CN101482189A

CN101482189A - 三通球阀

Info

Publication number: CN101482189A
Application number: CNA2009100014906A
Authority: CN
Inventors: 本间康正; 古谷元洋
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2008-01-11
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: CN101482189B; KR20090077686A; JP5153349B2; TWI371541B; TW200933052A; KR101094552B1; JP2009168063A

Abstract

本发明提供三通球阀。在三通球阀中，不使低开度时或高开度时的Cv值减少且改善中间开度时的Cv值。将由阀主体的阀室的内壁、阀芯的外周面、第一密封环、以及第二密封环包围的空间作为与阀主体的第三开口连通的连通路。并且，在阀芯的外周面上形成有当阀芯的第一口和第二口处于中间开度时使第一开口和第二开口与连通路连通的第一旁通路和第二旁通路。当第一口和第二口处于中间开度时流入第一开口和第二开口的流体的一部分经由第一口、第二口以及第三口流出至第三开口。另一方面，其余的液体通过第一旁通路和第二旁通路流入连通路，并流出至第三开口。

Description

三通球阀

技术领域

本发明涉及在大型建筑物的空调设备等中所使用的三通球阀。

背景技术

以往，三通球阀例如用于大型建筑物的空调设备中的冷热水混合或分流等(例如参照专利文献1)。

如图8所示，所述专利文献1中所记载的三通球阀1具有以转动自如的方式组装在阀主体2内的球状的阀芯3和使该阀芯3转动的阀柱4。

所述阀主体2具有：供所述阀柱4插入的阀柱用孔5；在与所述阀柱4的轴线的延长线正交的方向上相对的第一开口6和第二开口7；以及在所述阀柱4的轴线方向开口的第三开口8，且在内部中央形成有收纳阀芯3的阀室9。

在所述阀芯3上具有在外周面开口的第一口10、第二口11、第三口12以及嵌合部13。第一口10和第二口11在阀芯3的外周面上以在与阀柱4的轴线的延长线正交的方向上沿旋转方向离开90°的方式形成。第三口12在所述阀柱4的轴线方向上形成在阀芯3的下面中央。嵌合部13形成在阀芯3的上面中央，供上述阀柱4的内端4a嵌合。另外，14、15是对阀芯3和阀室9之间的间隙进行密封的第一、第二密封环，16、17、18是分别与第一开口6、第二开口7、第三开口8连接的导管。

具有这种阀芯3的三通球阀1能够通过利用阀柱4使阀芯3在90°的角度范围内往复转动而利用阀芯3形成独立的两个流路。即，如果使阀芯3转动而成为图8所示的状态，则第一口10相对于第一开口6成为全开状态，第二口11相对于第二开口7切换至全闭状态。在该状态下，形成经由第一口10和第三口12连接导管16和导管18的流路。另一方面，利用阀芯3隔断导管17和18。因此，导管16内的流体(例如冷水)19通过第一口10和第三口12从第三开口8流出并流动至导管18。接着，使阀芯3从图8所示的状态朝箭头B方向转动90°从而使第一口10相对于第一开口6成为全闭状态，相对于第二开口7将第二口11切换至全开状态，于是形成经由第二口11和第三口12连接导管17和导管18的流路。另一方面，利用阀芯3隔断导管16和导管18。于是，导管17内的流体(例如温水)通过第二口11和第三口12从第三开口8流出并流动至导管18。并且，如果使阀芯3从图8所示的状态朝箭头B方向在90°以内的角度范围内转动预定角度从而使第一口10、第二口11相对于第一开口6和第二开口7成为中间开度时，则第一口10、第二口11相对于第一开口6、第二开口7分别成为半开状态，形成经由第一口10、第二口11、第三口12连接导管16、17和18的流路。因此，导管16、17内的流体19、20从第一口10、第二口11流入阀芯3内并混合，并且通过第三口12流动至导管18。

但是，在这种以往的三通球阀1中存在下述问题，即：当阀芯3的旋转角度为中间开度时，在结构上从第一口10流入的流体19和从第二口11流入的流体20在阀芯3内冲突，使得从第三口12流出的流体19、20的流量(Cv值)减少，因此差压变大，容易引起噪音或导管的振动等问题。

因此，为了解决这种问题，上述专利文献1中所记载的发明涉及的三通球阀通过将伸出至阀芯内的通路中的伸出部形成于阀柱4的轴线的延长线上来避免从第一口10、第二口11流入的流体19、20的冲突，改善阀的Cv值。

【专利文献1】日本特开2002-130499号公报(第二页，“0001”～“0005”段，图5、图7)

如上所述，将伸出部突出设置在阀芯的内部的三通球阀，能够改善中间开度的Cv值。但是，在低开度时或者高开度时、即处于流体19或者20仅从第一口10或者第二口11流入阀主体2内的开度时，伸出部成为阻碍流体19或者20的主要原因，存在流出第三口的流体的流量减少，作为阀的流量特性降低的问题。

发明内容

本发明就是为了解决上述以往的问题而完成的，其目的在于提供能够改善中间开度时的Cv值、且不会减少低开度时或高开度时的Cv值的三通球阀。

为了达成上述目的，本发明提供一种三通球阀，所述三通球阀具有在内部形成有阀室的阀主体和球状的阀芯，所述阀主体具有：供阀柱插入的阀柱用孔；在与所述阀柱的轴线方向正交的方向上相对的第一开口和第二开口；以及在所述阀柱的轴线方向上开口的第三开口，所述阀芯具有：供所述阀柱嵌合的嵌合部；在与所述阀柱的轴线方向正交的方向上沿旋转方向离开90°而形成的第一口和第二口；以及与所述第三开口对应且形成在所述阀柱的轴线方向上的第三口，所述阀芯借助第一密封环和第二密封环以转动自如的方式配设在所述阀室内，在所述阀室的内壁、所述阀芯的外周面、所述第一密封环、以及所述第二密封环之间形成有与所述第三开口连通的连通路，在所述阀芯的外周面上分别形成有第一旁通路和第二旁通路，当所述第一口和所述第二口处于中间开度时，所述第一旁通路和所述第二旁通路将从所述第一开口和第二开口流入阀主体内的流体的一部分经由所述连通路引导至所述第三开口。

并且，本发明在上述发明中，使所述第一旁通路的通路截面积，在第一口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零，并使所述第二旁通路的通路截面积，在第二口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零。

在本发明中，当阀处于中间开度时，由于从第一口和第二口流入的流体在阀芯内相互冲突，因此经过第三口流出至第三开口的流量减少。另一方面，由于流入形成在阀芯的外周面上的第一旁通路和第二旁通路中的流体经过连通路流出至第三开口，因此通过第三开口的流体的总流量增加，能够改善中间开度时的阀的Cv值。

并且，由于使所述第一旁通路的通路截面积，在第一口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零，同样使所述第二旁通路的通路截面积，在第二口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零，因此全开时的Cv值不会增加或者减少，并且能够良好地确保第一口和第二口全闭时的断流性。

附图说明

图1是示出本发明所述的三通球阀的一个实施方式的剖视图。

图2是从阀芯的第一口、第二口侧观察的外观立体图。

图3是从阀芯的第一旁通路、第二旁通路侧观察的外观立体图。

图4(a)是通过阀芯的中心的水平剖视图，(b)是(a)图的沿着A-A线的剖视图，(c)是(a)图的沿着B-B线的剖视图。

图5是图1的沿着V-V线的剖视图，(a)是示出第一口的阀开度为100％的状态的剖视图，(b)是示出第一口的阀开度为50％的状态的剖视图，(c)是示出第一口的阀开度为0％的状态的剖视图。

图6是三通球阀的Cv特性图。

图7中，(a)、(b)分别是示出阀芯的其他实施方式的剖视图。

图8是示出三通球阀的以往例的剖视图。

标号说明

1...三通球阀；2...阀主体；3...阀芯；4...阀柱；5...阀柱用孔；6...第一开口；7...第二开口；8...第三开口；9...阀室；10...第一口；11...第二口；12...第三口；14...第一密封环；15...第二密封环；31...阀芯；19、20...流体；46...第一旁通路；47...第二旁通路；51、52...旁通路

具体实施方式

以下，基于图示的实施方式对本发明进行详细说明。

图1是示出本发明所述的三通球阀的一个实施方式的剖视图，图2是从阀芯的第一口、第二口侧观察的外观立体图，图3是从阀芯的第一旁通路、第二旁通路侧观察的外观立体图，图4是示出阀芯的图，(a)是通过阀芯的中心的水平剖视图，(b)是(a)图的沿着A-A线的剖视图，(c)是(a)图的沿着B-B线的剖视图，图5是图1的沿着V-V线的剖视图，(a)是示出第一口的阀开度为100％的状态的剖视图，(b)是示出第一口的阀开度为50％的状态的剖视图，(c)是示出第一口的阀开度为0％的状态的剖视图。

在这些图中，整体以标号30表示的三通球阀与图8所示的以往的三通球阀1在阀芯31的结构上略微不同，其他的结构相同。即，三通球阀30由以下部件构成：十字型的阀主体2；以在水平方向(箭头A、B方向)转动自如的方式收纳在该阀主体2的内部中央的阀芯31；以及使该阀芯31朝箭头A或B方向在大致90°的角度范围内往复转动的阀柱4等构成。另外，对与图8相同结构的部件、部分以相同标号表示，并适当省略说明。

所述阀主体2通常由铸件制作的阀外壳34和管体35这两个部件形成。阀外壳34形成上下和左右四个方向敞开的大致横向T字状(或者十字状)，而具有四个孔，即上方开口且所述阀柱4以转动自如的方式贯通的阀柱用孔5；在与所述阀柱4的轴线正交的方向上开口且相互相对的第一开口6和连接孔38；以及下方开口的第三开口8。阀外壳34的内部中央、即阀柱用孔5的正下部分形成以转动自如的方式收纳所述阀芯31的阀室9。

所述管体35由直管构成，上游侧开口端部隔着密封部件41螺合在所述阀外壳34的连接孔38上，下游侧开口端部形成第二开口7。因此，阀外壳34的第一开口6和管体35的第二开口7在与阀柱4的轴线方向正交的方向上相对。在将阀芯31组装在阀主体2内时，在将管体35从阀外壳34卸下的状态下将阀芯31与第一密封环14、第二密封环15一起组装。之后，通过将管体35旋进阀外壳34的连接口38中，将第一密封环14、第二密封环15压在压靠在阀芯31的外周面上，由此将阀芯31可转动地支承的同时，还对阀室9和阀芯31之间的间隙进行密封。阀室9的内壁、阀芯31的外周面以及第一密封环14、第二密封环15之间所形成的狭窄间隙形成与所述第三开口8连通的连通路39。

所述阀柱4隔着密封部件40以转动自如的方式插入在阀主体2的阀柱用孔5中，突出设置在内端的嵌合部4a插入固定在所述阀芯31的嵌合部13中。阀柱4外端与电动致动器(未图示)连接、或者安装有手柄供手动进行操作。

所述阀芯31形成空心的球状(ball状)，具有第一口10、第二口11、第三口12、以及所述嵌合部13。第一口10和第二口11在与阀柱4的轴线正交且包含阀芯31的旋转中心O的面内在阀芯31的旋转方向上离开90°形成。第一口10和第二口11通过形成于阀芯31内的L字状的通路43连通。第三口12形成于阀柱4的轴线方向上的阀芯31的下面中央，在阀芯31内经由通路44与所述通路43连通。在阀芯31的上面中央形成有供所述阀柱4的嵌合部4a嵌合的所述嵌合凹部13。

并且，在阀芯31的外周面上形成有第一旁通路46，其在第一口10处于中间开度时(图5(b))将从所述第一开口6流入阀主体2内的流体19的一部分经由所述连通路39引导至所述第三开口8。如图3～图5所示，该第一旁通路46在第一口10的侧方形成于朝第二口11的相反侧旋转90°的位置。并且，该第一旁通路46由在阀芯31的外周面上以上下夹着与阀柱4的轴线正交且包含旋转中心O的水平面的方式形成的两个半圆形的凹部46a、46b构成。这些凹部46a、46b通过将阀芯31的外周面的一部分垂直地切断并除去形成，俯视图中由弧状的残余部46c分隔。

对于这种第一旁通路46，由于两个凹部46a、46b形成半圆形，因此在第一口10的开度为从0％至50％的范围内通路截面积逐渐增加，在第一口10的开度为从50％至100％的范围内通路截面积逐渐减少。并且，为了确保阀(第一口10、第二口11)的断流性，第一旁通路46形成为比第一密封环14和第二密封环15的内径小，由此，如图5(a)所示当第一口10全开时，第一旁通路46位于第一密封环14和第二密封环15之间从而隔断第一开口6、第二开口7与连通路39之间的连通，如图5(c)所示当第一口10全闭时，第一旁通路46位于第一密封环14内隔断第一开口6与连通路39之间的连通。

另一方面，如图5(b)所示当第一口10处于中间开度时，第一旁通路46移动而与第一密封环14相互重叠，从而第一开口6和连通路39经过第一旁通路46连通。因此，对于通过第一开口6流入阀主体2内的流体19，其一部分从第一口10流入阀芯31内并从第三口12流出至第三开口8，其余部分经由第一旁通路46和连通路39从第三口8流出。

另外，在阀芯31的外周面上形成有第二旁通路47，其在所述第二口11处于中间开度时(图5(b))将从第二开口7流入阀主体2内的流体20的一部分经由所述连通路39引导至所述第三开口8。如图3～图5所示，该第二旁通路47在第二口11的侧方形成于朝第一口10的相反侧旋转90°的位置。并且，该第二旁通路47形成为与第一旁通路46相同的形状，由在阀芯31的外周面上以上下夹着与阀柱4的轴线正交且包含旋转中心O的水平面的方式形成的两个半圆形的凹部47a、47b构成。这些凹部47a、47b通过将阀芯31的外周面的一部分垂直地切断并除去形成，俯视图中由弧状的残余部47c分隔。

对于这种第二旁通路47，由于两个凹部47a、47b形成半圆形，因此在第二口11的开度为从0％至50％的范围内通路截面积逐渐增加，在第二口11的开度为从50％至100％的范围内通路截面积逐渐减少。并且，为了确保阀的断流性，第二旁通路47形成为比第一密封环14和第二密封环15的内径小，由此，如图5(a)所示当第二口11处于全闭状态时，第二旁通路47位于第二密封环15内从而隔断第二开口7和连通路39之间的连通，如图5(c)所示当第二口11处于全开状态时，第二旁通路47位于第一密封环14和第二密封环15之间从而隔断第一开口6、第二开口7与连通路39之间的连通。

另一方面，如图5(b)所示当第二口11处于中间开度时，第二旁通路47移动而与第二密封环15相互重叠，从而第二开口7和连通路39经过第二旁通路47连通。因此，对于从第二开口7流入阀主体2内的流体20，其一部分从第二口11流入阀芯31内并从第三口12流出至第三开口8，其余部分经由第二旁通路47和连通路39流出至第三口8。

这样，在本发明中，由于在阀芯31的外周面上形成有第一旁通路46和第二旁通路47，因此能够改善如图5(b)所示的第一口10和第二口11处于中间开度时的阀的Cv值。即，当第一口10和第二口11处于中间开度时，从第一开口6和第二开口7流入的流体19和20从第一口10、第二口11流入阀芯31内后即在阀芯31内相互冲突，因此经过第三口12流出至第三开口8的流量减少，另一方面，如果流体19、20的一部分流入第一旁通路46、第二旁通路47，则会经过连通路39流出至第三开口8，因此通过第三开口8的流体19、20的总流量增加，增大中间开度时的阀的Cv值。

并且，在第一口10的全闭状态下，第一旁通路46位于第一密封环14内，完全隔断第一开口6和连通路39，因此流体19不会通过第一口10从第三开口8泄漏，能够确保第一口10的良好的断流性。

并且，在第二口11的全闭状态下，同样，第二旁通路47位于第二密封环15内，完全隔断第二开口7和连通路39，因此流体20不会通过第二口11从第三开口8泄漏，能够确保第二口11的断流性。

图6是三通球阀的Cv特性图。

在图6中，横轴为第一口10的阀开度(0％～100％)，纵轴为Cv值，实线50表示图8所示的以往的三通球阀1的Cv特性，实线51表示本发明的三通球阀30的Cv特性。从该图可见，在以往的三通球阀1中，中间开度时的Cv值相对于全开时的Cv值减少大约40％，但是本发明的三通球阀30能够将Cv值的减少抑制为大约20％。这是通过增设第一旁通路46和第二旁通路47增大中间开度时的总通路面积而得到的结果。

并且，由于第一旁通路46和第二旁通路47形成为当第一口10和第二口11的阀开度为0％和100％时通路截面积为零，因此在全开时能够使第一口10和第二口11的Cv值与以往的三通球阀1相同，在全闭时流体不会从第一口10和第二口11泄漏，能够确保良好的断流性。

图7(a)和(b)分别是表示阀芯的其他实施方式的剖视图。

图7(a)表示利用深度一定的圆形凹部构成形成于阀芯31的外周面上的第一旁通路(第二旁通路也同样)51的例子。图7(b)表示利用凹球面状(或者圆锥状)的凹部构成形成于阀芯31的外周面上的第一旁通路(第二旁通路也同样)52的例子。可以清楚，在这样的旁通路51、52中也能够得到与上述的实施方式相同的效果。

另外，上述的实施方式中的任一个都以第一、第二旁通路46、47、51、52的通路截面积形成为在阀开度为0～50％的范围内呈曲线状增加、在阀开度为50～100％的范围内同样呈曲线状减少的形状为例进行表示，但是本发明并不特定于此，也可以是呈直线状增加、减少的形状。

Claims

1、一种三通球阀，其特征在于，具有：

阀主体，其具有：供阀柱插入的阀柱用孔、在与所述阀柱的轴线方向正交的方向上相对的第一开口和第二开口、和在所述阀柱的轴线方向上开口的第三开口，该阀主体在内部形成有阀室；以及

球状的阀芯，其具有：供所述阀柱嵌合的嵌合部、在与所述阀柱的轴线方向正交的方向上沿旋转方向离开90°而形成的第一口和第二口、和与所述第三开口对应且形成在所述阀柱的轴线方向上的第三口，所述阀芯借助第一密封环和第二密封环以转动自如的方式配设在所述阀室内，

在所述阀室的内壁、所述阀芯的外周面、所述第一密封环、以及所述第二密封环之间形成有与所述第三开口连通的连通路，

在所述阀芯的外周面上分别形成有第一旁通路和第二旁通路，当所述第一口和所述第二口处于中间开度时，所述第一旁通路和所述第二旁通路将从所述第一开口和第二开口流入阀主体内的流体的一部分经由所述连通路引导至所述第三开口。

2、根据权利要求1所述的三通球阀，其特征在于，

所述第一旁通路的通路截面积，在第一口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零，

所述第二旁通路的通路截面积，在第二口的开度为0％时为零，在为0％至50％的范围内时逐渐增加，而当开度超过50％时逐渐减少，为100％时变为零。

3、根据权利要求1或2所述的三通球阀，其特征在于，

所述第一旁通路和所述第二旁通路中的任一方都由在阀芯的外周面上相对配设的一对凹部构成，并且在这些凹部之间设置有表面与阀芯的外周面曲率相同的俯视呈弧状的残余部。

4、根据权利要求1或2所述的三通球阀，其特征在于，

所述第一旁通路和所述第二旁通路中的任一方是深度一定的凹部。

5、根据权利要求1或2所述的三通球阀，其特征在于，

所述第一旁通路和所述第二旁通路中的任一方是凹球面状的凹部。