[发明专利]双向阀密封机构

说明书

技术领域

本发明涉及用于阀门、主要是蝶形阀的密封机构，它用于在极限条件下取得紧密的密封，并用于在将压力、不论是沿预期流体流动方向还是沿与此相反的方向加在阀盘上时防止泄漏。这种密封机构具有环形座圈，座圈具有独特的凹面以与阀盘的外凸面接合，从而取得异常紧密的双向密封。

背景技术

蝶形阀这类阀门在很多工业应用如化学、动力、造纸、空气调节、石油和精炼等工业应用中用以控制流体如液体和气体的流动。此外，这类阀门用以操作清洁、粘性和腐蚀性的液体；清洁和腐蚀性的气体；以及水蒸汽。这类阀门还用于高温场合。这类阀门一般具有带中心孔的阀体和装在孔内的阀盘，阀盘可绕轴转动以关闭阀孔而阻止流体流经阀孔。在作进一步改进的情况下，阀门还具有密封垫或密封件以取得更高的流体密封性和防漏性。在某些应用中，采用了柔性橡胶或塑胶衬垫。在更为极限的条件下采用了薄的金属密封件以取得紧密的密封。

然而，特别是在高压和高温下泄漏对这类阀门来说仍是一个严重的问题。现有技术的阀门未能提供足够的密封以使泄漏减低到所要求的程度。现有技术的一个缺点是在于其所用座圈只是在阀盘和座圈之间的某一点上作有效的接触。这种情况往往产生在座圈以其平面形或弯离阀盘表面的一端与一般是弧形的阀盘表面相接触的情况下。这就在此两表面之间只留下简单的点接触，这在极限的压力条件下是很有害的，在流体作反向流动时特别容易产生泄漏。这种结构示于图1，此图取自于1989年1月10日颁发给Hayes等人的美国专利No.4,796,857，此专利作为参考文件结合于此(标号取自原图，只是在其前面加上一个“1”以示区别)。如此图所示，座圈的密封端120呈平面形或弯离阀盘114的密封外缘116。在两个密封面之间只存在着单一的径向点接触。这种结构可允许较大的阀盘和阀座的对合容差，但如上所述，特别是在极限的条件下却不能取得满意的密封。

发明内容

本发明公开一种独特的密封机构，这种机构即使是在极限的温度和压力等条件下也可取得改善的抗泄漏性。本发明的密封件或座圈具有基本上与阀盘形状相一致的内表面。这样，两个表面接合在一起时就构成密封的带接触，与现有技术的密封件相比具有大为良好的抗泄漏性能。座圈还具有弯形或脊状结构，用以取得密封件的弹簧型负荷。这特别是在较低压力下有助于取得密封。

本发明的另一优点是密封面的位置更趋于阀盘外缘的中部。其他的密封机构过去基本上趋于阀盘的一面或另一面。这种位置使密封件更易产生滑动、移位和泄漏等缺陷。本发明的密封件基本上与阀盘的两面作等距离布置。这可取得最大的保护作用，与本发明加大了的密封表面面积相结合，即使在极限条件下也可取得更为良好的抗泄漏性能。

现有技术未能解决的另一问题是如何在与预期流体流动方向相反的方向上加上压力时取得完善密封的问题。现有技术的密封机构没有应付反向压力的措施，在流体产生这一方向的压力时特别容易产生泄漏。而在操作条件下，由于真空的形成、操作的停顿、设备的维护等原因往往会在这一方向上产生压力。反向泄漏是特别不希望发生的，因为这种泄漏会造成受含在泄漏中的下游反应产物的污染的危险。

此外，对这里所公开的座圈保持件的设计可直接进行修改，以便改变对接的尺寸。这种修改在将阀门用于连到各种尺寸不同的管子时是必不可少的，例如在联邦或工业上的安全标准或公用设施标准有所改变时。这种修改的座圈保持件与现有技术相比费用大为减少并具有更大的操作上的灵活性，因为在这里采用了分立的中间构件以便改变对接尺寸。现有技术的另一缺点是在关闭阀盘以保持即使是临界的密封性时也还要求在阀盘上保持扭力。蝶形阀中惯用的阀盘是双偏置的，也就是，阀盘装在沿两个空间方向相对于阀孔中心偏置的轴上。这样，轴在布置上举例来说偏离盘面，而且离盘的一侧较近，离盘另一侧较远。这种布置从理论上来说可取得某些改善的密封性。但在使用中，这种密封件具有泄漏的倾向，在流体压在阀盘上时，在阀盘上必须保持扭矩以保持其关闭状态。这种扭矩是必不可少的，因为阀盘在轴的一侧上受着较另一侧更大的力，这是由于阀盘在轴的一侧具有较另一侧更大的表面积。这使密封难以保持，加大了密封所需能量，也使开关阀盘较为困难，这会在操作条件下造成安全事故。此外，这种密封件的使用寿命由于须反复在阀盘上加上使阀密封的扭矩而受到了限制。