一种间歇驱动无磨损硬密封蝶阀的制作方法

本发明涉及蝶阀技术领域，特别是一种间歇驱动无磨损硬密封蝶阀。

背景技术：

由于一般蝶阀密封性能好，结构简单等特点，被广泛运用于化工、城市燃气、水处理等一般工业中。但因其结构特点及密封特性，使得蝶阀在开启和关闭时，密封副之间存在较大的摩擦，同时密封件的变形也较大，使得启闭阀门的力矩增大，启闭速度减慢。由于密封副的磨损程度不一，造成密封副间的密封比压不固定，影响蝶阀的密封稳定性。频繁的启闭蝶阀容易造成密封面磨损，密封性能下降，最终导致阀门泄漏(损坏)失效。为此，申请人在先授权专利“一种无磨损硬密封蝶阀”(ZL200710150352.5)较好解决了该问题：其阀座为可沿阀体内壁作轴向移动的圆环状结构的移动式阀座，与安装在蝶板边缘的密封件相配合构成密封副。阀体的一侧固装有侧体，且移动阀座的外端面和侧体之间安装有弹簧。阀座的内端面通过推杆与阀杆相连。阀杆的上、下部分别开设有曲线槽，上、下推杆一端均安装有圆柱形滚子，滚子镶嵌在曲线槽里。阀杆中部开设有长键槽，长键槽上安装有可沿其滑移的上滑键和下滑键。蝶阀开启时，阀杆先向上运动，滚子沿曲线槽运动，推杆推动阀座沿阀体轴线移动，密封面脱离，实现卸荷，避免了阀座和蝶板之间密封副的摩擦，然后旋转阀杆，上下键带动蝶板转动，进而实现蝶阀开启。其上这种蝶阀虽然降低了磨损，但仍有以下缺点：1.阀杆上分别开设有曲线槽和长键槽，大大降低了阀杆强度；2.结构复杂，加工制造工艺和装配工艺复杂，成本高；3.阀杆要先向上运动，然后再旋转，操作复杂；4.驱动方式单一，不易实现电动驱动；5.密封面比压不够均匀。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种间歇驱动无磨损硬密封蝶阀，该蝶阀在正流和逆流状态下均可开启阀门，运用间歇机构的间歇特性，在驱动周期内，使得该蝶阀在一个动力源的情况下，能够实现可移动阀座在阀体内轴向移动，密封副之间分离无磨损，保证蝶阀卸荷开启，减小介质冲击力，有效减少驱动力矩，制造工艺简单，易于维护保养，驱动动力源多样，同时保证蝶阀关闭时，具有均匀的密封比压，能有效的提高阀门的密封性能以及延长蝶阀使用寿命。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种间歇驱动无磨损硬密封蝶阀，其特征在于该蝶阀包括阀体、可移动阀座、阀杆、下阀杆套、上阀杆套、蝶板及间歇驱动装置；所述阀体左右设有垂直于阀体轴线的法兰，该法兰用于蝶阀和管道法兰的连接，且阀体的上、下两端开设有上阀杆套孔和下阀杆套孔，阀体的型腔为阶梯孔；上阀杆套和下阀杆套分别通过上阀杆套孔和下阀杆套孔穿入阀体内，在上阀杆套和下阀杆套与阀体之间均设置有套杯，套杯和阀体通过螺栓连接，且套杯和阀体之间安装有调整垫片；上阀杆套同一母线上下两端均开设有平键槽，且上阀杆套的下端通过平键固装有上凸轮，上端与间歇驱动装置连接；下阀杆套的上端开设有平键槽，并通过平键固装有下凸轮；上凸轮和下凸轮之间装有传递轴；

所述蝶板为单偏心结构，蝶板侧面对称于蝶板轴线面焊接有一对双耳连接板，双耳连接板上开设有键槽孔，在双耳连接板平行于蝶板侧面的外端面上，上下对称开有紧定螺纹孔，通过平键与双耳连接板上的键槽孔配合将蝶板与阀杆的中部连接，轴向依靠紧定螺钉与紧定螺纹孔配合实现固定；

所述可移动阀座结构为圆环状，安装在阀体内，并能沿阀体的内孔作轴线移动；可移动阀座的外端侧安装有阀座端盖，阀体、阀座端盖和可移动阀座三者在配合处均安有密封圈，可移动阀座与阀座端盖之间留有轴向间隙，且可移动阀座和阀体之间安装有一组碟簧；所述碟簧的初始状态具有压缩量，且压缩力大于流体介质作用在可移动阀座上的压力；所述可移动阀座内端面始终与上凸轮和下凸轮保持线接触；

所述阀杆为阶梯轴，与双耳连接板连接处的阀杆直径大于阀杆两端的直径；阀杆与上阀杆套和下阀杆套的中心轴线重合，上阀杆套和下阀杆套与阀杆同轴安装，阀杆的上、下部分分别插入上、下阀杆套中，阀杆的上端依靠平键与间歇驱动装置固连，下端依靠下端盖进行轴向固定；

所述间歇驱动装置包括一个驱动机构和两个间歇机构，一个驱动机构能驱动两个间歇机构动作，一个间歇机构与阀杆的上端连接，驱动蝶板运动，另外一个间歇机构与上阀杆套上部连接，驱动可移动阀座轴向移动，且两个间歇机构具有互锁作用，保证蝶板的转动和可移动阀座的轴向移动不发生干涉。

与现有技术相比，本发明蝶阀的有益效果是：

1.适用性广。本发明蝶阀驱动方式多样，可采用电动、手动和液动等方式驱动，使用方便，且安装无方向要求。

2.寿命延长、驱动扭矩小。本发明蝶阀通过两个间歇驱动机构，使得一个动力源分解为两个间歇运动，分别驱动可移动阀座沿阀体轴向移动和蝶板转动。在蝶阀开启时，可移动阀座先进行轴向移动，使得密封面脱离，实现近70％的卸荷作用，减小了蝶阀开启操作扭矩。由于卸荷作用，导致流体介质对蝶板及阀杆的冲击力减小，降低了噪音，从而使蝶阀的使用寿命较一般蝶阀提高了近100倍。

3.密封比压均匀，密封性能好。本发明蝶阀的可移动阀座与阀座端盖之间安装有碟簧，碟簧具有一定的预压缩力，且预压缩力大于流体介质作用在可移动阀座上的压力。当蝶阀开启时，阀杆套上的上、下凸轮压紧可移动阀座，使得可移动阀座沿阀体轴向移动，使得碟簧的弹性势能增加，在蝶阀关闭时，碟簧能够均匀释放势能，压紧可移动阀座，使得密封面密封，同时通过间歇机构的自锁性，保证上、下凸轮压紧蝶板，提高蝶阀密封性能。

4.结构简单，安装精度要求较低，且能自动补偿密封间隙。本发明蝶阀由于依靠碟簧的势能压紧密封面，当密封面安装存在轴向间隙时，可移动阀座在碟簧的驱动下，自动补偿间隙，保证密封性能，增强了蝶阀稳定可靠性，同时较一般无磨损蝶阀结构简单，制造工艺简单，成本低廉。

附图说明

图1为本发明间歇驱动无磨损硬密封蝶阀一种实施例的整体结构主视示意图；

图2为图1中B方向的向视示意图；

图3为图1中C方向的向视示意图；

图4为图1中A-A剖面示意图；

图5为图1中F-F剖面示意图；

图6为开关转换钮22位于图3位置Ⅰ时，图1中E-E剖面结构示意图；

图7为开关转换钮22位于图3位置Ⅰ时，图1中D-D剖面结构示意图；

图8为开关转换钮22位于图3位置Ⅱ时，图1中E-E剖面结构示意图；

图9为开关转换钮22位于图3位置Ⅱ时，图1中D-D剖面结构示意图；

图10为图1中G处局部放大结构示意图。

图中：1.驱动外手柄、2.限位内手柄、3.定位盘、4.压盖调整垫片、5.套杯、6.阀体、7.上凸轮、8.阀杆、9.下阀杆套、10.可移动阀座、11.碟簧、12.阀座端盖、13.蝶板、14.下凸轮、15.上阀杆套、16.下连接圆盘、17.上连接圆盘、18.上棘轮、19.转换轴、20.下棘轮、21.榫头圆柱架、22.开关转换钮、23.圆头推杆、24.推杆弹簧、25.销轴、26.上棘爪、27.下棘爪、28.连接轴、29.套筒、30.轴、31.压缩弹簧、32.固定推杆、33.扭簧。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明，但它不限制本发明权利要求的保护范围。

本发明设计的一种间歇驱动无磨损硬密封蝶阀(以下简称蝶阀，参见图1)，该蝶阀包括阀体6、可移动阀座10、阀杆8、下阀杆套9、上阀杆套15、蝶板13及间歇驱动装置；所述阀体6左右设有垂直于阀体6轴线的法兰，该法兰用于蝶阀和管道法兰的连接，且阀体6的上、下两端开设有上阀杆套孔和下阀杆套孔，整体阀体6采用铸造工艺，这样设计制造工艺简单，加工方便，且降低成本，实际生产比较容易实现，阀体6的型腔为阶梯孔，这样设计的目的在于保证可移动阀座10在阀体6的阶梯孔内轴向移动的前提下，能保证阀体6的强度要求且利于与可移动阀座10的径向密封；上阀杆套15和下阀杆套9分别通过上阀杆套孔和下阀杆套孔穿入阀体6内，在上阀杆套15和下阀杆套9与阀体6之间均设置有套杯5，套杯5和阀体6通过螺栓连接，且套杯5和阀体6之间安装有压盖调整垫片4，保证蝶阀的密封性；上阀杆套15同一母线上下两端均开设有平键槽，且上阀杆套15的下端通过平键固装有上凸轮7，上端与间歇驱动装置连接；下阀杆套9的上端开设有平键槽，并通过平键固装有下凸轮14；上凸轮7和下凸轮14之间装有传递轴28(参见图2)，用以保证上凸轮7和下凸轮14的同步转动，使得可移动阀座10上下同时受力，能够平稳的实现轴向移动进行卸荷，进而减少了驱动力矩，增加了启闭速度；

所述蝶板13为单偏心结构，蝶板13侧面对称于蝶板13轴线面焊接有一对双耳连接板，双耳连接板上开设有键槽孔，在双耳连接板平行于蝶板13侧面的外端面上，上下对称开有紧定螺纹孔，通过平键与双耳连接板上的键槽孔配合将蝶板13与阀杆8的中部连接，轴向依靠紧定螺钉与紧定螺纹孔配合实现固定；

所述可移动阀座10结构为圆环状，安装在阀体6内，并能沿阀体6的内孔作轴线移动；可移动阀座10的外端侧安装有阀座端盖12，阀体6、阀座端盖12和可移动阀座10三者在配合处均安有密封圈，可移动阀座10与阀座端盖12之间留有轴向间隙，保证可移动阀座10在阀体6内的轴向移动，且可移动阀座10和阀体6之间安装有一组碟簧11；所述碟簧11的初始状态具有一定的压缩量，且压缩力大于流体介质作用在可移动阀座10上的压力，从而保证了阀体的密封性要求；所述可移动阀座10内端面始终与上凸轮7和下凸轮14保持线接触(参见图1)；

所述阀杆8为阶梯轴，与双耳连接板连接处的阀杆8直径大于阀杆8两端的直径；阀杆8与所述上、下阀杆套的中心轴线重合，上阀杆套15和下阀杆套9与阀杆8同轴安装，阀杆8的上、下部分分别插入上、下阀杆套中，阀杆8的上端依靠平键与间歇驱动装置固连，下端依靠下端盖进行轴向固定；

所述间歇驱动装置包括一个驱动机构和两个间歇机构，一个驱动机构能驱动两个间歇机构动作，一个间歇机构与阀杆8的上端连接，驱动蝶板13运动，另外一个间歇机构与上阀杆套15上部连接，驱动可移动阀座10轴向移动(上阀杆套15通过连接轴28带动下阀杆套9同时转动，上阀杆套15和下阀杆套9分别同时带动上凸轮7和下凸轮14转动，上、下凸轮推动可移动阀座10轴向移动)，且两个间歇机构具有互锁作用，保证蝶板13的转动和可移动阀座10的轴向移动不发生干涉。

上阀杆套15和下阀杆套9与套杯5之间均填充有石棉填料和石墨填料，相应位置的套杯能便于阀杆8、上阀杆套15、上凸轮7、下阀杆套9、下凸轮14之间进行模块化的拆装，同时能够调节对上阀杆套15和上凸轮7之间、下阀杆套9和下凸轮14的轴向间隙，增强的阀体6与上阀杆套15、下阀杆套9之间的密封性；

本发明的进一步特征在于所述间隙驱动装置可以采用双棘轮间歇驱动、凸轮间歇驱动、槽轮间歇驱动、不完全齿间歇驱动等方式。

下面以双棘轮间歇驱动为例，详细描述一下本发明蝶阀的驱动及工作方式。

间隙驱动装置包括榫头圆柱架21、驱动外手柄1、限位内手柄2、上棘轮18、下棘轮20、销轴25、上连接圆盘17和下连接圆盘16；驱动外手柄1和限位内手柄2构成驱动机构；上棘轮18、上棘爪26与销轴和榫头圆柱架21相互作用构成一个间歇机构，下棘轮20、下棘爪27与销轴和榫头圆柱架21相互作用构成另一个间歇机构；所述榫头圆柱架21上偏心安装有一转换轴19，销轴25的上下安装有上棘爪26和下棘爪27；所述上棘爪26和下棘爪27之间安装有一右旋复位扭簧33(参见图10)；所述转换轴19上设有上孔和下孔，上孔和下孔交错布置，上孔内安装有一固定推杆32，下孔内安装有圆头推杆23和推杆弹簧24；其中圆头推杆23受下棘爪27挤压时，能在下孔内沿轴向缩进；转换轴19上端与开关转换钮22过盈配合(参见图1和图6示)；所述上棘轮18和下棘轮20通过榫头圆柱架21的同轴装配约束，分别与上棘爪26和下棘爪27的单侧啮合(参见图6和图7)；转动所述开关转换钮22，带动固定推杆32和圆头推杆23及推杆弹簧24，在扭簧33的作用下，使得上棘爪26和下棘爪27绕销轴25转动，实现上棘爪26和下棘爪27的换向，并分别与上棘轮18和下棘轮20啮合(参见图3和图8)；所述上连接圆盘17和下连接圆盘16分别通过螺栓与下棘轮20和上棘轮18连接，且上连接圆盘17和下连接圆盘16分别通过平键与阀杆8和上阀杆套15的上端连接(参见图1)；所述驱动外手柄1通过销与榫头圆柱架21固装；所述限位内手柄2通过轴30和套筒29与驱动外手柄1装配在一起，且两者之间固装有一压缩弹簧31(参见图1和图5),依靠压缩弹簧31的弹力，使得限位内手柄2被定位盘3周向固定，保证蝶阀的启闭可靠性，所述定位盘3和套杯5同轴安装在阀体6上，且定位盘3位于套杯5的上方。

采用双棘轮间歇驱动，充分利用棘轮的单向间歇运动的特性，上、下棘轮具有由同一动力源驱动，但两者的工作方向相反，这样驱动外手柄1时，就保证只有一个棘轮处于工作状态，另外一个处于歇止状态，从而实现了可移动阀座10轴向移动时，蝶板13不工作，或者蝶板13翻转时，可移动阀座10静止。

本发明中所述蝶板13具有单偏心结构，所谓的单偏心是指所述的阀杆8的轴线同蝶板13的中心存在一定的距离，此距离称为蝶板13的轴向偏距，从而使蝶板13上下端不再成为回转轴心，就构成了蝶阀的单偏心结构。本实施例中蝶板13单偏心依靠在蝶板13上焊接双耳连接板来实现，双耳连接板上下对称开设紧定螺纹孔，通过平键与阀杆8连接，轴向固定依靠周向紧定螺钉(参见图1)。

本发明蝶阀所述的上凸轮7和下凸轮14具有相同的结构，且通过连接轴28连接，保证两个凸轮动作同步性。上凸轮7和下凸轮14的推程角小于90度，保证驱动外手柄1在开闭时，能快速推动可移动阀座10的轴向移动；上、下凸轮的远休止曲线均为一段圆弧，保证可移动阀座10完成动作后能够自锁且能在上阀杆套15旋转超90度时，保证可移动阀座10位移量不变，避免动作干涉，增加可靠性(参见图4)。

本发明蝶阀的工作原理是：

蝶阀开启过程:

开关转换钮22初始位置位于图3的位置Ⅰ(如图3实线所示)时，上棘爪26的下齿和上棘轮18啮合，如图6示；下棘爪27的上齿和下棘轮20啮合，如图7示；此时扭簧33具有一定的扭转转角。

驱动外手柄1顺时针旋转，带动榫头圆柱架21做顺时针旋转，上棘爪26驱动上棘轮18顺时针旋转，进而带动下连接圆盘16、上阀杆套15、下阀杆套9顺时针动作，并带动上凸轮7和下凸轮14时顺针旋转，推动可移动阀座10沿阀体6轴线向左移动，碟簧11被压缩，使得密封面脱离，实现卸荷。

此时，由于下棘爪27在下棘轮20的齿背上滑过，下棘轮20静止不动，进而使得上连接圆盘17、阀杆8静止不动，即此动作过程中，蝶板13处于静止状态。

当驱动外手柄1旋转到与定位盘3干涉时，驱动外手柄1做逆时针旋转，回到初始位置，并通过内手柄动作2与定位盘3进行周向固定锁定。此过程中，榫头圆柱架21做逆时针旋转运动，下棘爪27驱动下棘轮20逆时针旋转，进而带动上连接圆盘17和阀杆8逆时针动作，阀杆8带动蝶板13做逆时针旋转运动，直至蝶板13旋转90度，蝶阀完成打开。

此时，由于上棘爪26在上棘轮18的齿背上滑过，上棘轮18静止不动，进而使得下连接圆盘16、上阀杆套15、下阀杆套9、上凸轮7和下凸轮14静止不动，即此动作过程中，可移动阀座10处于左极限位置，静止不动。

蝶阀的关闭：

转动开关转换钮22到图3的位置Ⅱ(如图3虚线所示)，上棘爪26的上齿和上棘轮18啮合，如图8示；下棘爪27的下齿和下棘轮20啮合，如图9示；此时扭簧33释放能量，驱动上棘爪26顺时针动作。

驱动外手柄1顺时针旋转，带动榫头圆柱架21做顺时针旋转，下棘爪27驱动下棘轮20顺时针旋转，进而带动上连接圆盘17和阀杆8顺时针动作，阀杆8带动蝶板13做顺时针旋转运动，直至蝶板13旋转90度。

此时，由于上棘爪26在上棘轮18的齿背上滑过，上棘轮18静止不动，进而使得下连接圆盘16、上阀杆套15、下阀杆套9、上凸轮7和下凸轮14静止不动，即此动作过程中，可移动阀座10处于左极限位置，静止不动。

当驱动外手柄1旋转到与定位盘3干涉时，驱动外手柄1做逆时针旋转，回到初始位置，并通过内手柄动作2与定位盘3进行周向固定锁定。此过程中，榫头圆柱架21做逆时针旋转运动，上棘爪26驱动上棘轮18逆时针旋转，进而带动下连接圆盘16、上阀杆套15、下阀杆9套逆时针动作，并带动上凸轮7和下凸轮14时逆针旋转，碟簧11释放能量，推动可移动阀座10沿阀体6轴线向右移动，使得密封面压紧，此时碟簧11仍具有大于介质作用在可移动阀座10上压力的弹力，实现蝶阀的密封关闭。

此时，由于下棘爪27在下棘轮20的齿背上滑过，下棘轮20静止不动，进而使得上连接圆盘17、阀杆8静止不动，即此动作过程中，蝶板13处于静止状态。

本实施例所述结构或零部件的安装位置或方向时所使用的“上”、“下”、“左”、“右”等是以所给附图的方位为依据，它们仅仅是为了表述方便，用来区分各部件或方向的相对位置，并不代表本实施例蝶阀使用时的方位。

上述实施例不应视为对本发明蝶阀的限制，但任何基于本发明的具体实施方式所作的非实质性改进，都应在本发明权利要求的保护范围之内。

本发明未述及之处适用于现有技术。