加阀座，并且与阀体分体式设置，便于平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀的维修，同时亦有利于延长阀体的使用寿命，因为阀板平行于端面的任意截面都是圆，因此可以将阀座设计为圆形，这就为阀座的加工带来了便利。
[n0013] 图1为本实用新型偏心蝶阀的阀座密封面示意图；
[n0014] 图2为本实用新型偏心蝶阀的阀座密封面形成原理示意图；
[n0015] 图3为本实用新型偏心蝶阀的装配结构示意图
[n0016] 图4为阀板结构示意图；
[n0017] 图5为阀板主视结构示意图
[n0018] 图6为阀板俯视结构示意图
[n0019] 图7为阀板A-A截面结构示意图
[n0020] 图8为阀体阀座配合连接结构示意图
[n0021] 图9平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀的阀板应力分布示意图；
[n0022] 图10传统三偏心蝶阀的阀板应力分布示意图；
[n0023] 图中，阀板1，圆心移动轨迹所在的直线 11，阀体2，阀座3，阀杆4。
[n0024] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[n0025] 图1至9出示了一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，包括阀体2、阀板1和阀杆5，所述阀体2上设置阀座3，所述阀板1通过所述阀杆5带动，并配合在所述阀座3内转动；所述阀座3密封面的底部端面和顶部端面均为正圆密封面，并通过圆心沿直线均匀移动的同时半径对应均匀增大或减小的若干正圆密封面包络而成，通过圆心移动轨迹、且垂直于阀杆4轴线的截面腰线为直线，并与所述正圆密封面的圆心移动轨迹所在的直线11相交于一点；所述阀杆5轴心与阀板1中心的偏心距e1为第一偏心，所述阀杆5轴心与阀体2轴线的偏心距e2为第二偏心，所述圆心移动轨迹所在的直线11偏离所述阀体2轴线形成的角度α为第三偏心。
[n0026] 所述阀板1密封面对应阀座3设计。即，阀板1密封面的底部端面和顶部端面均为正圆密封面，并通过圆心沿直线均匀移动的同时半径对应均匀增大或减小的若干正圆密封面包络而成。
[n0027] 所述阀板1上安装有独立的密封环，所述密封环为对应所述阀座3设计或设计为带圆弧的圆环型。
[n0028] 所述阀座3与所述阀体2分体式设置，所述阀体2内设台阶圆，所述阀座3可拆卸安装于所述台阶圆上。具体地，如图3中，阀座3通过压板对其限位，压板通过螺钉连接阀体2，从而使得阀座3可拆卸连接阀体2；其中，阀座3可为实心结构，可用于压力、温度等级更高的工况，也可为薄壁冲压(滚压)件，弹性变形的性能更好，可有效提高泄漏量等级，可用于常温、常压工况，或中等压力、温度的工况。图8中阀座3直接通过螺钉可拆卸连接阀体2，由于阀体2密封面为正圆，所以阀座3可以将阀座3设计为圆形，这就为阀座3的加工、维修带来了便利。
[n0029] 说明：如图4所示，本实用新型中的阀座3或阀板1的密封面是若干圆心沿直线均匀移动的同时，半径均匀增大或缩小的正圆密封面包络而成，与原来的传统三偏心蝶阀相比，阀板1或阀座3密封面形成原理不同，使得最终呈现的结构不同；顺着阀体2轴线方向（B向）看去，（或者任一垂直于阀体2轴线的截面）呈正圆，顺着正圆密封面圆心移动的方向（A向）看去，（或者任一垂直于正圆密封面圆心移动所在直线的截面）呈椭圆。
[n0030] 其中圆心轨迹线所在，并垂直于阀杆5轴线的截面截密封面所得左侧边线与阀体2轴线夹角β1、右侧边线与阀体2轴线夹角β2，如图1所示。
[n0031] 利用微分的思想，如图2，设β2=0、β1=β，某一正圆密封面的厚度为dz，则圆心位置dx、半径变化dR为：
[n0032] 圆心移动量：dx=tanα dz；
[n0033] 半径变化量：dR=(tanβ-tanα)dz；
[n0034] 按照本实用新型思想设计后，阀座3密封面垂直于圆心移动轨迹的任一截面均为椭圆，垂直于阀体2轴线的任一截面均为正圆，垂直于阀杆5轴线方向尺寸变小，第二偏心距e2可以设计的很小、甚至为零，一般情况下不超过4mm，密封面周围各个方向密封比压趋于相等，因此所需关闭扭矩大幅减小、所需执行机构规格减小；
[n0035] 按照本实用新型思想设计后，由于垂直于阀体2轴线的任一截面均为正圆，可以采用数控机床铣削后磨削的加工工艺，也可采用带U轴编程功能的数控镗床加工，不需要专用夹具，为阀座3的加工带来便利，效率也可大幅提高；
[n0036] 按照本实用新型思想设计后，由于垂直于阀体2轴线的任一截面均为正圆，阀板1密封环可以与阀座3采用同样的思想设计，也可以设计为密封面带圆弧的圆环，可以采用车床加工，工艺简单、成本低廉；阀板1密封环内径与阀板1基体之间留有间隙，可以克服阀板1圆环密封面圆弧与阀座3结合面的加工误差；
[n0037] 按照本实用新型思想设计后，阀座3除密封面按照上述思想设计，还可以与阀体2分体设计、采用螺纹连接的方式紧固，便于加工、便于损坏后的更换，如图7；
[n0038] 按照本实用新型思想设计后，也可以将阀板1密封面按照阀座3设计思想整体设计，而将阀座3设计为圆环，如图3；
[n0039] 按照本实用新型思想设计后，可以实现比三偏心蝶阀更高的泄漏量等级。
[n0040] 按照本实用新型思想设计后，密封面底部正圆到顶部正圆无数圆的圆心连线也为直线段，与通过该直线截面所截密封面所得母线相交与同一点，形成类似三偏心蝶阀的斜三角形，圆心移动轨迹为该三角形底边中线的一部分，如图1至4所示。
[n0041] 阀板1上加工密封面或安装阀板1密封环，所对应的阀板1设计为独立的密封环，密封环与阀座3密封的密封面可以与阀座3相同设计，也可以设计为带圆弧的圆环型，更便于加工。
[n0042] 综上所述，本实用新型显而易见的有益效果为：降低了阀板1及阀体2的加工难度，提高了加工效率；解决了传统三偏心蝶阀椭圆密封面应力分布不均匀（如图10所示），椭圆形密封面短轴处磨损快、长轴处磨损慢所导致的密封泄漏问题，能实现长期零泄漏，且延长了使用寿命；同时平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀由于将密封面改变为正圆密封面，在不干涉的前提下，其第二偏心可以设计的很小，进而减小了平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀严密切断所需的扭矩；
[n0043] 增加阀座3，并且与阀体2分体式设置，便于平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀的维修，同时亦有利于延长阀体2的使用寿命，因为阀板1平行于端面的任意截面都是圆，因此可以将阀座3设计为圆形，这就为阀座3的加工带来了便利。
[n0044] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

权利要求:
Claims (5)
[0001] 1.一种平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，包括阀体、阀板和阀杆，其特征在于，所述阀体上设置阀座，所述阀板通过所述阀杆带动，并配合在所述阀座内转动；所述阀座密封面的底部端面和顶部端面均为正圆密封面，并通过圆心沿直线均匀移动的同时半径对应呈线性增大或减小的若干正圆密封面包络而成，通过圆心移动轨迹、且垂直于阀杆轴线的截面腰线为直线，并与所述正圆密封面的圆心移动轨迹所在的直线相交于一点；所述阀杆轴心与阀板中心的偏心距e1为第一偏心，所述阀杆轴心与阀体轴线的偏心距e2为第二偏心，所述圆心移动轨迹所在的直线偏离所述阀体轴线形成的角度α为第三偏心。
[0002] 2.如权利要求1所述的平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，其特征在于，所述阀板密封面对应阀座设计。
[0003] 3.如权利要求1所述的平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，其特征在于，所述阀板上安装有独立的密封环，所述密封环为对应所述阀座设计或设计为带圆弧的圆环型。
[0004] 4.如权利要求1所述的平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，其特征在于，所述阀座与所述阀体分体式设置，所述阀体内设台阶圆，所述阀座可拆卸安装于所述台阶圆上。
[0005] 5.如权利要求1所述的平行于端面的任意截面均为正圆的偏心蝶阀，其特征在于，所述第二偏心e2为0~4mm。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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