CN1114057C - 一种阀锥体、阀及阀的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种阀锥体包括沿纵轴线延伸的柱体。柱体有带至少一个轴向延伸凹槽的柱面。凹槽在位于柱体的第1端处的第1端部位置和第2端部位置之间的轮廓线内延伸，其中，第2端部位置位于柱体第1端和柱体的相对的第2端之间。在垂直于其纵轴线的平面中，凹槽的截面面积从靠近所述第1端的最大值朝向第2端部位置逐渐减小。上述类型的阀锥体布置在阀中。在制造阀锥体的方法中，可以单一轴向-径向切削运动形成径向凹槽。

Description

一种阀锥体，阀及阀的制造方法
技术领域
本发明涉及一种阀锥体，阀和制造阀锥体的方法。
背景技术
在锥体阀的各种阀型中，是用阀锥体与阀座配合而控制流动的。这样的阀锥体可设计成各种方式。
DE-1062507公开了一种阀锥体，其第1端与阀杆连接，而第2端布置成与阀座配合。当阀关闭时，锥体由阀杆压靠在阀座上并密封(压力封闭)。
锥体形成一个在轴向延伸的径向穿通的V形槽。锥体在轴向打开和关闭，并且径向由阀杆控制。
采用这种阀设计，仅仅在一个非常小的限定范围内可以获得好的控制性。此外，锥形体引起靠近关闭位置的流量变化大，故对于小流量控制性不好。
由于一方面借助于阀杆另一方面由离开阀座的轴向距离实现锥体的轴向引导，在流体流过阀时，锥体产生并传送振动，其自身会导致高噪声以及阀被磨损。
DE1816002公开了一种带有凹槽的不对称鱼嘴形阀锥体，凹槽穿过锥体的端部从一侧轴向延伸到另一侧。凹槽在不同的侧部遍布不同的距离，并且凹槽相应端部在圆周方向窄，在径向深。
后一种锥体因其不对称对成角度设置敏感，并且工作中承受不均匀负载，从而引起阀过早磨损。
上述两种阀锥体均具有形状复杂的缺点，从而意味着阀锥体的制造复杂和成本高。复杂的形状也导致锥体难以计算和加工成规定的尺寸。
此外，上述两种阀锥体确定为压力闭合，在阀关闭时，阀杆承受弯曲应力。阀压靠阀座越紧，所生成的弯曲应力越大。这将导致阀杆逐渐弯曲，在这种情况下，锥体会偏心地置位于阀座上，并引起不均匀的磨损。
EP-0457132公开了一种阀锥体，具有三角形截面和不同长度的V形轴向槽。阀锥体打算用于控制流质食品的流动以及由所谓的压力闭合方式工作。
该锥体仅仅在一个非常有限的范围内具有好的控制性。不允许大量的流体流过三角槽。
来自USA，Illinois，Burr Ridge，Hansen Technologies Corporation的信息资料公开了一种阀，具有一个V形门和4个限定一个冠部的V形凹槽。在冠的下部，凹槽即具有相当大的径向深度。阀杆与冠的开口端连接，与上述相反，锥体用于拉式关闭。与本发明相关的拉式关闭意味着在阀被关闭时，阀锥体受如阀杆等驱动器的与压力闭合相反作用在关闭位置方向上的拉力作用。
这种结构的形体复杂，难于计算和制造成本高。这种设计只能以很难的机加工获得。模铸成型这样的阀锥体存在几个缺点。由于必须用昂贵的工具生产造价会很高。此外，以这样的方法生产误差散布范围很大。
发明目的
本发明的一个目的是提供一种对上述现有技术改进的阀锥体。
本发明特定的目的是提供一种阀锥体，它在宽范围内具有好的控制性，同时对于非常小的流量可获得特别好的精确控制性。
本发明专门目的是提供一种制造简单、成本低的阀锥体。
本发明的另一目的是提供一种阀锥休，其功能受制造误差的影响非常小。
发明内容
按照本发明，上述的和其他目的将在下面的权利要求1，15和17的一种阀锥体，一种阀和一种阀锥体的制造方法中更加明确。
在阀锥体的锥体的一个较佳实施例中，在垂直于锥体的截面内具有一条朝着凹槽连续中凹的边界线，因为在凹槽的整个断面获得连续的流体分布，使得尺寸简化成为可能。此外，由于不存在尖的边缘，可用简单方式进行去除加工就能产生凹槽。
在一个较佳实施例中，因为紧靠近凹槽截面面积逐渐减小的凹槽端部位置处该凹槽部分宽度大于其深度，确保了所述截面面积的均匀变化。结果，对于小流量能够实现非常细微的控制。
综合起来，这两个特点基本上改进了阀锥体的控制性，同时，可以用简单的方式制造，可有相当大的容许误差，又能维持好的控制性。
本发明的阀锥体的设计可通过借助于本发明方法有效地获得在单一轴向铣削运动中产生径向凹槽，与以前所使用的这种阀的制造方法相比，上述方法意味着制造极其简单。此外，在该制造方法中，铣削运动的精度要求很低，但最终的阀锥体仍保有好的控制性。另外，使去除材料处于最小程度所获得的阀锥体仍然在非常宽的范围内具有好的控制性。
按照本发明的一个实施例，阀锥体包括2个到5个轴向凹槽，使流体及作用在锥体上的径向力获得均匀分布。最好是凹槽具有同样长度并且沿着锥体圆周等角分布。这将在控制期间保证围绕着锥体的对称流动和对称力作用在锥体上。
凹槽数量为4个特别好，实践发现它可导致凹槽沿其长度的深度和宽度之间的有利关系。
按照本发明的另一实施例，所述的连续中凹边界线是以圆形方式中凹的，最好是椭圆形。边界线越圆，凹槽截面获得的流体分布越均匀。
按照一个特定的最佳实施例，椭圆边界线为圆周缘部分的形式。结合本发明，圆形被认为是椭圆形的极端状况。该形状在用铣削制造锥体上凹槽时是非常有利的，因为凹槽的形状相应于指向平行于锥体纵轴线的铣刀部分。因此，在制造过程中，铣刀不必在圆周方向移动，只作轴向和径向移动。
在一个专门实施例中，所述圆形段的半径范围为0.25-0.75R1，R1是锥体的半径。这些半径数值中，实践证明具有非常好的控制性。圆形段区域的半径范围为0.50-0.64R1能够获得极佳结果。
按照本发明的另外实施例，阀锥体适于由所谓的拉式关闭操作，此时如阀杆的驱动器从凹槽开始延伸的阀锥体的端部伸出，与拉式关闭的阀比较，驱动器的作用得到改进以及阀的整体性作用得以改进，同时，磨损减小，阀中部件的使用寿命增加。
在本发明的一个实施例中，锥体适于被径向引导在阀座上，此时，在凹槽开始延伸的阀锥体端部处的凹槽由具有径向宽度部分周向围绕。这将形成一个冠部，在阀处于其最大打开状态时，借助于该冠部，实现所述的控制。在端部围绕凹槽部分的径向宽度同样在阀处于完全打开时保证锥体在径向具有好的强度。
按照进一步的特定较佳实施例，凹槽具有一个沿着纵轴的平面内的纵向区域，其中，朝向凹槽的锥体边界线基本上连续弯曲，最好是凸形弯曲。连续弯曲确保流体沿着整个凹槽均匀流动。此外，所述边界线的凸形弯曲确保宽范围的良好控制性能，以及对于小流量具有特别好的控制性能。
按照本发明的一个方面，包括一种阀，具有与阀座配合的本发明的阀锥体。在阀的一个较佳实施例中，阀锥体的径向引导是通过阀锥体的柱面和与阀座配合并面对阀锥体纵轴线的表面之间实现的。这将确保阀在负载提升区域中的均匀引导。该实施例有效地结合拉式关闭布置的控制杆。
正如下面的描述，通过将各种实施例相互结合或与本发明实施例的其他特点结合将是有利的。
附图简介
下面，将参照附图更详细地说明本发明，附图图示了一种非限定的
实施例，其中，
图1示出本发明的一个最佳实施例的阀锥体的透视图，
图2示出图1阀锥体的剖视图，
图3示出图2阀锥体的纵剖视图，
图4示意地示出本发明的一个实施例的阀的局部剖视图。
实施例
图1示出本发明的、用于阀中的阀锥体。该阀锥体包括柱体1，最好是圆柱体，它沿着纵轴线A延伸。柱体1最好由金属制成，其柱面5具有4个轴向凹槽。凹槽均匀等角度地围绕着圆周分布。围绕每个凹槽3延伸的外凸线4构成相应凹槽3与柱面5之间的界限。凹槽3在第1端部位置和第2端部位置14之间延伸，其中，第1端部位置位于柱体1的第1上端10处，而第2端部位置14位于柱体第1端部10和柱体的相对的第2端部11之间。在垂直于纵轴线A的剖面中，凹槽3的径向深度为d，宽度为b，并且其截面是从靠近第1端部10的最大值朝向第2端部位置14逐渐减小。
在柱体1的第2下端部11形成一个环形台肩，它适于靠着阀座密封。在关闭阀时，台肩有助于限定一个端部位置。
由于阀锥体的形状，阀锥体的柱面5适于构成阀座的导向面。在柱体1的第1端部10，凹槽3由径向部分8周向围绕。结果，形成引导冠部，柱面5伸展在其外侧以锥体最大打开状态引导锥体。
中心孔9轴向穿过柱体1用于接受阀杆。阀杆可布置在阀锥体的一个随意方向上，这对于使阀锥体适用不同类型的阀将是非常有利的。然而，最好在凹槽3处于其最深处即靠近引导冠部，阀杆布置成突出于柱体1的端部10，以进行所谓的拉式关闭。
图2示出垂直于纵轴线A的阀锥体的柱体1的剖视图。在该剖面中，柱体1形成一个边界线12，它朝着每个凹槽3连续中凹，即边界线12在任意点均不凸出。最好是，边界线以圆形方式中凹，即它不具有明显的台阶。
在图示实施例中，边界线12是椭圆形的，特别是具有恒定半径R2的圆形。本发明中推荐各半径比为，R2至少为0.25R1，R1是阀锥体的柱体1的半径，最好是至少为0.5R1。另外，边界线12的较佳半径最大为0.75R1，最佳半径最好为0.64R1。
正如图2所示，凹槽3的宽度b大于深度d。在图示实施例中R1与R2的比值中，考虑到宽度b大于凹槽3最浅处深度d。仅仅在凹槽深度的三分之一处深度d＞0.5b。
图3示出阀锥体的柱体沿着纵轴线A平面中的纵剖视图。从图中可见，柱体1的边界线13朝着凹槽是连续的、最好是凸状弯曲。在第2端部位置14处的弯曲半径相当大，最好是可为直线。随着离端部位置14距离增加，弯曲半径减小。
图4示意地示出带有上述类型的阀锥体的阀的最佳实施例。阀包括阀壳20和其中穿入阀杆21的密封套22。阀壳包含作为节流装置的阀锥体，该阀锥体固定到阀杆21的一端，该阀锥体是上述类型的阀锥体。阀座23位于阀壳20的中心。阀锥体的柱面5通过与内柱面的配合而在阀座中导向。示出阀以拉式关闭操作。在阀关闭位置，环形台肩靠接在阀座的配合面上。本发明的阀锥既在阀座又在密封套中引导的阀锥体的组合，以及具有拉式关闭阀的操作方式将使阀具有非常好的控制特性和长的工作寿命，低的制造成本。
按照本发明的阀锥体的制造方法中，通过在柱形坯上进行轴向铣削形成凹槽。在该方法中，使用的是圆形加工铣刀，最好是空心端铣刀。
按照本发明的较佳方法，柱形坯固定后，空心端铣刀从柱形坯的第1端开始进行切削加工。然后，旋转铣刀在柱形坯上轴向向前移动，同时沿着柱形坯纵轴的延长线向外直线移动。已发现该加工方向可以快速和简单地进行铣加工。
在制造阀锥体的一个较佳方法中，在铣削加工期间，铣刀轴线基本上平行于柱形坯的纵轴线。已发现这将导致凹槽具有令人满意的形状。
各凹槽是在一次轴向-径向铣削运动中形成的。结果，凹槽的形状可以由铣刀的直径，铣刀的角度和轴向运动与径向运动比值加以控制。
阀锥体的制造方法中借助于编程铣刀能够有利地进行。
按照本发明的阀锥体和阀适于控制各种流体。本申请特别适用的领域是控制流体，尤其是控制水流，例如供热厂的水流。
最后，应当指出本发明并不限于上述实施例，在所附上的权利要求书保护的本发明的精神范围内可作出各种变更。
本发明的阀锥体可由铸造制成，代替金属坯的加工。对于各种应用，也能够由例如通过注射成型的塑料制成本发明的阀锥体。
例如，通过横向加工铣刀如端铣或可轴向和横向操作的组合铣刀形成适用的凹槽。
此外，使用略微成角度的空心端铣刀和/或横向加工铣刀，通过在与上述较佳方法中相对方向上的加工可以形成凹槽。

Claims (17)

1.一种阀锥体，包括一个沿着纵轴线(A)延伸的、具有柱面(5)和至少一个轴向延伸凹槽(3)的柱体(1)，凹槽(3)在轮廓线(4)内、在柱体(1)的第1端(10)处的第1端部位置和第2端部位置之间延伸，所述第2端部位置位于柱体第1端和柱体相对的第2端(11)之间，在垂直于纵轴线(A)的剖面，凹槽(3)具有径向深度(d)和宽度(b)，凹槽(3)的剖面面积从靠近所述第1端(10)的最大值朝向第2端部位置(14)是逐渐减小的，并且，在所述的垂直于纵轴线(A)的剖面中的柱体(1)具有一个朝着凹槽(3)连续中凹的边界线(12)，其特征在于，凹槽(3)从第2端部位置(14)延伸的部分具有大于其深度的宽度。
2.按照权利要求1所述的阀锥体，其特征在于，具有2-5个轴向延伸凹槽(3)。
3.按照权利要求2所述的阀锥体，其特征在于，具有4个凹槽(3)。
4.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，柱体(1)的连续中凹的边界线(12)以圆形方式朝着凹槽(3)中凹。
5.按照权利要求4所述的阀锥体，其特征在于，所述的中凹边界线(12)构成半径为R2的圆周一部分。
6.按照权利要求5所述的阀锥体，其特征在于，柱体(1)具有一个半径R1，半径R2的范围为0.25R1-0.75R1，最好是0.50R1-0.64R1。
7.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，所述的宽度(b)大于其深度(d)的部分包括轴向尺寸至少为凹槽的一半。
8.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，环形支座(2)位于柱体(1)的第2端(11)。
9.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，一个驱动器从第1端(10)伸出。
10.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，在柱体(1)的第1端(10)处的凹槽(3)由径向部分(8)周向围绕。
11.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，凹槽(3)的轮廓线(4)是向外凸出的。
12.按照上述任一项权利要求所述的阀锥体，其特征在于，凹槽(3)在沿着纵轴线(A)的平面具有一个纵剖面，其中，朝向凹槽(3)的柱体(1)的边界线(13)基本上连续弯曲，最好是凸弯。
13.一种阀，包括一个与阀座配合的阀锥体，其特征在于，阀包括一个按照上述权利要求1-12任一项所述的阀锥体。
14.按照权利要求13所述的阀，其特征在于，借助阀锥体的柱面和与阀座相配并面对阀锥体纵轴线(A)的表面的配合实现阀锥体的径向控制。
15.一种制造具有至少一个轴向凹槽(3)的柱形阀锥体的方法，其特征在于，步骤为：
生产一个柱形坯，
通过圆形加工铣刀切削柱形坯产生凹槽(3)，
在柱形坯的第1端(10)和靠近柱形坯相对端(11)的位置之间进行轴向加工，
在加工期间径向移动铣刀，和
在单一的轴向-径向切削运动中制造各凹槽。
16.按照权利要求15所述的方法，其特征在于，铣刀具有一个转轴，在加工期间工具的轴线平行于柱形坯的纵轴线(A)固定，并且在所述的第1端朝向相对端的方向上进行切削。
17.按照权利要求13或14所述的方法，其特征在于，铣刀是一种空心端铣刀。
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