节能型六偏心金属密封蝶阀

技术领域

本发明涉及蝶阀技术领域，具体涉及一种节能型六偏心金属密封蝶阀。

背景技术

蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭或调节介质流量的一种阀门。蝶阀不仅结构简单、体积小、重量轻、材料耗用省、安装尺寸小、驱动力矩小、操作简便、迅速，并且还可以同时具有良好的流量调节功能和关闭密封特性，是近十几年来发展最快的阀门品种之一。蝶阀的使用非常广泛，其使用的品种和数量仍在继续扩大，并向高温、高压、大口径、高密封性、长寿命、优良的调节特性，以及一阀多功能发展。其可靠性及其他性能指标均达到较高水平。

蝶阀的卓越性能与其自身不断地偏心、演变、发展密切相关。为满足各种工况要求、蝶阀先后经历了从同心向单偏心、双偏心、三偏心、四偏心等多偏心的演变。

多偏心蝶阀作为阀门最新科技的结晶、扬各种阀门之长、避各种阀门之短，其最大压力等级可以到达2500磅级、耐温低至-196℃、高达700℃、密封达到0泄漏、调控比高达100∶1以上。标准口径可以做到DN6000、而且对夹、凸耳、法兰、环接、对接焊、夹套、各种结构长度等都可以对应，更由于材料选择余地很大，高低温及各种酸、碱等腐蚀性介质也都能对应自如。特别是在大口径方面，以其零泄漏的优势，在关断阀上正在不断地取代粗大的闸阀和球阀。蝶阀同样以其优异的调控机能，作为调控阀也正在不断地取代笨重的截止阀。

但是，常规的蝶阀的开关是通过阀杆的90°旋转来实现的，因此，常规蝶阀开启和关闭行程都是四分之一圆周即90°。对于大口径蝶阀来说，开启和关闭蝶阀需要很大的扭矩，为了在手轮输入力矩端轻松开启蝶阀，其配套的蜗轮蜗杆装置的速比会很大，手轮或电动执行器的转圈数较大，这就导致开启和关闭的时间很长，有时开启或关闭一个蝶阀需要达半小时左右甚至更长，非常耗时费力。

另外，常规的蝶阀，阀座直径比阀体两端流道口内径小，在蝶板打开的状态下，蝶板厚度和阀轴直径会占用1/3流道面积左右，介质实际流经阀座时的流通面积只占2/3甚至更少。流道面积的减少，这必将导致蝶阀的压力损失较大，整个管道的能耗损失也大，使用成本增大，非常不经济。

鉴于启闭过程中费时费力、使用过程中成本巨大的缺点，特别需要设计一种启闭行程短、开关时间少、压力损失小，能量耗用低，经济性好的节能型蝶阀。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于克服常规蝶阀现有技术缺陷，提供一种既保留目前常规三偏心蝶阀密封性能可靠，使用寿命长、启闭密封无摩擦等优点，同时也要求启闭行程短、开关时间更少、压力损失小，能量损耗更低，经济性能更好的节能型六偏心蝶阀。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种节能型六偏心金属密封蝶阀，包括阀体、阀杆、阀座和蝶板，所述阀体内形成阀体流道，所述阀座和蝶板设置在阀体流道内，所述阀杆的一端伸入阀体流道与蝶板连接，所述阀体上设置六偏心密封结构和阀座密封结构，所述六偏心密封结构包括偏心距结构和偏心角结构，所述偏心距结构包括第一偏心距E1和第二偏心距E2，所述角偏心结构包括第一偏心角β，所述第一偏心距E1形成在阀杆与阀体流道之间，所述第二偏心距E2形成在阀杆与阀体之间，所述阀座与阀体之间形成第一偏心角β。

较佳的，所述阀杆的中心线与阀体流道的水平中心线之间垂直的距离形成第一偏心距E1，所述阀杆的中心线与阀体结构长度的对称中心线之间垂直的距离形成第二偏心距E2。

较佳的，所述阀座密封结构为设置在蝶板上的密封圈，所述蝶板具有蝶板密封面，所述蝶板密封面上开设密封环槽，所述密封圈设置在密封环槽内，所述阀座的径向平面与与阀体结构长度的中心平面的夹角形成第一偏心角β。

较佳的，所述偏心角结构还包括第二偏心角α，所述蝶板密封面的斜置椭圆锥中心线与蝶板的中心线的夹角形成第二偏心角α。

较佳的，所述阀体为分体式结构，所述阀体包括左阀体和右阀体，所述左阀体和右阀体之间形成阀座安装槽，所述阀座安装槽倾斜设置，所述阀座设置在阀座安装槽内，且所述阀座对应阀座安装槽呈倾斜结构设置。

较佳的，所述左阀体上设置左端法兰和第一中法兰，所述右阀体上设置右端法兰和第二中法兰，所述阀座安装槽设置第一中法兰和第二中法兰之间，所述第一中法兰和第二中法兰连接形成中法兰，所述中法兰倾斜设置，所述中法兰的两端与对应的左端法兰和右端法兰之间均具有β角。

较佳的，所述阀体流道的两端对应开设介质进口和介质出口，所述阀体流道包括靠近介质进口的进口部和中腔部以及靠近介质出口的出口部，所述进口部和出口部内径相同，所述中腔部的内径大于进口部和出口部的内径。

较佳的，所述偏心距结构还包括第三偏心距E3和第四偏心距E4，所述阀杆的中心线与密封圈的平面垂直距离形成第三偏心距E3，阀杆的中心线与蝶板的外圆中心线的距离形成第四偏心距E4。

较佳的，第一偏心距E1＝1/10～1/8×DN mm，第二偏心距E2＝1/10～1/8×DN mm。

较佳的，所述第一偏心角β＝45°～55°，第二偏心角α＝8°～12。

本发明的有益效果在于：本发明将整个密封系统形成六偏心全金属硬对硬密封结构。六个偏心分别是距离第一偏心距E1、第二偏心距E2、第三偏心距E3、第四偏心距E4和第二偏心角α、第一偏心角β。第三偏心距E3保证阀杆不穿透密封圈，使密封圈成为一个连续完整的密封环。第四偏心距E4使阀杆中心偏离蝶板中心，形成凸轮效应，保证蝶板启闭过程中，密封圈与阀座无干涉和摩擦作用。第一偏心距E1使阀杆偏置于阀体流道中心一侧，全开时蝶板基本处于阀体流道中心，保证介质通过蝶板时上下层流体均匀平稳且无湍流，压降最小，能耗损失最小。第二偏心距E2使阀杆偏置于阀体结构长度对称中心一侧，蝶板全开时处于阀体扩大的中腔体位置，保证流通面积达到最大，全开时压力损失最小，能耗损失最小，该偏心同样可以使整体阀体结构长度达到最短且对称，以节约安装空间和成本。第二偏心角α使阀座和密封圈的密封面形成一个完全贴合斜切的圆锥面，根据凸轮效应，密封圈随着蝶板绕着阀杆启闭过程中与阀座无干涉和摩擦现象；密封圈与阀座之间，关闭即贴合，开启即离开，同时，压力越大，密封越紧。第一偏心角β将阀座和密封圈斜置β角后，蝶阀的开启角度变为90°-β，通常启闭角度变为45°～55°，行程最少只有常规蝶阀的1/2左右，开关时间最少缩短一半，保证阀门蝶阀省时省力节能，具有很好的经济性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明结构示意图；

附图2为附图1中A-A处在全开状态下结构剖视示意图；

附图3为附图1中A-A处在全关状态下结构剖视示意图。

附图标记：

1、阀体，2、阀杆，3、阀座，4、蝶板，5、阀体流道，6、密封圈，7、蝶板密封面，8、密封环槽，9、压圈，10、螺钉，11、执行机构，12、左阀体，13、右阀体，14、阀座安装槽，15、中法兰，16、左端法兰，17、第一中法兰，18、右端法兰，19、第二中法兰，20、介质进口，21、介质出口，22、进口部，23、中腔部，24、出口部，E1、第一偏心距，E2、第二偏心距，E3、第三偏心距，E4、第四偏心距，α、第二偏心角，β、第一偏心角。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合说明书附图对本发明做进一步描述。

本发明提供如下技术方案：

如附图1～3所示，本发明公开了一种节能型六偏心金属密封蝶阀，包括阀体1、阀杆2、阀座3和蝶板4，所述阀体1内形成阀体流道5，所述阀座3和蝶板4设置在阀体流道5内，所述阀杆2的一端伸入阀体流道5与蝶板4连接，所述阀体1上设置六偏心密封结构和阀座密封结构，所述六偏心密封结构包括偏心距结构和偏心角结构，所述偏心距结构包括第一偏心距E1、第二偏心距E2、第三偏心距E3和第四偏心距E4，所述角偏心结构包括第一偏心角β和第二偏心角α。具体的，本设计通过设置六偏心密封结构，使得蝶阀通过设置第三偏心距E3、第四偏心距E4和第二偏心角α来保证常规偏心蝶阀密封性能可靠，使用寿命长、启闭密封无摩擦等优点的同时，通过增加第一偏心距E1、第二偏心距E2和第一偏心角β来使得蝶阀的成为启闭行程短、开关时间更少、压力损失小，能量损耗更低，经济性能更好的节能型六偏心蝶阀。

所述阀杆2的中心线与阀体流道5的水平中心线之间垂直的距离形成第一偏心距E1，第一偏心距E1＝1/10～1/8×DN mm，所述阀杆2的中心线与阀体1结构长度的对称中心线之间垂直的距离形成第二偏心距E2，第二偏心距E2＝1/10～1/8×DN mm。具体的，第一偏心距E1使阀杆2偏置于阀体流道5中心一侧，蝶板4全开时基本处于阀体流道5中心，保证介质通过蝶板4时上下层流体均匀平稳且无湍流，压降最小，能耗损失最小；而第二偏心距E2使阀杆2偏置于阀体1结构长度对称中心一侧，蝶板4全开时处于右阀体13扩大的中腔部23位置，除去蝶板4和阀杆2占用的流道面积，介质实际通过的流道面积大于等于两端口(进口部22和出口部24)的面积，保证全开时压力损失最小，能耗损失最小，大大节省管路系统的能源消耗。该轴偏心可以保证整体阀体1结构对称，长度最短，以节约安装空间和成本。

所述阀座密封结构为设置在蝶板4上的密封圈6，所述蝶板4具有蝶板密封面7，所述蝶板密封面7上开设密封环槽8，所述密封圈6设置在密封环槽8内，所述阀座3的径向平面与与阀体1结构长度的中心平面的夹角形成第一偏心角β，第一偏心角β＝45°～55°，所述蝶板密封面7的斜置椭圆锥中心线与蝶板4的中心线的夹角形成第第二偏心角α，第二偏心角α＝8°～12。具体的，第一偏心角β将常规垂直阀座3斜置对应的角度(即为第二偏心角β)后，蝶板4的开启角度变为90°-β。启闭角度45°～55°,行程只有常规的1/2左右，开关时间缩短一半，快速关断介质，保证管道系统的安全性。省时省力节能，具有很好的经济性能；第二偏心角α使阀座3和密封圈6的密封面彼此形成斜切的椭圆锥面，密封圈6随着蝶板4绕着阀杆2旋转启闭运动过程中，整个开关过程无干涉和摩擦现象。密封圈6与阀座3之间，关闭即贴合，开启即离开。密封副之间无摩擦磨损，保证密封的可靠性和长寿命。

在本设计中，密封圈6经过压圈9和螺钉10固定在蝶板4上；阀杆2穿过蝶板4和右阀体13上的轴孔，阀杆2与蝶板4通过平键固定连接，阀杆2通过轴端盖在阀体1一轴端封闭并定位，另一端穿出阀体1后与支架上的执行机构11连接。阀杆2在执行机构11的驱动作用下，在阀体1的轴孔内作旋转运动，同时，阀杆2通过平键连接带动蝶板4、密封圈6作为一整体作旋动运动从而实现启闭过程。蝶板4、密封圈6的密封副密封径向平面与阀座3径向平面平行，因此，蝶板4和密封圈6关闭时也是斜置状态，与阀体1中心垂直平面呈β角，其启闭行程只有90°-β°，即45°～55°。

所述阀体1为分体式结构，所述阀体1包括左阀体12和右阀体13，所述左阀体12和右阀体13之间形成阀座安装槽14，所述阀座安装槽14倾斜设置，所述阀座3设置在阀座安装槽14内，且所述阀座3对应阀座安装槽14呈倾斜结构设置。阀体1为两片分体式结构，由左阀体12和右阀体13组成。具体的，左阀体12与右阀体13通过中法兰15和螺栓连接成一整个阀体1。中法兰15斜置与对应的左端法兰16和右端法兰18之间均形成β角，因此蝶板4启闭角度行程将减少β角，开关时间缩短。两分阀体1之间通过阀座3和密封垫片定位和密封，形成一静态密封的整体。

所述左阀体12上设置左端法兰16和第一中法兰17，所述右阀体13上设置右端法兰18和第二中法兰19，所述阀座安装槽14设置第一中法兰17和第二中法兰19之间，所述第一中法兰17和第二中法兰19连接形成中法兰15，所述中法兰15倾斜设置，所述中法兰15的两端与对应的左端法兰16和右端法兰18之间均具有β角。具体的，阀座3夹持固定在左阀体12和右阀体13中间的斜置的中法兰15的阀座安装槽14内，阀座3座两侧平面通过垫片与阀体1形成静密封，斜置的第一中法兰17和第二中法兰19由螺栓固定连接。密封圈6通过压圈9和螺钉10夹持固定连接在蝶板4上。关闭时，密封圈6、蝶板4和阀座3径向平面保持平行一致，即与阀体1结构长度中心垂直面呈β角的斜置状态，蝶板4的启闭行程为90°-β。密封圈6与阀座3都是活动连接，保证现场可更换，易维护维修，使用成本低。倾斜式的阀座3设计，整个启闭角度为45°～55°，最低行程甚至只有普通蝶阀的1/2。开启关闭时间短，节能作用明显。

所述阀体流道5的两端对应开设介质进口20和介质出口21，所述阀体流道5包括靠近介质进口20的进口部22和中腔部23以及靠近介质出口21的出口部24，所述进口部22和出口部24内径相同，所述中腔部23的内径大于进口部22和出口部24的内径。具体的，阀体流道5的中腔部23相较于两端的进口部22和出口部24而言，内部容积更大，扩大的中腔部23的容积大于进口部22和出口部24容积的40％，当蝶板4开启后，经过阀座3的流通截面积等于或大于阀门进、出口部24的截面积，介质通过蝶板4后几乎无压降，水头损失达到最小，以实现最低的能源消耗。

所述阀杆2的中心线与密封圈6的平面垂直距离形成第三偏心距E3，第三偏心距E3＝1/2×阀杆轴径+20mm，阀杆2的中心线与蝶板4的外圆中心线的距离形成第四偏心距E4，第四偏心距E4＝2～12mm。具体的，第三偏心距E3能够保证阀杆2不经过密封圈6，使密封圈6成为一个连续完整的密封环；而第四偏心距E4使阀杆2中心偏离蝶板4中心的一侧，形成凸轮效应，保证蝶板4启闭过程中，密封圈6与阀座3无干涉和摩擦作用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。