一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀的制作方法

1.本发明涉及流体机械领域，更具体地说，涉及一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀。


背景技术：

2.随着我国海军装备技术的高速发展，舰艇对其管系附件的要求越来越高。目前，在通风管系中，常应用通风蝶阀来实现介质的通流与截断。当介质流通方向为单向流通时，通风蝶阀在完全关闭时，其阀盘与阀座可在正向高压介质的作用下，实现自紧密封。但当介质流通方向为双向流通时，反向密封效果通常会比较差。传统的通风蝶阀因密封结构设计不合理、可靠性低、部件材质选用不当等原因，当舱室出现特殊情况时，由于反向密封效果差，阀门无法完全隔离舱室。具体原因如下：
3.一、对于中心型通风蝶阀，阀门在启闭过程中，阀盘密封面与阀座之间始终受摩擦磨损，大幅缩短阀座的使用寿命。为提升阀门可靠性，虽将阀座由硬密封改为软密封，但受高温高压等恶劣工况的限制，密封材料适用性差。
4.二、对于三偏心通风蝶阀，两端的阀杆孔和阀盘上的通孔加工，其同轴度很难保证，通常的处理办法是加大阀杆孔的尺寸，这样就会导致阀杆和阀杆孔的间隙增大。而间隙越大，反向施压时，阀盘密封面与阀体密封面越容易分离，反向承压就越低。
5.三、对于三偏心通风蝶阀阀盘上的密封圈目前多采用金属与非金属相间排列的多层次结构，这类结构在高温工况下，密封圈各层之间的粘胶会失效。而且在阀门启闭过程中，密封圈中非金属密封面易受杂质颗粒冲蚀而失效，降低了阀门的使用寿命。
6.四、为实现阀门启闭，目前多采用阀杆、阀盘、衬套组成的运动副，但衬套与阀杆之间的间隙配合会使得阀门在反向承压的情况下发生径向位移，致使阀盘密封面与阀座分离，导致密封失效。而且这种运动副形式启闭力矩较大，加之衬套材质往往与阀杆材质之间的硬度差较小，衬套与阀杆接触面之间常出现研着现象，致使阀门启闭卡滞。
7.五、蝶阀在阀杆密封处常采用填料密封设计，填料规格及尺寸往往受使用工况而限制，这类密封设计不利于对于有小型化需求的产品，在高度上有所影响。


技术实现要素：

8.本发明针对上述问题，提出一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，解决了传统蝶阀反向密封效果差，阀门启闭力矩较大，并且容易卡滞的技术问题。
9.为了达到上述目的，本发明提供一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，包括阀体，阀盘组件和阀杆。
10.阀盘组件包括圆盘状的阀盘体，阀盘体的左侧面连接阀杆连接部，阀盘体的右侧外缘处加工阶梯状安装面，阶梯状安装面包括从左至右的第一梯面和第二梯面，第二梯面的外圆直径小于第一梯面的外圆直径。
11.第一梯面的中部位置开设环状凹槽，环状凹槽内装设金属缠绕垫片。
12.第一梯面上装设全金属合金钢材质并且经纳米渗透金刚石技术处理过的密封圈；密封圈的外圆周面为阀盘组件的阀盘密封面。
13.密封圈通过固定在第二梯面上呈环状的压板紧压在第一梯面上，密封圈与金属缠绕垫片形成第一密封结构。
14.阀盘体的外圆周面与压板的外圆周面均为斜面，阀盘体与压板共同构成左侧为底面、右侧为顶面的圆台状结构，阀盘体的外圆周面与压板的外圆周面共同构成圆台状结构的圆台侧面。
15.阀盘密封面突出于圆台侧面，并与圆台侧面同方向倾斜。
16.阀体的上、下两端设置同轴的阀杆孔，阀杆连接部设置与阀杆孔同轴的通孔，阀杆转动连接在阀杆孔中；阀杆中部位于阀体的流道内，穿过通孔，并与阀杆连接部固定连接。
17.阀体的流道内设置与阀盘组件的阀盘密封面相配合的阀体密封面，转动阀杆时，阀杆带动阀盘组件转动实现开阀、关阀操作。
18.当三偏心通风蝶阀处于关阀位置时，阀盘密封面与阀体密封面紧密贴合并使阀体密封面产生弹性变形，形成第二密封结构。
19.阀杆孔与阀杆转动连接的位置处设置轴封衬套，轴封衬套的内表面开设第一凹槽，外表面开设第二凹槽；第一o形圈安装在第一凹槽内，并与阀杆的外表面形成第三密封结构；第二o形圈安装在第二凹槽内，并与阀杆孔的内表面形成第四密封结构。
20.轴封衬套的远离阀体流道的一侧通过螺钉固定轴承压套，轴承压套的远离阀体流道的一侧设置调心滚子轴承，调心滚子轴承与阀杆孔的内壁之间设置轴承衬套。
21.上述双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，优选方式下，阀体上的阀杆孔与阀杆连接部上的通孔，在镗床上合镗完成，具体的合镗方法包括如下步骤：
22.步骤1、将未加工阀杆孔的阀体及阀盘组件安装在一起并进行固定，使阀盘密封面与阀体密封面紧密贴合，此时阀杆连接部上的通孔也尚未加工。
23.步骤2、将安装在一起的阀体及阀盘组件共同固定在镗床的工作台上；使镗床的主轴正对阀体上方待加工阀杆孔的位置处。
24.步骤3、启动镗床，镗床主轴镗出阀体上方的阀杆孔后，进入到阀体内部，继续在阀杆连接部上镗出通孔。
25.步骤4、关闭镗床，并使镗床主轴移出阀体，转动工作台，使阀体水平旋转180
°
。
26.步骤5、再次启动镗床，镗床主轴镗出阀体下方的阀杆孔，合镗完成。
27.上述双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，优选方式下，阀杆连接部设置两个，并且两个阀杆连接部处于同一竖直线上。
28.上述双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，优选方式下，第一o形圈和第二o形圈的材质均为全氟醚橡胶。
29.上述双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，优选方式下，第二梯面的中部呈环形等间距设置多个螺纹孔；压板通过螺栓固定在第二梯面上。
30.本发明的有益效果是：阀盘上的密封圈采用全金属合金钢材质，其优点是抗冲刷、耐磨损、耐高温高压、使用寿命长，可应用于各类高温高压恶劣工况。提高了阀门整体的安全性、可靠性。
31.阀盘密封面采用纳米渗透金刚石技术处理，该技术在不改变原始尺寸的情况下，
对表面进行处理，处理后的结构尺寸可作为成品尺寸，无需其它工序。渗层无脱落，渗层表面的摩擦系数为基体表面摩擦系数的1/2左右，表面硬度最高可达hv1200。高硬度的阀盘密封面在关阀时候，由于关阀驱动力的作用，会使阀体密封面产生弹性变形，从而形成一个弹性密封面，能够使本发明反向承压时密封效果更好。
32.阀杆上加装调心滚子轴承，与原有的轴套类结构相比，既降低阀门扭矩，也可显著降低阀杆在径向的窜动量。阀杆密封结构采用无填料密封设计，采用轴封衬套与o形圈的组合结构，不仅适用于高温工况，且降低了阀门高度，适用于小型化设计。相比于填料密封设计，使用o形圈，更便于维修保养，提高密封部件的生产效益。o形圈材质选用全氟醚橡胶。该材质具有耐化学性、耐高温、均质性好等优点。
33.阀体上的阀杆孔与阀杆连接部上的通孔采用合镗的方式加工，可显著提高阀杆孔和通孔的同轴度，降低阀门在双向承压的情况下阀杆在径向的窜动量，提升阀门双向密封性能。
附图说明
34.图1是本发明整体结构示意图；
35.图2是图1中a处的局部放大图；
36.图3是阀盘体的结构示意图；
37.图4是阀盘组件的结构示意图；
38.图5是阀杆和阀体安装处的结构示意图；
39.图6是图5中b处的局部放大图。
40.图中，1、阀体，2、阀盘组件，3、阀杆，4、密封圈，5、金属缠绕垫片，6、压板，7、阀盘体，8、螺栓，9、阀杆连接部，10、阶梯状安装面，101、第一梯面，102、第二梯面，103、环状凹槽，11、阀盘密封面，12、阀体密封面，13、第一o形圈，14、第二o形圈，15、螺钉，16、轴承压套，17、调心滚子轴承，18、轴封衬套，19、轴承衬套。
具体实施方式
41.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的一部分实施例，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作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。
42.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
43.如图1所示，本发明一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，包括阀体1，阀盘组件2和阀杆3。
44.如图3、图4所示，所述阀盘组件2包括圆盘状的阀盘体7，所述阀盘体7的左侧面连接阀杆连接部9，所述阀杆连接部9设置两个，并且两个所述阀杆连接部9处于同一竖直线上。
45.所述阀盘体7的右侧外缘处加工阶梯状安装面10，所述阶梯状安装面10包括从左
至右的第一梯面101和第二梯面102，所述第二梯面102的外圆直径小于所述第一梯面101的外圆直径。所述第一梯面101的中部位置开设环状凹槽103，所述环状凹槽103内装设金属缠绕垫片5。
46.所述第一梯面101上装设全金属合金钢材质并且经纳米渗透金刚石技术处理过的密封圈4。所述密封圈4的外圆周面为阀盘组件2的阀盘密封面11。密封圈4采用单片一体式结构。纳米渗透金刚石技术是通过原子扩散改变原有基体的晶体结构，形成强化相。该技术可在不改变原始尺寸的情况下，对表面进行处理，处理后的结构尺寸可作为成品尺寸，无需其它工序。渗层表面的摩擦系数为基体表面摩擦系数的1/2左右，表面硬度最高可达hv1200。
47.如图3、图4所示，所述密封圈4通过固定在第二梯面102上呈环状的压板6紧压在所述第一梯面101上，所述密封圈4与所述金属缠绕垫片5形成第一密封结构。
48.所述压板6与所述第二梯面102的固定方式是，所述第二梯面102的中部呈环形等间距设置多个螺纹孔；所述压板6通过螺栓8固定在所述第二梯面102上。
49.所述阀盘体7的外圆周面与所述压板6的外圆周面均为斜面，所述阀盘体7与所述压板6共同构成左侧为底面、右侧为顶面的圆台状结构，所述阀盘体7的外圆周面与所述压板6的外圆周面共同构成所述圆台状结构的圆台侧面。
50.所述阀盘密封面11突出于所述圆台侧面，并与所述圆台侧面同方向倾斜。
51.如图1、图5、图6所示，所述阀体1的上、下两端设置同轴的阀杆孔，所述阀杆连接部9设置与所述阀杆孔同轴的通孔，所述阀杆3转动连接在所述阀杆孔中；所述阀杆3中部位于所述阀体1的流道内，穿过所述通孔，并与所述阀杆连接部9固定连接。
52.如图1、图2所示，所述阀体11的流道内设置与所述阀盘组件2的阀盘密封面11相配合的阀体密封面12，转动所述阀杆3时，所述阀杆3带动所述阀盘组件2转动实现开阀、关阀操作。当所述三偏心通风蝶阀处于关阀位置时，所述阀盘密封面11与所述阀体密封面12紧密贴合并使所述阀体密封面12产生弹性变形，形成第二密封结构。
53.如图5、图6所示，所述阀杆孔与所述阀杆3转动连接的位置处设置轴封衬套18，所述轴封衬套18的内表面开设第一凹槽，外表面开设第二凹槽；第一o形圈13安装在所述第一凹槽内，并与所述阀杆3的外表面形成第三密封结构；所述第二o形圈14安装在所述第二凹槽内，并与所述阀杆孔的内表面形成第四密封结构。所述第一o形圈13和所述第二o形圈14的材质均为全氟醚橡胶。
54.所述轴封衬套18的远离所述阀体1流道的一侧通过螺钉15固定轴承压套16，所述轴承压套16的远离所述阀体1流道的一侧设置调心滚子轴承17，所述调心滚子轴承17与所述阀杆孔的内壁之间设置轴承衬套19。
55.所述阀体1上的阀杆孔与所述阀杆连接部9上的通孔，在镗床上合镗完成，具体的合镗方法包括如下步骤：
56.步骤1、将未加工阀杆孔的所述阀体1及所述阀盘组件2安装在一起并进行固定，使所述阀盘密封面11与所述阀体密封面12紧密贴合，此时阀杆连接部9上的通孔也尚未加工。
57.步骤2、将安装在一起的所述阀体1及所述阀盘组件2共同固定在镗床的工作台上；使镗床的主轴正对所述阀体1上方待加工阀杆孔的位置处。
58.步骤3、启动镗床，镗床主轴镗出所述阀体1上方的阀杆孔后，进入到阀体1内部，继
续在所述阀杆连接部9上镗出通孔。
59.步骤4、关闭镗床，并使镗床主轴移出所述阀体1，转动所述工作台，使所述阀体1水平旋转180
°
。
60.步骤5、再次启动镗床，镗床主轴镗出所述阀体1下方的阀杆孔，合镗完成。
61.本发明的阀体1上的阀杆孔与阀杆连接部9上的通孔采用特殊的合镗方式，能够保证阀杆孔与通孔之间的同轴度，保证三偏心通风蝶阀的双向密封功能。
62.阀杆3上加装调心滚子轴承17，既降低阀门扭矩，也可显著降低阀杆3在径向的窜动量。具体为：阀杆3上加装调心滚子轴承17后，与其配合的零部件构成滚动轴承式运动副，与原有的轴套类结构相比，显著降低了阀门扭矩。加之调心滚子轴承17具有自动调心功能，可降低安装误差或轴挠曲而引起的误差，即降低阀杆3在径向的窜动量。阀杆3的密封结构采用无填料密封设计，采用轴封衬套18与o形圈的组合结构，不仅适用于高温工况，且降低了阀门高度。
63.如图1-图6所示，本发明是一种双向密封、低扭矩的三偏心通风蝶阀，主要由阀体1、阀盘组件2、阀杆3组成，其结构采用三向偏心结构，阀体1的横剖面为椭圆形结构。
64.所述阀盘组件2的具体组成方式为：阀盘组件2由密封圈4、金属缠绕垫片5、压板6、阀盘体7、螺栓8组成。其中密封圈4采用全金属合金钢锻造方法制造，密封圈4的阀盘密封面11采用纳米渗透金刚石技术处理，当阀门完全关闭时，密封圈4在阀座的挤压下，沿圆周均匀的压缩，实现阀门主密封。金属缠绕垫片5安装在阀盘体7中的环状凹槽103内，实现密封圈4与阀盘体7之间的密封。压板6通过螺栓8紧固，压在密封圈4上，使密封圈4仅保留在径向上的自由度。
65.当阀杆3带动阀盘组件2关闭阀门时，阀盘组件2中的密封圈4在阀体1的阀体密封面12的挤压下，沿圆周均匀的压缩，待完全关闭阀门时，实现阀门主密封。为了达到本发明反向承压时密封，阀盘密封面11与阀体密封面12之间还必须有足够密封比压。通过阀门驱动装置提供扭矩，阀杆3对阀盘组件2施压，经纳米渗透金刚石技术处理过的高硬度的阀盘密封面11由于关阀驱动力的作用，会使阀体密封面12产生弹性变形，从而形成一个弹性密封面，能够使本发明反向承压时密封效果更好。具体为：高硬度的阀盘密封面在关阀时候，由于关阀驱动力的作用，会使阀体密封面产生弹性变形，从而形成一个弹性密封面，即第二密封结构。阀门处于关闭状态下时，如果流体出口处压力增大，即反向压力增大，由于弹性密封面的回弹作用，使其仍然会保持良好的反向密封状态。因此本发明反向承压时密封效果更好。
66.所述阀盘密封面11采用纳米渗透金刚石技术处理具体为：为提升密封圈4的阀盘密封面11表面质量，在阀盘密封面11上采用一种表面强化工艺—纳米渗透金刚石技术，该技术通过原子扩散改变原有基体的晶体结构，形成强化相。该技术可在不改变原始尺寸的情况下，对表面进行处理，处理后的结构尺寸可作为成品尺寸，无需其它工序。渗层表面的摩擦系数为基体表面摩擦系数的1/2左右，表面硬度最高可达hv1200。
67.所述阀杆3的密封结构具体为：阀杆3的密封结构由阀体1、阀杆3、轴封衬套18、第一o形圈13、第二o形圈14、轴承压套16、螺钉15、调心滚子轴承17、轴承衬套19组成。其中轴封衬套18安装在阀体1和阀杆3的相贯处，在轴封衬套18上的第一凹槽内安装第一o形圈13，第二凹槽内安装第二o形圈14，第一o形圈13和第二o形圈14的材质均选用全氟醚橡胶。轴承
压套16通过螺钉15紧固，压在轴封衬套18上，限制轴封衬套18沿阀杆3轴向上的自由度。调心滚子轴承17安装在轴承衬套18和阀杆3之间，与其配合的零部件构成滚动轴承式运动副。
68.所述调心滚子轴承17的具体功能为：与其配合的零部件构成滚动轴承式运动副，与原有的轴套类结构相比，显著降低了阀门扭矩。加之调心滚子轴承17具有自动调心功能，可降低安装误差或轴挠曲而引起的误差，即降低阀杆在径向的窜动量。
69.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。