正锥三偏心蝶阀的制作方法

本实用新型涉及阀门设计、制造领域的一种蝶阀，尤其是一种正锥三偏心蝶阀。

背景技术：

1960年德国卡尔.亚当斯（KarlAdams）提出，蝶阀同时具有切断(Isolation)、调节(Throttling)和止回(Check)3种功能，并于1966年以“斜置锥形阀座密封系统”(Theinclinedconicalseatsealingsystem)（图1）为名注册了专利，这是蝶阀技术的一次重大的进展。1967年在法兰克福举办的“国际化工展览”(CHEMA)上，展出了依据“斜置锥形阀座密封系统”的三偏心设计(Tripleeccentricde2sign)蝶阀，这种新型蝶阀的密封性能大为提高，很快用于中、高压管道系统。

斜置锥形阀座密封系统的出现使蝶阀从“结构密封”获得向“扭矩密封”的转变。在此之前结构密封的蝶阀只能适用于低压、密封要求不严的工艺工况，而提升为扭矩密封的三偏心蝶阀可以让蝶阀使用于高温（高达700℃）、高压（目前CLASS2500、PN42MPa）高压差、严密封（可以达到金属硬密封零泄漏）的严酷工况。与其他种类的阀门相比，相同口径的蝶阀其重量只是其他种类阀门重量的30%～50%，仅就低材料消耗率而言，蝶阀就具有非常巨大的成本优势。

基于斜置锥形阀座密封系统的传统三偏心蝶阀最大的特征是阀座锥斜置即斜置阀座锥中心(B4)与管道中心线(3)之间存在一个斜锥第三偏心（BE3）的夹角，见图1。

传统斜锥三偏心蝶阀的工艺性，总结起来可以归纳为：“斜锥斜加工”。

传统斜锥三偏心蝶阀的斜锥阀座加工时，要求斜置阀座锥中心(B4)必须与机台旋转中心(B8)同心，机台(B10)与斜锥阀座(B6)之间就需要一个叫斜度板 (B7)的安装夹具来矫正斜置锥，见图3。由于这个斜度板的干扰，斜置阀座锥中心与机台旋转中心的同心就尤为困难，再加上夹具本身的误差及安装误差的累积，就让斜锥阀座加工的尺寸精度及位置精度变得难以保证。

斜锥阀座加工为断续切削，加工过程中不管是磨削还是车削，工件对刀具产生不可避免的间歇冲击，对斜锥阀座的密封锥面最终获得高精度的表面质量带来困扰。

目前，工业应用的三偏心蝶阀，都是基于斜置锥形阀座密封系统方法的斜锥结构。

斜置锥形阀座密封系统诞生的那一天起就把人们带上了一条“斜”路，斜置锥形阀座密封系统这个方法因其超高的制造工艺难度及工艺成本，使得从发明到规模应用花了将近五十年时间，随着高精度设备及工艺发展，到现在三偏心蝶阀才达到相对工艺成熟的规模推广应用，而且还无法降低高昂的加工成本。

技术实现要素：

针对传统斜锥三偏心蝶阀制造工艺难度高及工艺成本高的问题，经过本人研究，发明了正锥三偏心蝶阀。

正锥三偏心蝶阀最大特征为阀座锥正置即正置阀座锥中心（4）与管道中心线（3）重合，见图2。

正锥三偏心蝶阀的蝶板组件与正锥阀座在0º～90º转角行程区间，相对空间运动完全可以做到轨迹全程无干涉，本人应用Solidworks软件系统得到了验证。

正锥三偏心蝶阀的结构除了阀座锥正置这个基础特征外，还要包括三个偏心条件:

a)第一偏心（E1）：蝶板组件转轴旋转中心（1）相对密封面的距离偏心

b)第二偏心（E2）：蝶板组件转轴旋转中心（1）相对管道中心线（3）的距离偏心

c)正锥第三偏心（E3）：密封面相对管道垂直方向横截面的角度偏心

正锥三偏心蝶阀在确定保持“扭矩密封”特点并且不增加材料消耗的前提下，极大地降低了制造工艺难度，提高生产效率，有效降低生产工艺成本，有效提高不同批次零件的互换性。

正锥三偏心蝶阀的工艺性，总结起来可以归纳为：“正锥正加工”。

本实用新型的正锥三偏心蝶阀的正锥阀座加工时，正锥阀座直接安装于机台，正置阀座锥中心（4）与机台旋转中心（B8）可以很方便达到同心，确保阀座的加工精度，同时节省大量工件装夹、校准时间，见图4。

相同规格的阀座，正锥阀座（6）加工与斜锥阀座（B6）加工比较，正锥阀座加工的刀具行程下降50%以上，这意味着加工效率的提高。

正锥三偏心蝶阀的正锥阀座加工，由机台、定心件及正锥阀座构成的旋转系统，无需配平即可达成重心对正，避免了重心偏离旋转中心产生的震动，正锥阀座的密封锥面可以获得更好的表面质量，同时可以拥有更高的机台转速，这也意味着加工效率及质量的提高。

综上所述，正锥三偏心蝶阀不管是工艺性、规模生产适应性还是经济性都全面超越传统的斜锥三偏心蝶阀，正锥三偏心蝶阀可完全替代传统的斜锥三偏心蝶阀。

附图说明

图1：背景技术中的斜锥三偏心蝶阀原理图

其中E1—第1偏心；E2—第2偏心；BE3—斜锥第3偏心；1—蝶板组件转轴旋转中心；2—转轴旋转方向；3—管道中心；B4—斜置阀座锥中心；B5—斜置阀座锥；B12—斜锥蝶板

图2：本实用新型的正锥三偏心蝶阀原理图

其中E1—第1偏心；E2—第2偏心；E3—正锥第3偏心；1—蝶板组件转轴旋转中心；2—转轴旋转方向；3—管道中心；4—正置阀座锥中心；5—正置阀座锥；6—正锥阀座；8—正锥蝶板组件；9—转轴

图3：背景技术中的斜锥阀座加工图

其中BL—斜锥阀座加工刀具行程；B11—机台旋转方向；B10—机台；B9—机台旋转中心定位件；B8—机台旋转中心；B7—斜度板；B6—斜锥阀座；B5—斜置阀座锥；B4—斜置阀座锥中心

图4：本实用新型的正锥阀座加工图

其中L—正锥阀座加工刀具行程；B11—机台旋转方向；B10—机台；B9—机台旋转中心； B8—机台旋转中心定位件；7—阀座定心止口盘；6—正锥阀座；5—正置阀座锥；4—正置阀座锥中心

图5：本实用新型的正锥三偏心蝶阀结构设计图

其中6—正锥阀座；8—正锥蝶板组件；8a—蝶板体；8b—蝶板压圈；8c—正锥蝶板密封圈；8d—蝶板密封垫；8e—传动销；9—转轴；10—下端盖；11—下端盖内六角螺栓；12—下端盖密封垫；13—轴端止推环；14—轴端内六角螺栓；15—压圈内六角螺栓；16—轴套；17—密封填料垫；18—密封填料；19—格南；20—格南压板；21—支架；22—键

图6：本实用新型的正锥三偏心蝶阀的三维剖面图

其中6-1，正锥三偏心蝶阀全开位置；6-2，正锥三偏心蝶阀正锥蝶板45º位置；6-3，正锥三偏心蝶阀正锥蝶板10º位置；6-4，正锥三偏心蝶阀正锥蝶板5º位置；6-5，正锥三偏心蝶阀全关位置。

具体实施方式

参照图2对本实用新型的正锥三偏心蝶阀设计、制造方案作进一步详细描述。

本实用新型的基础特征是阀座锥正置，阀座锥正置的直观表现方式就是阀座锥中心（4）与管道中心线（3）重合。

阀座锥正置这个基础特征代表着本实用新型在工艺性、规模生产适应性及经济性上具有里程碑式进步的本质意义。

正锥三偏心蝶阀的结构除了阀座锥正置这个基础特征外，还要包括三个偏心条件:

a) 第一偏心（E1）：蝶板组件转轴旋转中心（1）相对密封面的距离偏心

b) 第二偏心（E2）：蝶板组件转轴旋转中心（1）相对管道中心线（3）的距离偏心

c) 正锥第三偏心（E3）：密封面相对管道垂直方向横截面的角度偏心

只有同时具备了阀座锥正置及上述三个偏心条件才能构成完整的正锥三偏心蝶阀的设计、制造方案。

构成正锥三偏心蝶阀有如下零部件，见图5：正锥阀座(6)；正锥蝶板组件(8)；转轴(9)；下端盖(10)；下端盖内六角螺栓(11)；下端盖密封垫(12)；轴端止推环(13)；轴端内六角螺栓(14)；压圈内六角螺栓(15)；轴套(16)；密封填料垫（17）；密封填料（18）；格南（19）；格南压板（20）；支架（21）；键（22）

正锥蝶板组件(8)由如下零件构成：蝶板体（8a）；蝶板压圈（8b）；正锥蝶板密封圈（8c）；蝶板密封垫（8d）；蝶板传动销（8e）

正锥三偏心蝶阀的工作原理：

角行程阀门驱动机构的输出扭矩，通过键（22）传递给转轴(9)再通过蝶板传动销（8e）扭矩传递给正锥蝶板组件(8)，带动正锥蝶板组件转动。沿顺时针方向正锥蝶板组件转动到正锥蝶板密封圈（8c）的外缘锥面与正锥阀座(6) 相同角度的正置锥面重合，完成阀门的关闭功能。

阀门关闭后，角行程阀门驱动机构的输出扭矩使正锥蝶板密封圈（8c）挤压正锥阀座(6)相同角度锥面获得足够的密封强度，构成正锥三偏心蝶阀扭矩密封功能。

从阀门关闭位置，沿逆时针方向转动正锥蝶板组件（8），正锥蝶板组件与正锥阀座于起点就脱离直接接触，正锥蝶板密封圈（8c）的外缘锥面与正锥阀座(6) 相同角度正置锥面以脱离接触为起点，转过0º～90º转角行程区间，完成阀门的开启功能。

阀门开启和关闭过程的0º～90º转角行程区间，除0º关闭位置外的任何其它位置，正锥蝶板组件(8)与正锥阀座(6)之间都不产生接触、碰撞和干涉。

正锥三偏心蝶阀的三维剖面图，见图6。从6-1依次至6-5表现的是正锥三偏心蝶阀由开到关的全过程。由图6可以知道正锥三偏心蝶阀已经以三维结构方式得以实现。