专利名称：阀座组件和蝶阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封领域，尤其是涉及阀门如蝶阀领域，具体地说，本发明涉及蝶阀中的阀座组件。
背景技术：
在现有的阀门中，尤其在蝶阀如普通蝶阀、单偏心或双偏心蝶阀中，密封问题是特别值得关注的。为了能够提供更高的密封性，现有技术对此做出许多改进，一种重要的改进是采用弹性阀座并使阀座的内径比蝶板的外径小，从而在阀座和蝶板的密封结构之间形成紧压，以改善密封效果。例如，在中国实用新型专利ZL200620056191.4中公开一种U形弹性密封阀座体，其通过U形密封圈与蝶板形成紧压密封，从而提供紧压密封。但是，这些密封形式所能提供的密封力是给定的，而且为了提供紧压效果，需要阀座内径小于蝶板外径，从而在多次使用之后，容易造成阀座和蝶板的密封结构迅速磨损，密封效果迅速下降，甚至 造成密封副损坏。为此，仍希望有一种能够提供可控的主动密封，而且在有效延长密封副的寿命情况下仍能提供理想密封效果的阀座。
发明内容
因此，本发明的目的是提供能至少部分解决上述技术问题的阀座组件、蝶阀。在本发明的第一方案中，本发明提供一种用于阀门的阀座组件。该阀门具有阀体和形成在该阀体中的阀门通道。该阀座组件安装在该阀体上并且包括面向该阀门通道的第一弹性金属壁、与第一弹性金属壁对置的且面向该阀体的第二弹性金属壁和在第一弹性金属壁和第二弹性金属壁之间限定出的与周围环境隔绝的压力流体腔，该压力流体腔具有用于与压力流体源可控地流体连通的压力流体通道，第一弹性金属壁被构造成在该压力流体腔被供应压力流体的情况下朝该阀门通道的中心方向弹性变形。优选地，该第一弹性金属壁构造成在压力流体从该压力流体腔排出情况下至少部分恢复至初始尺寸。根据本发明的优选实施例，该第二弹性金属壁构造成在压力流体腔被供应压力流体的情况下朝阀体方向弹性变形。优选地，当压力流体从该压力流体腔排出时该第二弹性金属壁至少部分恢复其初始尺寸。根据本发明一个优选的实施例，该阀座组件构造成环状，且所述第一弹性金属壁和第二弹性金属壁分别构造成在轴向端彼此焊固的内环件和外环件。优选，第二弹性金属壁具有用于螺纹紧固到该阀体的加厚部，该压力流体通道设置在该加厚部中，并且该第一弹性金属壁在与该压力流体通道对置的部位处也具有加厚部。压力流体优选包括空气、氮气或液压油。所述弹性金属优选地包括不锈钢、铜或合金材料，如蒙乃尔合金。根据本发明的另一方案，本发明还提供一种蝶阀，包括阀体，其包括阀门通道和根据本发明所述的阀座组件，所述阀座组件紧固在所述阀体上并限定出阀座面；蝶板组件；和驱动机构，其包括驱动器和阀杆，该蝶板组件固连到该阀杆上并能在该阀杆的驱动下绕该阀杆轴线枢转以相应地位于阻挡该阀门通道的闭合位置和允许介质流通过该阀门通道的打开位置，其中，所述阀座组件构造成当蝶板组件处于闭合位置时，该阀座组件构造成能通过第一弹性金属壁朝阀门通道中心方向的变形来挤压该蝶板组件以配合形成密封该阀门通道的密封面。根据一个优选实施例，所述阀座组件在第一弹性金属壁朝阀门通道中心方向变形时在形成密封面部位的内径小于所述蝶板组件未被挤压时的外径，且在第一弹性金属壁至少部分恢复其初始尺寸时在形成该密封面部位的内径大于或等于所述蝶板组件未被挤压时的外径。根据一种优选构造，所述阀体还包括至少部分位于所述第二弹性金属壁之下的凹面，以至少部分容纳所述第二弹性金属壁的变形。优选地，所述蝶阀还包括用于监测所述蝶板组件位于闭合位置且控制所 述压力源向所述压力流体腔供应压力流体的监控机构。根据又一方案，提供一种蝶阀，包括阀体，其包括阀门通道和根据本发明所述的阀座组件，所述阀座组件紧固在所述阀体上并限定出阀座面；蝶板组件；和阀杆，该蝶板组件固连到该阀杆上并能在该阀杆的驱动下绕该阀杆枢转以相应地位于阻挡该阀门通道的闭合位置和允许介质流通过该阀门通道的打开位置；其中，所述阀座组件构造成在蝶板组件处于闭合位置情况下通过第一弹性金属壁朝阀门通道中心方向的弹性变形使得所述阀座面挤压该蝶板组件以相互配合形成密封该阀门通道的密封面。优选地，所述蝶板组件具有未被阀座面挤压时的标称外径，阀座组件在第一弹性金属壁弹性变形时在形成密封面部位的内径小于该蝶板组件的标称外径，且该阀座组件在第一弹性金属壁未弹性变形时在形成密封面部位的内径大于或等于所述蝶板组件的标称外径。更优选地，所述阀体还包括至少部分位于所述第二弹性金属壁之下的用于至少部分容纳所述第二弹性金属壁的弹性变形的凹面。优选，所述阀体具有用于所述阀座组件安置的台肩。根据本发明一个实施例，所述蝶阀还包括用于监测所述蝶板组件位于闭合位置且控制所述压力源向所述压力流体腔供应压力流体的监控机构。本发明所带来的技术效果包括如下的一种或多种提供可控的主动密封的密封面从而实现更好的密封效果；减小蝶板的启闭力；减少密封面在大量启闭情况下的摩擦，即减少密封副的摩擦；可以使阀门用于不洁净的阀门介质仍能提供良好的密封；可在高达550°温度下工作。本发明的阀座组件应用相当广泛，例如可以用于化工、石油、石化、水处理、制糖业、造纸业、冶金业、冷却系统中的密封场合，尤其是安全密封场合下。例如其可用于分离阀或者汽轮机的安全阀。
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中
图I示出根据本发明的用于双偏心蝶阀中的阀座组件的一个实施例，图2以局部放大剖视图形式示出图I中的阀座组件。
具体实施例方式图I和图2显示了根据本发明的思想的用于双偏心蝶阀的阀座组件的优选实施例。如图I总体所示，显示了带有根据本发明的阀座组件的双偏心蝶阀。该双偏心蝶阀具有阀体1，该阀体I限定出阀体通道孔2，且环形的阀座组件通过螺纹紧固在该阀体I上，具体而言在该阀体通道孔2的内壁上的台肩中，从而该阀座组件所限定出的阀座孔和该阀体通道孔2共同限定出该双偏心蝶阀的阀门通道。此外，该蝶阀还包括蝶板组件4和阀杆3。蝶板组件例如可包括蝶板、压板和密封圈(例如弹性密封圈)，在本发明中蝶板组件的结构并不是重点，因此不对其细节过多详述。蝶板组件4固连到阀杆3上并能在该阀 杆3的驱动下绕该阀杆轴线枢转(例如图I中虚线所显示的路径L)以相应地位于至少大致阻挡该阀门通道的闭合位置(图I中实线所显示的蝶板组件4)和允许介质流通过该阀门通道的打开位置(图I中点划线所显示的蝶板组件4’)。在根据本发明的蝶阀中，在闭合位置中的蝶板组件与现有技术中有所不同，即本发明的蝶板组件在闭合位置中时，该蝶板组件(其密封圈)不必与未变形的阀座相匹配形成密封面，而在根据本发明的阀座组件在压力流体作用下变形(膨胀)而使得其阀座面向阀门通道中心变形从而挤压蝶板组件例如密封圈，从而与之相匹配形成密封副(如附图所示的实施例)。尽管不那么优选，但是根据本发明的蝶阀也不排除这种情况，即只要蝶板组件转到其闭合位置，阀座面即与密封圈形成初步的密封面(密封副)，然后通过施加压力流体使得阀座组件膨胀从而在阀座和蝶板之间形成进一步加紧的密封副。接下来，将结合图I和图2详细描述根据本发明的阀座组件。该阀座组件构造成阀座环形式，且其包括面向阀门通道侧的第一弹性金属壁(也称作内环件)7和面向阀体侧的第二弹性金属壁(也称作外环件)8。根据本发明的第一弹性金属壁和第二弹性金属壁是由弹性金属制成，例如不锈钢和/或铜，以及本领域可以想到的任何合适的弹性金属，可以想到的是第一弹性金属壁的成分可以与第二弹性金属壁的成分相同或不同。所述第一弹性金属壁7与所述第二弹性金属壁8相叠置，且所述第一弹性金属壁和第二弹性金属壁在其轴向两端密封通过焊缝9和10焊固在一起，从而在所述第一弹性金属壁7和第二弹性金属壁8之间限定出与外界隔绝的压力流体腔11。尽管图示的第一弹性金属壁7和第二弹性金属壁8是两个独立的部件，但是可以想到可以形成一体的第一弹性金属壁和第二弹性金属壁，只要在其间能限定出与外界密封隔绝的压力流体腔即可。如图2所具体示出，所述第一弹性金属壁7由一体的加厚部17和薄壁部16构成，类似地，第二弹性金属壁8由一体的加厚部18和薄壁部14构成，其中两者的薄壁部14和16大体上相对从而在其间限定出压力流体腔11的至少一部分，优选是大部分。在第二弹性金属壁8的加厚部18中设置有用于将压力流体腔与压力流体源连通的压力流体通道12。在所示的实施例中，压力流体是液压油，但可以想到的是任何合适的压力流体均是可行的，包括但不限于C02、氢气、氧气、空气、氮气或液压油。在所示的实施例中，液压喷嘴13在压力流体通道中螺纹紧固到该阀座组件，从而压力流体P (这里是液压油)可以通过液压喷嘴13受控地供应到该压力流体腔11中。如图所示，该液压喷嘴与阀座组件螺纹紧固，而同时又与阀体螺纹紧固，从而阀座组件螺纹紧固到该阀体上，但该阀座组件也可以通过别的方式螺纹紧固到该阀体上。如图2具体示出，在该第二弹性金属壁8的外侧、在阀体中形成有凹面，其作用将在下文说明。尽管未示出，本发明的蝶阀还可以包括用于监测所述蝶板组件位于闭合位置且控制所述压力源向所述压力流体腔供应压力流体的监控机构。继续参考图I和2描述，根据本发明的蝶阀的操纵，以及如何实现“主动式”密封。要闭合阀门首先通过阀杆3使得处于打开位置的蝶板组件4’枢转到闭合位置。当例如通过监控机构监控到蝶板组件处于闭合位置时，例如通过监控机构控制压力流体源向该压力流体腔供应压力流体从而使得该压力流体腔膨胀，在该情况下至少所述第一弹性金属壁朝阀门通道中心方向变形6，优选地还使得所述第二弹性金属壁朝阀体方向弹性变形。通过这种方式，阀座组件的阀座面挤压蝶板组件(具体而言是蝶板组件的密封圈5)，从而在密封圈和阀座面之间形成主动的加紧密封，从而密封了该蝶阀的阀门通道。而当要打开该蝶阀时，可以使压力流体从该压力流体腔排出，从而该第一弹性金属壁7至少部分优选完全地恢复其初始尺寸，同时还使得第二弹性金属壁8至少部分优选完全地恢复其初始尺寸。然后在 减小的密封力下，优选是在无密封力下将蝶板组件从闭合位置转到打开位置。根据本发明的“主动式”密封使得根据本发明的蝶阀能够用于多种阀门介质，甚至能够用于密封不干净介质(例如油脂或粘性介质)，此外，还能给该蝶阀带来双向密封和耐高温的功能。例如图2具体示出的，在优选的实施例中，所述阀座组件在第一弹性金属壁7朝阀门通道中心方向变形时(如图2以附图标记6所示出的变形)，该阀座面在形成密封面部位的内径小于所述蝶板组件未被挤压时的外径(即标称外径)，也即是阀座面在朝向阀杆方向对蝶板组件4施加有压力。在第一弹性金属壁恢复其初始尺寸时(如图2实线示出的第一弹性金属壁)，该阀座面在形成该密封面部位的内径稍大于所述蝶板组件的标称外径。通过这样设置，在将蝶板组件从闭合位置转动到打开位置或者相反均没有密封力的存在，因此使得密封副(阀座面和密封圈)的寿命能够大幅度增加，而同时有能通过“主动式”密封而给蝶阀提供想要的密封程度，而且这种配置还消除了阀门在启闭时所需的强制性力矩，驱动器(例如伺服电机)可以选择得较小。更优选地，所述蝶板组件的密封圈也可以选择为弹性密封圈，从而能够更好地适应阀座组件的变形。如上所提到的凹面15是另一优选结构，通过设置凹面，第二弹性金属壁8的薄壁部14能够朝阀体侧变形，从而在相同的流体压力下第一弹性金属壁7的变形可以更大，而且变形的作用力在阀座组件中更均匀地分布，从而在阀座组件中产生较小的应力，有利于延长使用寿命。尽管本发明所示的实施例是带有根据本发明的阀座组件的双偏心蝶阀，但是本发明的思想可广泛应用，例如根据本发明阀座组件可应用于单偏心蝶阀、分离阀或汽轮机的安全阀。此外，本发明的思想还可以用于其它多种需要密封，尤其是需要安全密封的场合。以上描述了本发明的多个优选实施例，但本领域技术人员在阅读本发明之后能对发明做出多种改变、变化和改进而不背离本发明的思想和范围，这些改变、变化和改进均落入由所附的权利要求书所限定的范围中。
权利要求
1.一种用于阀门的阀座组件，该阀门具有阀体⑴和形成在该阀体⑴中的阀门通道，其特征是，该阀座组件安装在该阀体(I)上并且包括面向该阀门通道的第一弹性金属壁(7)、与第一弹性金属壁(7)对置的且面向该阀体(I)的第二弹性金属壁(8)和在第一弹性金属壁(7)和第二弹性金属壁(8)之间限定出的与周围环境隔绝的压力流体腔(11)，该压力流体腔(11)具有用于与压力流体源可控地流体连通的压力流体通道(12)，第一弹性金属壁(7)被构造成在该压力流体腔(11)被供应压力流体的情况下朝该阀门通道的中心方向弹性变形。
2.根据权利要求I所述的阀座组件，其特征是，第二弹性金属壁(8)被构造成在该压力流体腔被供应压力流体的情况下朝该阀体方向弹性变形。
3.根据权利要求I或2所述的阀座组件，其特征是，该阀座组件构造成环状，第一弹性金属壁(7)和第二弹性金属壁(8)分别被构造成在轴向两端彼此焊固的内环件和外环件。
4.根据权利要求3所述的阀座组件，其特征是，第二弹性金属壁(8)具有用于螺纹紧固到该阀体(8)的加厚部(18)，该压力流体通道(12)设置在该加厚部(18)中，并且该第一弹性金属壁(7)在与该压力流体通道(12)对置的部位处也具有加厚部(17)。
5.一种蝶阀，其特征是，包括 阀体(I)，其包括阀门通道和根据权利要求I至4中任一项所述的阀座组件，该阀座组件被紧固在该阀体上并限定出阀座面； 蝶板组件⑷；和 阀杆(3)，该蝶板组件(4)被固接到该阀杆(3)上并能在该阀杆(3)驱动下绕该阀杆(3)枢转，以相应地位于阻挡该阀门通道的闭合位置和允许介质流过该阀门通道的打开位置； 其中，该阀座组件被构造成在该蝶板组件(4)处于闭合位置的情况下通过第一弹性金属壁(7)朝向阀门通道的中心方向的弹性变形使该阀座面挤压该蝶板组件，从而相互配合形成密封该阀门通道的密封面。
6.根据权利要求5所述的蝶阀，其特征是，该蝶板组件(4)具有未被阀座面挤压时的标称外径，该阀座组件在该第一弹性金属壁弹性(7)弹性变形时在形成密封面部位的内径小于该蝶板组件(4)的标称外径，该阀座组件在第一弹性金属壁(7)未弹性变形时在形成密封面部位的内径大于或等于该蝶板组件的标称外径。
7.根据权利要求5或6所述的蝶阀，其特征是，该阀体(I)还包括至少部分位于第二弹性金属壁(8)之下的用于至少部分容纳第二弹性金属壁(8)的弹性变形的凹面(15)。
8.根据权利要求5或6所述的蝶阀，其特征是，该阀体(I)具有用于安置该阀座组件的台肩。
9.根据权利要求5或6所述的蝶阀，其特征是，该蝶阀还包括用于监测该蝶板组件位于闭合位置且控制压力源向该压力流体腔供应压力流体的监控机构。
全文摘要
本发明提供一种用于阀门的阀座组件。该阀门具有阀体(1)和形成在该阀体(1)中的阀门通道。该阀座组件安装在该阀体(1)上并且包括面向该阀门通道的第一弹性金属壁(7)、与第一弹性金属壁(7)对置的且面向该阀体(1)的第二弹性金属壁(8)和在第一弹性金属壁(7)和第二弹性金属壁(8)之间限定出的与周围环境隔绝的压力流体腔(11)，该压力流体腔(11)具有用于与压力流体源可控地流体连通的压力流体通道(12)，第一弹性金属壁(7)被构造成在该压力流体腔(11)被供应压力流体的情况下朝该阀门通道的中心方向弹性变形。
文档编号F16K1/226GK102900852SQ201110209199
公开日2013年1月30日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者孙杰 申请人:孙杰