[发明专利]低扭矩、大流量且密封严的管式蝶形阀

说明书

技术领域

本发明一般地涉及蝶形阀，并且更具体地涉及在涡轮和工业衍生发动机中使用的蝶形阀。

背景技术

传统类型的蝶形阀是流量控制型的装置，用于管理流体流经管部件的截面。这种典型的蝶形阀包括中空圆柱形阀体、平的圆形阀片和可转动的轴。阀片布置在壳体内、处于圆柱形壳体的长度的中间位置并固定到可转动的轴的下部。可转动的轴的上部连接到致动器。在工作期间，致动器的运动转移到阀片。当致动器运动时，阀片从垂直于流体流经阀的方向到平行于流体流经阀的方向可转动地定位在阀体内的任意位置。当阀片垂直于流体流动方向时，阀关闭并且流体被限制流经阀。相反，当阀片平行于流体流动方向时，阀完全打开并且流体以最大量流经阀。

传统的蝶形阀具有在阀片和流路之间的间隙配合，以避免磨损，这导致高的泄漏率，或在阀片和流路之间具有接触。由于阀片和阀体的径向刚性高，具有过小的间隙配合的蝶形阀可能需要高的致动力并具有堵塞的危险和/或在任何接触点的高磨损率。接触表面的高磨损率导致处于关闭位置的阀的令人失望的泄漏。为了替换磨损的阀片并防止其他泄漏，阀轴被去除以接近对阀片。去除阀轴是经常性的且是费力的并且耗时的工作，因此更换磨损的阀片可能是困难且漫长的过程。

另外，标准的蝶形阀有时需要高的致动扭矩，以移动阀片，特别是从关闭位置移动到打开位置。这种高的致动扭矩是因为：例如，高的阀关闭座合力；在阀紧密地关闭之后打开阀的阀座扭矩；沿着关闭阀的方向的流动引起的扭矩；和通过阀片和轴完全打开流路的限制（这需要较大的阀流路直径）。由于需要高的致动扭矩，必须使用较大且较昂贵的致动器，以打开和关闭阀。

标准蝶形阀具有沿两个方向延伸过阀片的流路。因此，为了减小流动引起的扭矩，对阀片和轴组件的几何方面的修改限于当阀处于任何位置时定位在流路内。这些修改提供了流动引起的扭矩的仅最小化的减小并可能减小完全打开的阀的流动面积。

另外，标准蝶形阀需要阀片和阀片的附属支撑结构。在很多情况下，支撑结构甚至需要阀通道增大，以将该结构容纳在蝶形阀壳体内。由于该支撑结构，蝶形阀的增大的尺寸不只在成本方面有缺陷，而且在特定应用（特别关注尺寸和重量方面的考虑）方面有缺陷。

综上所述，需要这样的蝶形阀，即，减小打开和关闭阀所需的致动力，并减小阀的总体尺寸和重量。这里公开的本发明的实施例提供了这种蝶形阀。根据这里提供的本发明的说明，本发明的这些和其他优点以及额外的发明性特征将变得明显。

发明内容

在一个方面，提供了致动扭矩减小的蝶形阀。根据该方面的蝶形阀的实施例具有允许流体流过的打开位置和阻止流体流过的关闭位置。蝶形阀还包括具有入口、出口以及从入口延伸到出口的流路的壳体。蝶形阀还包括阀元件，阀元件具有选择性地允许和阻止流体从入口沿流路向出口流动的阀片。管部件定位在流路内并邻近阀元件，以与阀元件选择性地形成密封。阀片包括径向向外突出的唇部件，以便阀片的一部分径向延伸超过管部件的外周，并且阀片的另一部分不径向延伸超过管部件的外周。

在特定的实施例中，管部件由屈服材料制成，并摩擦配合到壳体内。在特定的实施例中，阀片包括轴向突出的凸缘，当阀元件处于关闭位置时，轴向突出的凸缘垂直于流体流动的方向，当阀处于关闭位置时，轴向突出的凸缘与管部件的内周形成径向密封，从而阻止流体流经阀。在特定的实施例中，当蝶形阀处于打开位置时，阀片保持完全处于流路中。

在特定的实施例中，阀片能在完全关闭位置和完全打开位置之间转动约90度，并且能在完全打开位置和完全关闭位置之间转动约90度。在特定的实施例中，阀片是由一连续的材料制成的单个连续结构。在特定的实施例中，阀片具有可变的厚度。在特定的实施例中，壳体具有袋部件，袋部件径向伸入壳体的内壁，以容纳阀片的径向向外突出的唇部件。

在特定的实施例中，阀元件包括第一轴部分和第二轴部分。阀片设置在第一和第二轴部分之间。阀片包括安装部分和门部分。安装部分将阀片连接到第一和第二轴。在门部分和第一轴部分之间形成上间隙。在门部分和第二轴部分之间形成下间隙。

在另一方面，提供了具有低流动阻碍特性的的蝶形阀。根据该方面的蝶形阀具有允许流体流过的打开位置和阻止流体流过的关闭位置。蝶形阀还具有壳体，壳体具有入口、出口以及从入口延伸到出口的流路。管部件定位在流路内。蝶形阀还包括具有第一轴部分和第二轴部分以及在第一轴部分和第二轴部分之间延伸的阀片的阀元件。阀片具有门部分和从门部分径向向外延伸的安装部分。第一和第二轴在安装部分连接到阀片。安装部分限定外周边缘，该外周边缘从管部件的外直接径向向外并且从门部分的外径径向向外。