TW201602484A - 複合式壓力密封閥座 - Google Patents

Abstract

一種複合式壓力密封閥座包含：一本體，形成一流道；一閥盤，配置以轉動方式開啟或關閉該本體之流道；一固定環，設於該流道之一外側緣；一閥座環，藉由該固定環而固定於該流道之一內側緣，並在該閥盤關閉該本體之流道時，該閥座環配置於該固定環與該閥盤之間；以及一盤形彈簧，設置於該閥座環與該固定環之間，適時地施予一彈力作用於該閥座環。

Description

複合式壓力密封閥座

本發明係關於一種密封閥座，具體言之，特別是有關於一種藉由固定環與本體夾緊以及盤形彈簧與閥座環緊密接合，以使閥座環與閥盤形成一干涉變形接觸面之複合式壓力密封閥座。

在習知技術中，係利用閥座與關閉件接觸以關閉流道，其中閥座一般係被固定安裝於閥體上，當閥關斷時，閥關斷件關閉面與閥座產生干涉現象，藉由閥座的變形量來產生壓力，使其具有密封效果。當閥座變形預力彈性疲乏、閥關閉件產生壓力撓曲變形及加工組裝累積公差造成干涉量不足等問題，足以大大降低閥座的密封效果而導致流體洩漏。

在美國公告號第4,905,966號專利中，J字狀閥座安裝在閥體上具有可移動性，依據流道的兩相反壓力方向做即時反應並移動。J字長端為可撓性固定板而橫向端為流道關斷時的傾斜滑動接觸面，其關閉件與閥座環的傾斜關閉面形成一漸縮楔型構造以密封止漏，閥座環被流體壓力緊密的施壓於關閉件上，壓力愈大的話，其密封效果就愈好。由於閥座的傾斜直線式關閉面類似U字支撐件結 構厚實，閥關斷時須產生干涉彈性變形以止漏，相對的變形量大壓力也大。閥座會因為被壓迫的時間拉長而使得壽命減少，亦即閥座材料的彈性會因為使用久了而變得愈來愈差。

一般如蝶閥若閥盤輕薄會導致受壓力時將產生巨大變形量，尤其是壓力源來自固定環相反方向時，壓迫於閥座的干涉量就會加大，將會導致閥盤厚重化或者閥座扭力加大。

在美國公告號第4,241,895號、第4,410,163號、第5,249,774號、第5,865,422號等專利中，使用的薄板式密封座密封面接觸僅為線性密封，因此密封的面積小而壓力大，此種密封效果差且扭力大，是其缺失。

在美國公告號第4,293,116號、第4,487,216號等專利中，其係適用於高低溫及耐火的環境，但由於其結構較為複雜且高溫密封面為線性密封之方式，因此密封效果差且扭力大，是其缺失。

上述之習知技術仍存有許多缺失，而有待改進。

本發明係適用於各種如蝶閥、球閥等的閥座結構之改善，藉由透過複合式閥座的結構，以盤形彈簧的優異彈性特點來彌補閥座環材料的不足。

本發明之目的在於提供一種複合式壓力密封閥座，閥座結構彈性化使得閥盤可以極輕薄，而不用擔心受壓變形量，仍可保持良好的密封效果。本發明的目的在使閥盤與閥座環接觸干涉的密封面長 度加大時，係有助於增進密封效果。

本發明之另一目的在於提供一種複合式壓力密封閥座，其可適用於任何高低壓環境、加工組裝簡單與容易維修並且可以自動彌補加工組裝誤差。

本發明之又一目的在於提供一種複合式壓力密封閥座，可將閥座密封壓力產生的開關扭力降到最低。

本發明之再一目的在於提供一種複合式壓力密封閥座，使密封面長度加大與平均面壓下降，以減少開關過程中的摩擦損耗，而增加使用壽命。

達到上述目的之複合式壓力密封閥座，包含：一本體，形成一流道；一閥盤，配置以轉動方式開啟或關閉該本體之流道；一固定環，設於該流道之一外側緣；一閥座環，藉由該固定環而固定於該流道之一內側緣，並在該閥盤關閉該本體之流道時，該閥座環配置於該固定環與該閥盤之間；以及一盤形彈簧，設置於該閥座環與該固定環之間，適時地施予一彈力作用於該閥座環。

較佳地，該閥座環具有一第一區段與一第二區段，該固定環將該閥座環之第一區段夾持於該流道之該內側緣，而該盤形彈簧與該閥座環之該第二區段緊密接合。

較佳地，該閥盤關閉該本體之流道時，該閥盤與該閥座環的第一區段與第二區段之中間形成一干涉變形接觸面。

較佳地，該第一區段為一固定板，該固定板介於該本體與該固定環之間，該第一區段的下方具有一未接觸部，該未接觸部為一可 撓性板。

較佳地，該閥座環具有一拱形結構，該拱形結構係作為該閥盤與該閥座環間干涉配合的支撐之用。

較佳地，該盤形彈簧與該閥座環之第二區段之間是面接合。

較佳地，該閥座環抵接該閥盤之面形成一干涉變形接觸面，藉以密封且關斷該本體之流道。

較佳地，該盤形彈簧施予該彈力的方向與該流道的流向實質上平行。

較佳地，進一步包含一第一法蘭墊片，設於該固定環之外側面且與該固定環相接合；以及一第二法蘭墊片，設於該本體之外側面且與該本體相接合。

較佳地，該閥座環之材質係鐵弗龍，該盤形彈簧之材質係下列不鏽鋼編號301、6150之任一者。

1、11、21‧‧‧複合式壓力密封閥座

2‧‧‧本體

3‧‧‧閥盤

4、14、24‧‧‧閥座環

5‧‧‧固定環

6‧‧‧盤形彈簧

7‧‧‧第一法蘭墊片

8‧‧‧第二法蘭墊片

20‧‧‧流道

31、43、143、243‧‧‧曲面

45‧‧‧水平面

51、61、62、63‧‧‧接觸面

52‧‧‧止擋面

41、141、242‧‧‧第一區段

42、142、242‧‧‧第二區段

44‧‧‧拱形結構

245‧‧‧垂直段

411、1411、2411‧‧‧未接觸部

第一A圖係顯示本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖。

第一B圖係顯示本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座之組合圖。

第一C圖係顯示本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座之分解剖面圖。

第一D圖係顯示本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座之組 合剖面圖。

第一E圖係顯示第一D圖矩形A之放大圖。

第一F圖係顯示第一E圖橢圓形B之放大圖。

第一G圖係顯示第一B圖之橫向剖面圖。

第一H圖係顯示第一G圖圓形C之放大圖。

第二A圖係顯示本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖。

第二B圖係顯示本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座之組合圖。

第二C圖係顯示本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座之分解剖面圖。

第二D圖係顯示本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座之組合剖面圖。

第二E圖係顯示第二D圖矩形D之放大圖。

第二F圖係顯示第二E圖橢圓形E之放大圖。

第二G圖係顯示第二B圖之橫向剖面圖。

第二H圖係顯示第二G圖圓形F之放大圖。

第三A圖係顯示本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖。

第三B圖係顯示本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座之組合圖。

第三C圖係顯示本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座之分 解剖面圖。

第三D圖係顯示本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座之組合剖面圖。

第三E圖係顯示第三D圖矩形G之放大圖。

第三F圖係顯示第三E圖橢圓形H之放大圖。

第三G圖係顯示第三B圖之橫向剖面圖。

第三H圖係顯示第三G圖圓形I之放大圖。

雖然本發明將參閱含有本發明較佳實施例及所附圖式予以充分描述，但在此描述之前應瞭解熟悉本領域之人士可修改本文中所描述之發明，同時獲致本發明之功效。因此，須瞭解以下之描述對熟悉本領域技藝之人士而言為一廣泛之揭示，且其內容不在於限制本發明。

請參閱第一A圖、第一B圖、第一C圖、第一D圖，係分別顯示本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖、組合圖、分解剖面圖、組合剖面圖，並且配合參閱第一E圖係顯示第一D圖矩形A之放大圖、第一F圖係顯示第一E圖橢圓形B之放大圖、第一G圖係顯示第一B圖之橫向剖面圖以及第一H圖係顯示第一G圖圓形C之放大圖。本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座1包含：一本體2，該本體2中間具有一容置空間以形成一流道20，以供流體通過；一閥盤3，連接於該本體2且設於該本體2之左側，該閥盤3係配置以轉 動方式開啟或關閉該本體2之流道20，使流體在該流道20中得以流通或者被關斷；一固定環5，設於該流道20之一外側緣；一閥座環4，藉由該固定環5而固定於該流道20之一內側緣，並在該閥盤3關閉該本體2之流道20時，該閥座環4配置於該固定環5與該閥盤3之間；以及一盤形彈簧6，設置於該閥座環4與該固定環5之間，而施予一彈力作用於該閥座環4。

值得一提的是，該閥座環4具有一第一區段41與一第二區段42，該固定環5將該閥座環4之第一區段41夾持於該流道20之該內側緣，而該盤形彈簧6與該閥座環4之該第二區段42緊密接合。該閥盤3關閉該本體2之流道20時，該閥盤3與該閥座環4的第一區段41與第二區段42之中間形成干涉配合，亦即，該閥座環4之一曲面43緊密抵接於該閥盤3之一曲面31進而形成一干涉變形接觸面，其中該干涉變形接觸面可以密封且關斷該本體2之流道20。該盤形彈簧6施予該彈力的方向與該流道20的流向實質上平行。較佳地，該第一區段41為一固定板，該固定板介於該本體2與該固定環5之間，該第一區段41與該干涉變形接觸面之間形成一未接觸部411，該未接觸部411為一可撓性板。該閥座環4具有一拱形結構44，該拱形結構44係作為該閥盤3與該閥座環4間干涉配合的支撐之用。該盤形彈簧6之右側面與該閥座環4之第二區段42相接合以形成一接觸面61。該固定環5與該盤形彈簧6形成一個接觸面51，該固定環5具有一止擋面52，該止擋面52用以止擋該閥座環4之位移。該閥座環4位於該拱形結構44之左側具有一水平面45，該水平面45與該固定環5形成一接 觸面。

本發明複合式壓力密封閥座1進一步包含一第一法蘭墊片7，該第一法蘭墊片7設於該固定環5之左側面且與該固定環5相接合；以及進一步包含一第二法蘭墊片8，該第二法蘭墊片8設於該本體2之右側面且與該本體2相接合。值得一提的是，該閥座環4之材質係鐵弗龍。該盤形彈簧6之材質係下列不鏽鋼編號301、6150之任一者。

請參閱第二A圖、第二B圖、第二C圖、第二D圖，係分別顯示本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖、組合圖、分解剖面圖、組合剖面圖，並且配合參閱第二E圖係顯示第二D圖矩形D之放大圖、第二F圖係顯示第二E圖橢圓形E之放大圖、第二G圖係顯示第二B圖之橫向剖面圖以及第二H圖係顯示第二G圖圓形F之放大圖。本發明第二實施例之複合式壓力密封閥座11與第一實施例之複合式壓力密封閥座1大致相同，唯一的不同處在於：第二實施例之複合式壓力密封閥座11的閥座環14之形狀結構與第一實施例之複合式壓力密封閥座1的閥座環4之形狀結構不相同。至於其它元件的連接方式和配置都與第一實施例大致相同，故在此將不再贅述。值得一提的是，在第二實施例中，請參閱第二E圖與第二F圖，該盤形彈簧6之下側面與該閥座環14之第二區段142的上側面相接合以形成一接觸面62，其與第一實施例的配置方式不同，可同時比較參閱第二F圖與第一F圖，即可明瞭，而該盤形彈簧6之上側面與該固定環5相接合以形成一接觸面51。該閥座環14之一曲面143緊密抵接於該閥盤3之一曲面31進而形成一干涉變形接觸面，藉以密封且關 斷該本體2之流道20。

請參閱第三A圖、第三B圖、第三C圖、第三D圖，係分別顯示本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座之分解圖、組合圖、分解剖面圖、組合剖面圖，並且配合參閱第三E圖係顯示第三D圖矩形G之放大圖、第三F圖係顯示第三E圖橢圓形H之放大圖第三G圖係顯示第三B圖之橫向剖面圖以及第三H圖係顯示第三G圖圓形I之放大圖。本發明第三實施例之複合式壓力密封閥座21與第一實施例之複合式壓力密封閥座1大致相同，唯一的不同處在於：第三實施例之複合式壓力密封閥座21的閥座環24之形狀結構與第一實施例之複合式壓力密封閥座1的閥座環4之形狀結構不相同。至於其它元件的連接方式和配置都與第一實施例大致相同，故在此將不再贅述。值得一提的是，在第三實施例中，請參閱第三E圖與第三F圖，該盤形彈簧6之右側面與該閥座環24之第二區段242之向上延伸的一垂直段245相接合以形成一接觸面63，其與第一實施例與第二實施例的配置方式皆不同，可同時比較參閱第三F圖、第二F圖與第一F圖，即可明瞭，而該盤形彈簧6之上側面與該固定環5相接合以形成一接觸面51。該閥座環24之一曲面243緊密抵接於該閥盤3之一曲面31進而形成一干涉變形接觸面，藉以密封且關斷該本體2之流道20。

現在以本發明第一實施例之複合式壓力密封閥座1作為說明：當上游端在該固定環5側時，流體壓力會作用在該閥盤3、該盤形彈簧6、該閥座環4之第二區段42以及該拱形結構44的內外側(內側指的是該拱形結構44的內圓弧曲面，而外側指的是該曲面 43)，由於該閥座環4之可撓性板(即該未接觸部411、1411、2411)的移動量較該閥盤3大，而其結果則是將該拱形結構44內側的關閉面(即曲面43)與該閥盤3的關閉面(即曲面31)加壓密接，同時該閥座環4、該閥盤3密封傾斜滑動面(即曲面43與曲面31)、該拱形結構44外側(即水平面45)與該固定環5內側滑動面(即接觸面51)形成一漸縮楔型構造，以達到壓力愈大密封效果就會愈好。

然而當上游端在相反方向時，流體壓力直接加壓在該閥盤3與該閥座環4之可撓性板(即該未接觸部411、1411、2411)上同步移動，由於該可撓性板的移動量不可能較該閥盤3大，雖然該閥座環4、該閥盤3密封傾斜滑動面(即曲面43與曲面31)、該拱形結構44外側(即水平面45)與該固定環5內側滑動面(即接觸面51)形成一反漸縮楔型構造。但因為該閥座環4之第二區段42、該盤形彈簧6與該固定環5相互接合，因此力量會由該固定環5向該盤形彈簧6、該閥座環4反推回該閥座環4的關閉面(即曲面43)及該閥盤3的關閉面(即曲面31)而加壓密接。

本發明之優點在於：利用閥座環之拱形結構、閥盤與盤形彈簧組裝加壓以形成一干涉變形接觸面，干涉變形量小並由盤形彈簧吸收掉閥盤及閥座環變形量，而維持穩定的干涉回彈量，閥關斷瞬間扭力輕、操作性能穩定。密封面長、壓力小，磨耗減少且延長使用壽命以及閥座結構簡單適用於高低溫環境下。加工組裝簡單，扭力小即裝配的減速齒輪箱及驅動器變小，可達到產品輕薄短小、兼具環保、低成本卻高效能的目標。本發明複合式壓力密封閥座可以應用在開關頻率極高的自動閥產品上，尤其是加裝汽動驅動器的自動閥。

在詳細說明本發明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚的瞭解，在不脫離下述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與改變，且本發明亦不受限於說明書中所舉實施例的實施方式。

1‧‧‧複合式壓力密封閥座

2‧‧‧本體

3‧‧‧閥盤

4‧‧‧閥座環

5‧‧‧固定環

6‧‧‧盤形彈簧

7‧‧‧第一法蘭墊片

8‧‧‧第二法蘭墊片

20‧‧‧流道

Claims (10)

1. 一種複合式壓力密封閥座，包含：一本體，形成一流道；一閥盤，配置以轉動方式開啟或關閉該本體之流道；一固定環，設於該流道之一外側緣；一閥座環，藉由該固定環而固定於該流道之一內側緣，並在該閥盤關閉該本體之流道時，該閥座環配置於該固定環與該閥盤之間；以及一盤形彈簧，設置於該閥座環與該固定環之間，而施予一彈力作用於該閥座環。
2. 根據申請專利範圍第1項之複合式壓力密封閥座，其中該閥座環具有一第一區段與一第二區段，該固定環將該閥座環之第一區段夾持於該流道之該內側緣，而該盤形彈簧與該閥座環之該第二區段緊密接合。
3. 根據申請專利範圍第2項之複合式壓力密封閥座，其中該閥盤關閉該本體之流道時，該閥盤與該閥座環的第一區段與第二區段之中間形成一干涉配合。
4. 根據申請專利範圍第2項之複合式壓力密封閥座，其中該第一區段為一固定板，該固定板介於該本體與該固定環之間，該第一區段的下方具有一未接觸部，該未接觸部為一可撓性板。
5. 根據申請專利範圍第2項之複合式壓力密封閥座，其中該閥座環具有一拱形結構，該拱形結構係作為該閥盤與該閥座環間干涉配合的支撐之用。
6. 根據申請專利範圍第2項之複合式壓力密封閥座，其中該盤形彈簧與該閥座環之第二區段之間是面接合。
7. 根據申請專利範圍第1項之複合式壓力密封閥座，其中該閥座環抵接該閥盤之面形成一干涉變形接觸面，藉以密封且關斷該本體之流道。
8. 根據申請專利範圍第1項之複合式壓力密封閥座，其中該盤形彈簧施予該彈力的方向與該流道的流向實質上平行。
9. 根據申請專利範圍第1項之複合式壓力密封閥座，進一步包含一第一法蘭墊片，設於該固定環之外側面且與該固定環相接合；以及一第二法蘭墊片，設於該本體之外側面且與該本體相接合。
10. 根據申請專利範圍第1項之複合式壓力密封閥座，其中該閥座環之材質係鐵弗龍，該盤形彈簧之材質係下列不鏽鋼編號301、6150之任一者。