專利名稱：閥座組件和蝶閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及密封領域，尤其是涉及閥門如蝶閥領域，具體地說，本發明涉及蝶閥中的閥座組件。
背景技術：
在現有的閥門中，尤其在蝶閥如普通蝶閥、單偏心或雙偏心蝶閥中，密封問題是特別值得關注的。為了能夠提供更高的密封性，現有技術對此做出許多改進，一種重要的改進是采用彈性閥座并使閥座的內徑比蝶板的外徑小，從而在閥座和蝶板的密封結構之間形成緊壓，以改善密封效果。例如，在中國實用新型專利ZL200620056191.4中公開一種U形彈性密封閥座體，其通過U形密封圈與蝶板形成緊壓密封，從而提供緊壓密封。但是，這些密封形式所能提供的密封力是給定的，而且為了提供緊壓效果，需要閥座內徑小于蝶板外徑，從而在多次使用之后，容易造成閥座和蝶板的密封結構迅速磨損，密封效果迅速下降，甚至 造成密封副損壞。為此，仍希望有一種能夠提供可控的主動密封，而且在有效延長密封副的壽命情況下仍能提供理想密封效果的閥座。
發明內容
因此，本發明的目的是提供能至少部分解決上述技術問題的閥座組件、蝶閥。在本發明的第一方案中，本發明提供一種用于閥門的閥座組件。該閥門具有閥體和形成在該閥體中的閥門通道。該閥座組件安裝在該閥體上并且包括面向該閥門通道的第一彈性金屬壁、與第一彈性金屬壁對置的且面向該閥體的第二彈性金屬壁和在第一彈性金屬壁和第二彈性金屬壁之間限定出的與周圍環境隔絕的壓力流體腔，該壓力流體腔具有用于與壓力流體源可控地流體連通的壓力流體通道，第一彈性金屬壁被構造成在該壓力流體腔被供應壓力流體的情況下朝該閥門通道的中心方向彈性變形。優選地，該第一彈性金屬壁構造成在壓力流體從該壓力流體腔排出情況下至少部分恢復至初始尺寸。根據本發明的優選實施例，該第二彈性金屬壁構造成在壓力流體腔被供應壓力流體的情況下朝閥體方向彈性變形。優選地，當壓力流體從該壓力流體腔排出時該第二彈性金屬壁至少部分恢復其初始尺寸。根據本發明一個優選的實施例，該閥座組件構造成環狀，且所述第一彈性金屬壁和第二彈性金屬壁分別構造成在軸向端彼此焊固的內環件和外環件。優選，第二彈性金屬壁具有用于螺紋緊固到該閥體的加厚部，該壓力流體通道設置在該加厚部中，并且該第一彈性金屬壁在與該壓力流體通道對置的部位處也具有加厚部。壓力流體優選包括空氣、氮氣或液壓油。所述彈性金屬優選地包括不銹鋼、銅或合金材料，如蒙乃爾合金。根據本發明的另一方案，本發明還提供一種蝶閥，包括閥體，其包括閥門通道和根據本發明所述的閥座組件，所述閥座組件緊固在所述閥體上并限定出閥座面；蝶板組件；和驅動機構，其包括驅動器和閥桿，該蝶板組件固連到該閥桿上并能在該閥桿的驅動下繞該閥桿軸線樞轉以相應地位于阻擋該閥門通道的閉合位置和允許介質流通過該閥門通道的打開位置，其中，所述閥座組件構造成當蝶板組件處于閉合位置時，該閥座組件構造成能通過第一彈性金屬壁朝閥門通道中心方向的變形來擠壓該蝶板組件以配合形成密封該閥門通道的密封面。根據一個優選實施例，所述閥座組件在第一彈性金屬壁朝閥門通道中心方向變形時在形成密封面部位的內徑小于所述蝶板組件未被擠壓時的外徑，且在第一彈性金屬壁至少部分恢復其初始尺寸時在形成該密封面部位的內徑大于或等于所述蝶板組件未被擠壓時的外徑。根據一種優選構造，所述閥體還包括至少部分位于所述第二彈性金屬壁之下的凹面，以至少部分容納所述第二彈性金屬壁的變形。優選地，所述蝶閥還包括用于監測所述蝶板組件位于閉合位置且控制所 述壓力源向所述壓力流體腔供應壓力流體的監控機構。根據又一方案，提供一種蝶閥，包括閥體，其包括閥門通道和根據本發明所述的閥座組件，所述閥座組件緊固在所述閥體上并限定出閥座面；蝶板組件；和閥桿，該蝶板組件固連到該閥桿上并能在該閥桿的驅動下繞該閥桿樞轉以相應地位于阻擋該閥門通道的閉合位置和允許介質流通過該閥門通道的打開位置；其中，所述閥座組件構造成在蝶板組件處于閉合位置情況下通過第一彈性金屬壁朝閥門通道中心方向的彈性變形使得所述閥座面擠壓該蝶板組件以相互配合形成密封該閥門通道的密封面。優選地，所述蝶板組件具有未被閥座面擠壓時的標稱外徑，閥座組件在第一彈性金屬壁彈性變形時在形成密封面部位的內徑小于該蝶板組件的標稱外徑，且該閥座組件在第一彈性金屬壁未彈性變形時在形成密封面部位的內徑大于或等于所述蝶板組件的標稱外徑。更優選地，所述閥體還包括至少部分位于所述第二彈性金屬壁之下的用于至少部分容納所述第二彈性金屬壁的彈性變形的凹面。優選，所述閥體具有用于所述閥座組件安置的臺肩。根據本發明一個實施例，所述蝶閥還包括用于監測所述蝶板組件位于閉合位置且控制所述壓力源向所述壓力流體腔供應壓力流體的監控機構。本發明所帶來的技術效果包括如下的一種或多種提供可控的主動密封的密封面從而實現更好的密封效果；減小蝶板的啟閉力；減少密封面在大量啟閉情況下的摩擦，即減少密封副的摩擦；可以使閥門用于不潔凈的閥門介質仍能提供良好的密封；可在高達550°溫度下工作。本發明的閥座組件應用相當廣泛，例如可以用于化工、石油、石化、水處理、制糖業、造紙業、冶金業、冷卻系統中的密封場合，尤其是安全密封場合下。例如其可用于分離閥或者汽輪機的安全閥。
以下，結合附圖來詳細說明本發明的實施例，其中
圖I示出根據本發明的用于雙偏心蝶閥中的閥座組件的一個實施例，圖2以局部放大剖視圖形式示出圖I中的閥座組件。
具體實施例方式圖I和圖2顯示了根據本發明的思想的用于雙偏心蝶閥的閥座組件的優選實施例。如圖I總體所示，顯示了帶有根據本發明的閥座組件的雙偏心蝶閥。該雙偏心蝶閥具有閥體1，該閥體I限定出閥體通道孔2，且環形的閥座組件通過螺紋緊固在該閥體I上，具體而言在該閥體通道孔2的內壁上的臺肩中，從而該閥座組件所限定出的閥座孔和該閥體通道孔2共同限定出該雙偏心蝶閥的閥門通道。此外，該蝶閥還包括蝶板組件4和閥桿3。蝶板組件例如可包括蝶板、壓板和密封圈(例如彈性密封圈)，在本發明中蝶板組件的結構并不是重點，因此不對其細節過多詳述。蝶板組件4固連到閥桿3上并能在該閥 桿3的驅動下繞該閥桿軸線樞轉(例如圖I中虛線所顯示的路徑L)以相應地位于至少大致阻擋該閥門通道的閉合位置(圖I中實線所顯示的蝶板組件4)和允許介質流通過該閥門通道的打開位置(圖I中點劃線所顯示的蝶板組件4’)。在根據本發明的蝶閥中，在閉合位置中的蝶板組件與現有技術中有所不同，即本發明的蝶板組件在閉合位置中時，該蝶板組件(其密封圈)不必與未變形的閥座相匹配形成密封面，而在根據本發明的閥座組件在壓力流體作用下變形(膨脹)而使得其閥座面向閥門通道中心變形從而擠壓蝶板組件例如密封圈，從而與之相匹配形成密封副(如附圖所示的實施例)。盡管不那么優選，但是根據本發明的蝶閥也不排除這種情況，即只要蝶板組件轉到其閉合位置，閥座面即與密封圈形成初步的密封面(密封副)，然后通過施加壓力流體使得閥座組件膨脹從而在閥座和蝶板之間形成進一步加緊的密封副。接下來，將結合圖I和圖2詳細描述根據本發明的閥座組件。該閥座組件構造成閥座環形式，且其包括面向閥門通道側的第一彈性金屬壁(也稱作內環件)7和面向閥體側的第二彈性金屬壁(也稱作外環件)8。根據本發明的第一彈性金屬壁和第二彈性金屬壁是由彈性金屬制成，例如不銹鋼和/或銅，以及本領域可以想到的任何合適的彈性金屬，可以想到的是第一彈性金屬壁的成分可以與第二彈性金屬壁的成分相同或不同。所述第一彈性金屬壁7與所述第二彈性金屬壁8相疊置，且所述第一彈性金屬壁和第二彈性金屬壁在其軸向兩端密封通過焊縫9和10焊固在一起，從而在所述第一彈性金屬壁7和第二彈性金屬壁8之間限定出與外界隔絕的壓力流體腔11。盡管圖示的第一彈性金屬壁7和第二彈性金屬壁8是兩個獨立的部件，但是可以想到可以形成一體的第一彈性金屬壁和第二彈性金屬壁，只要在其間能限定出與外界密封隔絕的壓力流體腔即可。如圖2所具體示出，所述第一彈性金屬壁7由一體的加厚部17和薄壁部16構成，類似地，第二彈性金屬壁8由一體的加厚部18和薄壁部14構成，其中兩者的薄壁部14和16大體上相對從而在其間限定出壓力流體腔11的至少一部分，優選是大部分。在第二彈性金屬壁8的加厚部18中設置有用于將壓力流體腔與壓力流體源連通的壓力流體通道12。在所示的實施例中，壓力流體是液壓油，但可以想到的是任何合適的壓力流體均是可行的，包括但不限于C02、氫氣、氧氣、空氣、氮氣或液壓油。在所示的實施例中，液壓噴嘴13在壓力流體通道中螺紋緊固到該閥座組件，從而壓力流體P (這里是液壓油)可以通過液壓噴嘴13受控地供應到該壓力流體腔11中。如圖所示，該液壓噴嘴與閥座組件螺紋緊固，而同時又與閥體螺紋緊固，從而閥座組件螺紋緊固到該閥體上，但該閥座組件也可以通過別的方式螺紋緊固到該閥體上。如圖2具體示出，在該第二彈性金屬壁8的外側、在閥體中形成有凹面，其作用將在下文說明。盡管未示出，本發明的蝶閥還可以包括用于監測所述蝶板組件位于閉合位置且控制所述壓力源向所述壓力流體腔供應壓力流體的監控機構。繼續參考圖I和2描述，根據本發明的蝶閥的操縱，以及如何實現“主動式”密封。要閉合閥門首先通過閥桿3使得處于打開位置的蝶板組件4’樞轉到閉合位置。當例如通過監控機構監控到蝶板組件處于閉合位置時，例如通過監控機構控制壓力流體源向該壓力流體腔供應壓力流體從而使得該壓力流體腔膨脹，在該情況下至少所述第一彈性金屬壁朝閥門通道中心方向變形6，優選地還使得所述第二彈性金屬壁朝閥體方向彈性變形。通過這種方式，閥座組件的閥座面擠壓蝶板組件(具體而言是蝶板組件的密封圈5)，從而在密封圈和閥座面之間形成主動的加緊密封，從而密封了該蝶閥的閥門通道。而當要打開該蝶閥時，可以使壓力流體從該壓力流體腔排出，從而該第一彈性金屬壁7至少部分優選完全地恢復其初始尺寸，同時還使得第二彈性金屬壁8至少部分優選完全地恢復其初始尺寸。然后在 減小的密封力下，優選是在無密封力下將蝶板組件從閉合位置轉到打開位置。根據本發明的“主動式”密封使得根據本發明的蝶閥能夠用于多種閥門介質，甚至能夠用于密封不干凈介質(例如油脂或粘性介質)，此外，還能給該蝶閥帶來雙向密封和耐高溫的功能。例如圖2具體示出的，在優選的實施例中，所述閥座組件在第一彈性金屬壁7朝閥門通道中心方向變形時(如圖2以附圖標記6所示出的變形)，該閥座面在形成密封面部位的內徑小于所述蝶板組件未被擠壓時的外徑(即標稱外徑)，也即是閥座面在朝向閥桿方向對蝶板組件4施加有壓力。在第一彈性金屬壁恢復其初始尺寸時(如圖2實線示出的第一彈性金屬壁)，該閥座面在形成該密封面部位的內徑稍大于所述蝶板組件的標稱外徑。通過這樣設置，在將蝶板組件從閉合位置轉動到打開位置或者相反均沒有密封力的存在，因此使得密封副(閥座面和密封圈)的壽命能夠大幅度增加，而同時有能通過“主動式”密封而給蝶閥提供想要的密封程度，而且這種配置還消除了閥門在啟閉時所需的強制性力矩，驅動器(例如伺服電機)可以選擇得較小。更優選地，所述蝶板組件的密封圈也可以選擇為彈性密封圈，從而能夠更好地適應閥座組件的變形。如上所提到的凹面15是另一優選結構，通過設置凹面，第二彈性金屬壁8的薄壁部14能夠朝閥體側變形，從而在相同的流體壓力下第一彈性金屬壁7的變形可以更大，而且變形的作用力在閥座組件中更均勻地分布，從而在閥座組件中產生較小的應力，有利于延長使用壽命。盡管本發明所示的實施例是帶有根據本發明的閥座組件的雙偏心蝶閥，但是本發明的思想可廣泛應用，例如根據本發明閥座組件可應用于單偏心蝶閥、分離閥或汽輪機的安全閥。此外，本發明的思想還可以用于其它多種需要密封，尤其是需要安全密封的場合。以上描述了本發明的多個優選實施例，但本領域技術人員在閱讀本發明之后能對發明做出多種改變、變化和改進而不背離本發明的思想和范圍，這些改變、變化和改進均落入由所附的權利要求書所限定的范圍中。
權利要求
1.一種用于閥門的閥座組件，該閥門具有閥體⑴和形成在該閥體⑴中的閥門通道，其特征是，該閥座組件安裝在該閥體(I)上并且包括面向該閥門通道的第一彈性金屬壁(7)、與第一彈性金屬壁(7)對置的且面向該閥體(I)的第二彈性金屬壁(8)和在第一彈性金屬壁(7)和第二彈性金屬壁(8)之間限定出的與周圍環境隔絕的壓力流體腔(11)，該壓力流體腔(11)具有用于與壓力流體源可控地流體連通的壓力流體通道(12)，第一彈性金屬壁(7)被構造成在該壓力流體腔(11)被供應壓力流體的情況下朝該閥門通道的中心方向彈性變形。
2.根據權利要求I所述的閥座組件，其特征是，第二彈性金屬壁(8)被構造成在該壓力流體腔被供應壓力流體的情況下朝該閥體方向彈性變形。
3.根據權利要求I或2所述的閥座組件，其特征是，該閥座組件構造成環狀，第一彈性金屬壁(7)和第二彈性金屬壁(8)分別被構造成在軸向兩端彼此焊固的內環件和外環件。
4.根據權利要求3所述的閥座組件，其特征是，第二彈性金屬壁(8)具有用于螺紋緊固到該閥體(8)的加厚部(18)，該壓力流體通道(12)設置在該加厚部(18)中，并且該第一彈性金屬壁(7)在與該壓力流體通道(12)對置的部位處也具有加厚部(17)。
5.一種蝶閥，其特征是，包括 閥體(I)，其包括閥門通道和根據權利要求I至4中任一項所述的閥座組件，該閥座組件被緊固在該閥體上并限定出閥座面； 蝶板組件⑷；和 閥桿(3)，該蝶板組件(4)被固接到該閥桿(3)上并能在該閥桿(3)驅動下繞該閥桿(3)樞轉，以相應地位于阻擋該閥門通道的閉合位置和允許介質流過該閥門通道的打開位置； 其中，該閥座組件被構造成在該蝶板組件(4)處于閉合位置的情況下通過第一彈性金屬壁(7)朝向閥門通道的中心方向的彈性變形使該閥座面擠壓該蝶板組件，從而相互配合形成密封該閥門通道的密封面。
6.根據權利要求5所述的蝶閥，其特征是，該蝶板組件(4)具有未被閥座面擠壓時的標稱外徑，該閥座組件在該第一彈性金屬壁彈性(7)彈性變形時在形成密封面部位的內徑小于該蝶板組件(4)的標稱外徑，該閥座組件在第一彈性金屬壁(7)未彈性變形時在形成密封面部位的內徑大于或等于該蝶板組件的標稱外徑。
7.根據權利要求5或6所述的蝶閥，其特征是，該閥體(I)還包括至少部分位于第二彈性金屬壁(8)之下的用于至少部分容納第二彈性金屬壁(8)的彈性變形的凹面(15)。
8.根據權利要求5或6所述的蝶閥，其特征是，該閥體(I)具有用于安置該閥座組件的臺肩。
9.根據權利要求5或6所述的蝶閥，其特征是，該蝶閥還包括用于監測該蝶板組件位于閉合位置且控制壓力源向該壓力流體腔供應壓力流體的監控機構。
全文摘要
本發明提供一種用于閥門的閥座組件。該閥門具有閥體(1)和形成在該閥體(1)中的閥門通道。該閥座組件安裝在該閥體(1)上并且包括面向該閥門通道的第一彈性金屬壁(7)、與第一彈性金屬壁(7)對置的且面向該閥體(1)的第二彈性金屬壁(8)和在第一彈性金屬壁(7)和第二彈性金屬壁(8)之間限定出的與周圍環境隔絕的壓力流體腔(11)，該壓力流體腔(11)具有用于與壓力流體源可控地流體連通的壓力流體通道(12)，第一彈性金屬壁(7)被構造成在該壓力流體腔(11)被供應壓力流體的情況下朝該閥門通道的中心方向彈性變形。
文檔編號F16K1/226GK102900852SQ201110209199
公開日2013年1月30日 申請日期2011年7月25日 優先權日2011年7月25日
發明者孫杰 申請人:孫杰