CN100343559C - 蝶阀阀体 - Google Patents

Abstract

一种蝶阀阀体，其防止阀体外周面的厚度(边缘厚度)从X轴向着Y轴渐渐增大，解决因边缘厚度增大而引起的问题。该蝶阀阀体使阀体的沿Y轴的中心部成为最高的峰部，其中，该Y轴是阀体旋转中心轴的阀轴，在阀体的表里两面上，在与X轴平行的所有的轴线上，从该峰部向着周缘以同样角度形成斜面，其中，该X轴是在阀体中心与该Y轴以及所述最高的峰部的高度方向垂直的轴，在阀体的Y轴两端部设置有阀杆孔用凸起部，阀体的外周面形成为圆筒形状，同时在该外周面两侧设置有从X轴端部周缘向着Y轴端部周缘逐渐增大的斜面，由此，与阀座环接触的除了凸起部之外的所有的阀体外周面的宽度形成为同样的尺寸。

Description

蝶阀阀体

技术领域

本发明涉及用于启闭流体流过的管路的蝶阀阀体。

背景技术

以往，启闭各种流体流过的管路、或者控制流量的蝶阀是众所周知的。蝶阀是在圆筒状的阀本体内可自由旋转地轴支撑圆板状的阀体，并将该阀体的旋转轴向阀本体外伸出并与促动器连接以便驱动旋转。为了使阀体重量减少，以及为了使流体阻力减少，而使阀体的厚度减薄，但是随着阀体厚度减薄，出现了阀体强度下降的问题，而且阀体外周面采用球体的一部分来形成，需要高精度加工机械和高加工精度，同时会造成加工工数的增加。另外，降低阀体的加工成本也是被人们所要求的。

为了减低重量，阀体以平板为基础形状，在其外表面设置用于增加其强度的加厚部，加厚凸起部的做法是已知的。如果从减少流体阻力为目的考虑的话，平板的厚度越薄越好，但为了在阻止压力流体时，防止抵抗运动流体的推力而造成阀体变形，必须要保证一定的厚度，于是，在实用新型登录第2523948号(专利文献1)公报公开有为了增强所述平板状的阀体的强度，在凸起部设置补强板的构造。流体压力作用于阀体的整个受压面积，其推力在阀体中央部沿X轴和Y轴均等地作用，但是该公知的阀体不过是对在X轴上作用的应力的补强，具有对实际作用的Y轴方向的力没有发挥任何作用的问题。另外，在实公平4-29164号(专利文献2)公报中揭示有，对阀体外圆周缘部的形状进行研究，在阀体外圆周缘部和阀座环连接时，使得在某阀开启度以下时阀体和阀座环同时接触的构造。但是这个构造因为加厚阀体的外圆周缘部，所以重量加重的同时，也造成可能产生阀体中央部的强度不够的问题。

发明内容

首先，本发明人为了减少阀体的厚度，提供一种沿着Y轴使中心部形成为最厚的峰部，且以从该峰部向着与阀轴线垂直的侧缘方向表里两面为斜面的斜板为材料，将其形成为圆形状的阀体，同时建议了在阀体的表面设置与流体流过的方向大致平行地延伸的横向肋，以增强其强度的结构。但是当阀体外周面从球形状形成为圆筒状时，外周面的厚度(边缘厚度)从在阀轴的中心垂直的X轴(3点方向)朝着Y轴(12点方向)渐渐增加，阀杆插入的凸起部附近的边缘厚度为最厚，因为与球面形状相比阀体的直径尺寸增大，阀体转动时，在边缘宽度大的部分(凸起部附近)阀座环的磨损增加，可能会产生破损或龟裂。另外，也存在阀体转动扭矩增大的问题。

本发明是沿着Y轴使中心部形成为最大厚度的峰部，从该峰部向着与阀轴线垂直的侧缘以表里两面为斜面的斜板为材料做成斜面，并将其形成为圆形状的阀体中，防止阀体外周面的厚度(边缘厚度)从X轴到Y轴逐渐增大，解决边缘厚度增大而产生的前述问题点。

本发明使阀体的沿Y轴的中心部成为最高的峰部，其中，该Y轴是阀体旋转中心轴的阀轴，在阀体的表里两面上，在与X轴平行的所有的轴线上，从该峰部向着周缘以同样角度形成斜面，其中，该X轴是在阀体中心与该Y轴以及所述最高的峰部的高度方向垂直的轴，在阀体的Y轴两端部设置有阀杆孔用凸起部，阀体的外周面形成为圆筒形状，同时在该外周面两侧设置有从X轴端部周缘向着Y轴端部周缘逐渐增大的斜面，由此，与阀座环接触的除了凸起部之外的所有的阀体外周面的宽度形成为同样的尺寸。

根据本发明的蝶阀阀体，阀体外周面的边缘宽度从X轴位置到Y轴方向形成为相同的宽度尺寸，所以，阀体和阀座环的接触面压力除了凸起部以外在阀座环全周面都是相同的，能够减少阀的启闭扭矩，而且形成同样的边缘宽度是通过将阀体的外周缘两侧切除成斜面而做成斜面，来使边缘宽度如前述那样地保持同样的尺寸，但是该斜面在X轴位置上是最小的，随着向Y轴方向靠近逐步增大，在凸起部附近为最大，通过设置该斜面，与球面形状相比，能够避免阀体直径尺寸在凸起部附近为最大的问题，由此，如图15所示，能够减少阀体驱动扭矩，特别是在阀开启初期能够大大地减少，减少了阀座环的磨损，从而能够防止龟裂，破损的发生。

阀体外周面的边缘宽度为2-4mm，最好是3mm左右，因为以狭窄的宽度与阀座环的内周面接触，所以显然减少了阀座环的磨损，如图16所示那样，能够提高密闭特性。以往，一般的密闭特性与密闭面积有关，密闭面积减少的话密闭性就低下，就可能会发生流体的泄漏，本发明形成为使阀体外周面的宽度在全周面都均等，而且使其幅宽在2-4mm的小尺寸，但反过来被发现密闭程度提高了。

而且因为在上下凸起部有很大的斜面，所以，如图示17所示，在阀全开启时流量特性也可以得到提高，进而，阀在启开微小的开启度时，因为凸起部附近的斜面有助于阀的开放，微小的开启度仍然可以得到流量，因此能够提供控制性很优秀的阀。

另外，根据本发明，可以将阀体的基础圆板的厚度减薄至极限程度，阀体的重量大幅度减轻，能够实现阀的轻量化。而且管内的流速分布在管中央部分为最快，随着越接近管壁处因流体与管壁的磨擦流速降低，但通过横向助和θ角度的倾斜，使管壁处的低速流体被管中央部的高速流体吸引而加速，使得全部流体阻力减少，从而能够增加流量。进一步，可以阻止不平衡的扭矩发生。

附图说明

图1是本发明所述阀体的立体图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的III部份的放大立体图。

图4是图2的IV部份的放大俯视图。

图5是图1的主视图。

图6是图5的A-A’线剖面图。

图7是图5的B-B’线剖面图。

图8是图5的C-C’线剖面图。

图9是图1的仰视图。

图10是图5的D-D’线剖面图。

图11是图5的E-E’线剖面图。

图12是图5的F-F’线剖面图。

图13是图1的的侧视图。

图14是图1的纵向剖面图。

图15是表示本发明所述的阀体和以往阀体之间的驱动扭矩的曲线图。

图16是表示同上的密闭性的曲线图。

图17是表示同上的流量特性的曲线图。

其中附图标记如下：

10    阀体          11    上部阀杆孔

12    下部阀杆孔    13    上部凸起部

14    下部凸起部    15    阀体外周面

16    斜面          17    横向肋

18    纵向肋        19    横向肋

具体实施方式

本发明所希望的实施形态，以下作详细说明。本发明的特征就是与阀座环接触的阀体外周面不是球形而是形成为圆筒形状，同时使其宽度从X轴位置向Y轴方向形成同样的宽度尺寸。使阀体的表里两面沿着Y轴的中心部的厚度形成为最高的峰部，且该阀体用由从该峰部沿X轴方向以同样角度倾斜的斜板构成的材料形成，该斜板形成圆形状，在外周缘的两侧形成由X轴向Y轴方向坡度越来越增大的斜面，前述外周面的幅宽设置成一样。本发明的阀体特别适用于管径从小口径(50mm以下)到中口径(50-200mm左右)的蝶阀，在这种情况下阀体外周面的幅宽最好为2-4mm，更好是3mm。

阀体外周面的幅宽几乎和口径大小无关，最好从小口径到中口径几乎为一样的宽度。外周面的幅宽大于4mm的话，特别是在凸起部附近的直径尺寸增大，就会发生向阀座环磨损的现象，而导致阀座环的磨损、龟裂、破损，同时阀体的驱动扭矩也会增加。而阀体的宽度小于2mm时，就有向阀座环的磨损会变得过大的可能。用于使阀体外周面的宽度相同的斜面可以通过机械加工形成，但是最好是用铸模成型。

在阀体Y轴方向的上下，阀杆孔用凸起部被设置成向外方膨胀，在阀体喷嘴侧表面设置从凸起部向次级侧方向延伸的数根横向肋，而且在阀体节流孔侧内面设置以Y轴为中心旋转180℃的从凸起部向初级侧方向延伸的数根横向肋，通过肋的设置，增加了阀体强度，减少了阀体的厚度而实现了轻量化的同时，减少了流体阻力，增加了流量，而且减少了喷嘴侧和节流孔侧的流速差，控制了施加在阀体上的不平衡扭矩。

在Y轴方向的上下配置的凸起部通过纵向肋相连接，同时喷嘴侧表面及节流孔侧内面的横向肋，以纵向肋为起点，中央部的横向肋被设置成沿着X轴方向延伸，而位于其上下的横向肋设置成沿着与中央部的横向肋平行或者外周缘以若干角度倾斜地接近。而且横向肋最好是设置有相对于阀体的中心平面高度变低的倾斜角。另外，构成阀体的圆形板，如前述其表面形成为以Y轴为顶点相对于Z轴倾斜的倾斜面，Y轴上设置有阀杆孔用凸起部及横向肋。

【实施例】

参照图1-14，10是中心形蝶阀的阀体，以圆板形状为基础，如图6所示的那样，具有以Y轴为中心相对Z轴角度α的倾斜表面，这个角度α在图6-8所示的断面A-A′、B-B′及C-C′的任何部分均为相同的角度。即、阀体10的表里两面形成为以Y轴为顶点的斜板，在Y轴的上下形成用于形成上下阀杆孔11、12的上下阀杆孔用凸起部13、14，两凸起部由纵向肋连接。另外，本说明书中的Y轴就是阀体旋转中心轴的阀轴，X轴就是指在阀体中心与Y轴垂直的轴，Z轴是指与X轴垂直，并穿过与Y轴平行的阀体平面中心的轴。

参照图3-4及图10-12，和阀座环内周面接触而发挥密闭性作用的阀体10的外周面15不是球面形状而是形成圆筒面形状，同时从X轴位置(图5D-D′线的部份)到前述凸起部13、14的附近(图5F-F′线的部份)形成为相同的宽度尺寸。而且为了使外周面的宽度达到一样的尺寸，阀体外周缘的两侧形成斜面16。通过使这个斜面16由在X轴位置上是最小且在凸起部附近为最大的连续的斜面形成，使外周面15的宽度除了凸起部以外全周可以同样的宽度形成。用于形成所述外周面的斜面的斜面可由机械加工形成，但是最好是用铸模成型。外周面的圆筒形状可以用机械加工形成，但是此时不需要具有球面加工那样的精密加工技术，所以可减少加工成本。

阀体外周面的宽度最好在2-4mm，更好是3mm。阀体外周面的宽度和口径的大小几乎没有关系，从小口径到中口径可以几乎是一样的宽度。外周面的宽度超过4mm时，特别是在凸起部附近的直径尺寸增大，发生磨损阀座环的现象，有可能造成阀座环的磨损、龟裂、破损的同时阀体驱动时的扭矩也会增加。阀体宽度小于2mm时，可能会导致向阀座环的磨损过大。由此，如图15所示的那样，可以减少阀体的驱动扭矩，特别是在阀刚开启初期减少很多，也减少了阀座环的磨损，可防止发生龟裂或破损。

如图16所示的那样，能够提高密闭特性。而且由于上下凸起部附近形成为很大的斜面，所以如图17所示的那样，在阀全开时也可提高流量特性，而且在开启度较小时，凸起部附近的斜面有助于阀的早期开启，因为在微小的开启度时也可以得到流量，所以能够提供控制性优秀的阀，另外，在图15-17中，以往产品除了外周面是球面形状以外，是具有如本发明实施例的附图所示那样的3根肋的结构。还有250A，300A表示阀的口径，250A就是口径250mm的阀，300A就是口径300mm的阀。

如图1，3，6所示的那样，上部阀杆孔11的内周面形成有平行的平面11a，与阀杆前端的平行面卡住，成为挡止旋转的连接。下部阀杆孔12的断面为圆形，且下部阀杆被可活动地插入。以挡止旋转的状态安装在上部阀杆孔的阀杆使蝶阀的阀轴套向上方伸出并在外端连接所希望的促动器。

阀体10的喷嘴侧表面形成多个横向肋17a、17b、17c。横向肋从阀体表面具有一定的高度，以前述纵向肋18为起点，向次级侧方向几乎与X轴平行地延伸，流过阀体表面附近的流体通过横向肋来控制其方向。图示的实施例中形成有3根横向肋，中央的横向肋17b沿着X轴平行延伸，其上下的横向肋17a、17c形成为相对于X轴渐渐向中央的横向肋17b接近的方式倾斜。而且各横向肋的表面朝着次级侧的高度渐渐降低。

在阀体的节流孔侧的内面，以纵向肋18为起点向初级侧方向形成有在以阀轴Y为中心转动180°的状态下和前述喷嘴侧表面同样的3根横向肋19。阀体表面、内面是指在关闭阀时与初级侧相对的面为表面，与次级侧相对的面为内面，喷嘴侧是指阀体开启时向次级侧转动的阀体的一半部份(圈5中右侧一半部份)，节流孔侧是指向初级侧方向转动的阀体一半部份(图5中左侧部份)。

喷嘴侧表面的3根横向加肋17具有一定的高度，由此，流过阀体表面附近的流体由这些横向肋来控制方向。中央的横向肋17b位于管内的最大流速部份且将最大流速分成二份，并加速其流速。由于在中央的横向肋17b的上下配置的横向肋17a、17c朝着中央的横向肋17b倾斜，所以将管壁附近低速领域的流体引向中央的横向肋17b，因此通过中央的横向肋17b引入到已经被加速了的流体来增加其速度。对于流体来说上下阀杆孔用凸起部13、14成为流道阻力，撞击在凸起部的流体在突起的次级侧产生涡流，使得对流体的阻力进一步增加了。相对于此，三根横向肋17发挥对在凸起部的次级侧发生的涡流进行整流的效果，且减少涡流的产生。结果，本发明的横向肋将管内流速在阀体附近切断、整流，将管壁对流体的阻力和阀体表面对流体的阻力通过肋部具有的流向控制来进行补全，而具有减少阀整体的流体阻力的效果。

当阀体由平板构成的情况下，所需的壁厚可以通过计算求出，阀体中心部产生的应力最高，需要相应于该应力的壁厚。本发明通过使上下阀杆孔用凸起部13、14尽量长，来增加凸起部的断面系数，起到了减少阀体中央部的壁厚的作用。纵向肋18的存在可以有助于所述凸起部的作用。而且阀体表内面的3根横向肋能够作为对Y轴方向的强度保证发挥机能，并发挥使平板壁厚减薄的作用。所以通过设置上下阀杆孔用凸起部13、14、纵向肋18、横向肋17、19等，可以实现高强度且最轻量的阀体。

通过肋的设置，减少蝶阀全开时的流道面积。这意味着阀体自身的流体阻力增加，结果，增加了全开时的阀阻力。但是阀全开时的流体阻力并不是完全取决于阀体的投影面积，而是通过在阀体上设置的凸起部及圆板的外周前端部存在的高度差的后流部上发生的卡门旋涡，产生大于投影面积以上的阻力。本发明的阀体，通过横向肋等的存在投影面积本身比无肋的阀体增加了，但是凸起部上设置的横向肋发挥如前所述的整流效果，增加了在管中央部的流量，结果，由横向肋引起的投影面积增加而引起的坏影响被抵消掉了。

Claims (1)

1.一种蝶阀阀体，其特征在于，

使阀体的沿Y轴的中心部成为最高的峰部，其中，该Y轴是阀体旋转中心轴的阀轴，

在阀体的表里两面上，在与X轴平行的所有的轴线上，从该峰部向着周缘以同样角度形成斜面，其中，该X轴是在阀体中心与该Y轴以及所述最高的峰部的高度方向垂直的轴，

在阀体的Y轴两端部设置有阀杆孔用凸起部，

阀体的外周面形成为圆筒形状，同时在该外周面两侧设置有从X轴端部周缘向着Y轴端部周缘逐渐增大的斜面，由此，与阀座环接触的除了凸起部之外的所有的阀体外周面的宽度形成为同样的尺寸。

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