CN1309977C - 蝶阀 - Google Patents

Abstract

本发明有关一种蝶阀，它包括一安装在其阀箱内周面上关闭时使阀箱内周面与阀体间密封的座环，其特点是，在所述座环流路半径方向相互面对面形成阀杆贯通的两个阀轴孔，在该阀轴孔周围的轮毂部间形成沿周向连续向内突出、闭阀时在关闭方向压接在阀体周边部的突条，该突条与阀体周边部接触的接触部构成在周向上使离开轮毂部的部分向开方向侧鼓出的曲线状，并与阀体的周边部大致同时接触。因此本发明可改善闭阀时密封性能和阀体周边与座环接触状态从而减小扭矩。

Description

蝶阀

技术领域

本发明涉及一种使安装在阀箱内的阀体绕阀轴转动、以便进行阀的开启、关闭以及流量调节的蝶阀。

背景技术

一般的蝶阀是使安装在阀箱内的大致呈圆板状的阀体围绕从阀体的直径方向通过的阀轴转动，进行阀的开启、关闭或流量调节，并在阀箱内周面上安装由橡胶状弹性体构成的座环。此座环在闭阀时由于阀体绕阀轴转动使板面与流路方向正交(关闭方向)而受阀体周边部的压接，从而形成阀箱内周面与阀体间密封。

图8表示该座环一例。此座环101的开放式外面侧的剖面形成大致为形环状，通过其外面侧嵌入阀箱内周面的突起上而安装于阀箱。此外，在其内周面上形成沿周面连续的、向内突出的突条102，此突条102受阀体103的周边部的压接，从而与阀体103间密封。

由于在阀体的周边部朝流路半径方向向外压接类型的座环上，阀体周边部接触后直至达到规定的压接变形量之前，阀体周边部一面向流路半径方向外压接座环，一面使其表面向关闭方向滑动，因此时产生的摩擦力而使关闭阀所需的扭矩增大。

对此，在图8所示座环101中，由于使其内周面的突条102受阀体103的周边部在关闭方向的压接密封，所以能将闭阀时的摩擦力限制到最小，能使闭阀所需的扭矩减少。

总之，在此座环中，通过使开状态(X)的阀体103绕阀轴104向闭方向转动，使阀体103移动至与突条102接触的相接状态(Y)，通过让阀体103进一步向闭方向转动达到闭状态(Z)。从相接状态(Y)移至闭状态(Z)时，阀体103的周边部在突条102的表面上滑动，但不主动地受流路半径方向向外的压接，从而能使闭阀时的摩擦力减少。

在闭状态(Z)，突条102的向闭方向挤出的部分(高度H范围)上产生使阀体103的周边部向开方向反挤压的反力，借此反力克服流体压力进行密封。

由于此反力随阀体103从相接状态(Y)移至闭状态(Z)时的压接变形量(L)而增大，因而使突条102形成在周向上具有同一的剖面形状，以致突条102的压接变形量(L)在周向上大致为一定。从沿阀轴104的方向看此突条102时，其相接部105和突条102的轴线106成平行直线，并与闭状态(Z)的阀体103的周边部大致平行，因而其间隔成为压接变形量(L)。

然而，当沿阀轴方向看时，阀体的周边部构成通过阀轴的直线，此阀体周边部的直线绕阀轴转动。由于阀体周边部的直线和构成接触部的直线不重合，因此在闭阀时，阀体周边部与突条不同时接触，按照离开阀轴的距离使其接触时刻错开。

也即使阀体绕阀轴转动时的阀体周边部的移动量与在垂直相交于阀轴方向上离开阀轴的距离成比例，移动量等于压缩变形量(L)的阀体转动角在阀轴附近比在阀轴间中央附近的大。因而当中央附近处于接触状态(Y)时，在阀轴附近突条受到一定程度的压接。

然而，即使是阀轴附近的突条处于一定程度的受压接状态，在阀体周边部与中央附近的突条接触之前也不能达到密封，因此阀体周边部在阀轴附近接触后至在中央附近接触时的阀轴附近突条的压接仍不能促成密封，从而使闭阀时的扭矩成为较大无用扭矩的主要原因。

此外，在阀体向闭方向转动而使流量变小时，由于阀体周边部在阀轴附近容易与突条接触，因此在这部分上也有使座环恶化之虑。

发明内容

鉴于上述存在的问题，本发明的目的是提供一种可改善闭阀时密封性能和阀体周边与座环接触状态从而减小扭矩的蝶阀。

为实现上述目的，本发明的蝶阀，一种蝶阀，包括一安装在其阀箱内周面上、关闭时使阀箱内周面与阀体间密封的座环，其特征在于，在所述座环流路半径方向相互面对面形成阀杆贯通用的两个阀轴孔，在该阀轴孔的周围的轮毂部间，形成沿周向连续地向内突出、闭阀时利用阀体围绕阀轴的转动而在关闭方向压接在阀体周边部的突条，该突条与阀体周边部接触的接触部构成在周向上使离开轮毂部的部分向开方向侧鼓出的曲线状，以与阀体的周边部同时接触；所述突条在闭阀时与在阀体周边部压接，且在闭方向被挤出的部分的剖面面积在周向上大致相同。

若将接触部形成使在周向上离开轮毂部的部分向开方向侧鼓出的曲线状，则与采用在周向上具有相同剖面形状突条的场合不同，能使阀体周边部大致同时与突条的接触部接触。并且，将突条在周向上作成相同剖面形状，使其接触部和突条轴线平行，此时，向闭方向移动的阀体周边部首先与轮毂部附近的突条接触，其后与离开轮毂部的部分接触。然而，通过使离开轮毂部的部分鼓出，使阀体周边部在周向上大致同时与突条接触部接触。

此外，若将突条中在闭阀时与阀体周边部压接而向闭方向被挤出的部分的剖面面积形成在周向上大致一样，则在向闭方向的压接变形量小的部分，它与阀体周边部的紧压高度增高，能使其密封功能在周向上大致相同。

而且，通过使突条的接触部向开方向鼓出，从接触状态起至闭状态止的突条向闭方向的压接变形量在离开轮毂部的中央附近比轮毂部附近的大，突条与阀体周边部紧压，可使阀体向开方向反挤压部分的单位面积的反力在轮毂部附近小而在中央附近大。然而，该部分紧压高度变高，可使密封功能在周向上大致相同。

此外，将闭阀时阀体周边部受压接的突条的开方向侧构成倾斜面，且按照在轮毂部附近的坡度大、在离开轮毂部的部分的坡度小那样，使倾斜面的坡度在周向上变化，则能使闭阀时在阀体周边部受压接而向闭方向被挤出的部分的剖面面积大致相同。

为进一步说明本发明的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1为本发明蝶阀主视图，

图2为图1的A-A线剖视图，

图3为座环的阀轴方向剖视图，

图4为座环的垂直于阀轴方向的剖视图，

图5为表示阀体周边部压接突条状况的主要部分剖视图，

图6为说明轮毂部附近和轮毂部间中央附近的压接状态关系的图，

图7为说明压接面的反力与流体压力关系的示意图，

图8为传统座环的主要部分剖面图。

具体实施方式

以下用附图说明本发明蝶阀实施例。图1为本发明蝶阀主视图，图2为沿图1的A-A线剖视图，图3为沿阀轴方向的座环剖视图，图4为沿垂直于阀轴方向的座环剖视图。

该蝶阀设置于可在其内流动的管子连接部，并进行流路的通断控制和流量调节，它具备：环状阀箱1，用两管沿其轴向(流路方向)压夹；安装在阀箱1内部的大致圆板状的阀体2；可使阀体2绕阀轴3(在与流路方向垂直相交方向从阀箱1的中心通过的轴)自由转动地支承的位于一侧与另一侧的阀杆3a、3b，以及安装在阀箱1的内周面上、进行阀箱1的内周面与阀体2之间密封的座环4。

阀箱1例如可由钢制成，在流路方向压夹在两管间的筒状阀箱本体5的内周面的内侧沿周向连续形成具有筒状法兰6的突起7。在此突起7的内周面的中央部上形成环槽，通过嵌入下文所述的座环4的止滑件19，用以限制座环4在流路方向的滑移。

在阀轴3的方向上，在阀箱1的一侧及另一侧向外伸出形成从外侧面至突起7的内周面贯通轴孔而构成的一侧及另一侧轴承8a、8b以将内嵌于该轴孔的一侧及另一侧阀杆3a、3b支承成可自由旋转。

在从一侧轴承8a的阀箱本体5向外伸出部分内嵌入例如钢制筒状阀杆外壳9，且与一侧轴承8a成一整体，以便将一侧阀杆3a插入其内部。在阀杆外壳9的一端部固定外周法兰10，在此外周法兰10上安装为防止将一侧阀杆3a拔出的例如合成树脂制件分割为二的防拔构件11以及紧固螺钉12。

此外，在阀箱本体5的周向，在一侧轴承8a的两侧形成有定位片13。在定位片13上形成螺栓穿孔14，在进行管子连接时，通过使管子连接用螺栓贯通螺栓贯通孔14进行阀箱1的定位，以容易地使阀箱1位于管子间。

在另一侧轴承8b的外侧面，例如设置钢制盖板15，中间夹有橡胶状弹性体制成的薄板16，再用螺钉17固定，这样防止将此侧阀杆3b拔出的同时，可将轴孔的外侧塞住，不使流体通过轴孔向外部泄漏。

阀体2例如可为钢制，形成直径比阀箱1的突起7的内径小的大致圆板状，使其直径方向和阀轴3相一致，被装入阀箱1内。使阀体2绕阀轴3旋转，通过使其板面方向与流路方向平行从而打开流路，使板面方向与流路方向垂直时关断流路，使该板面的角度适当变化以进行流量调节。

在阀轴3的方向上，在阀体2的一侧与另一侧的周边部附近形成袋状的一侧与另一侧阀杆嵌合部18a、18b，通过使一侧与另一侧阀杆3a、3b的顶端部附近嵌入此一侧与另一侧阀杆嵌合部18a、18b，将阀体2支承在阀箱1内。此外，将一侧阀杆嵌合部18a的孔形成大致为正方形，另一侧阀杆嵌合部18b的孔形成圆形。

一侧阀杆3a例如由钢制成，形成剖面为圆形的棒状，并嵌入一侧轴承8a与阀杆外壳9内。将此一侧阀杆3a的上端部附近形成剖面大致为正方形，使从阀杆外壳9伸出，其上可安装未图示的手柄，成为能使一侧阀杆3a绕其轴(绕阀轴3)旋转。

此外，将一侧阀杆3a的另一侧端部附近形成剖面大致为正方形，且使向阀箱1内伸出，与阀体2的一侧阀杆嵌合部18a的大致正方形的孔相嵌合，成为通过使一侧阀杆3a绕其轴线转动，能使阀体2绕阀轴3旋转。

在一侧阀杆3a的圆形剖面部相对位于阀杆外壳9的一侧端部附近的部分形成沿周向连续的槽。按照内缘部嵌入此槽内那样，将形成有圆形孔的且分割为二的防拔出件11安装在外周法兰10上，从而可防止将一侧阀杆3a拔出。

另一侧阀杆3b例如由钢制成，形成剖面为圆形的棒状，将其嵌入另一侧轴承8b内。此另一侧阀杆3b的一侧端部附近从阀箱1内伸出。嵌合于阀体2的另一侧阀杆嵌合部18b的圆形孔，将阀体2支承成可围绕阀轴3转动。此外，用固定于另一侧轴承8b外侧面上的盖板15，通过橡胶状弹性薄板16对另一侧阀杆3b的另一侧端部压住以限制其轴向移动。

座环4由橡胶状弹性体构成，形成外侧面开放，剖面大致为字形的环状，其外缘侧向内弯曲，将突起7的法兰6夹住那样安装在阀箱1的内周面上。将此座环4本体的外径构成仅能嵌于阀箱本体5的大小，其内径比阀体2的直径大。

在座环4的外侧的中央部形成沿周向连续的止滑件19，使之嵌入在阀箱1的突起7上形成的环槽内，用以防止伴随阀的开闭向流路方向移动。

在座环4的流路半径方向的相互面对面位置(阀轴3贯通位置)形成使一侧与另一侧阀杆3a、3b贯通用的两个阀轴孔20。在此阀轴孔20的内周面的阀轴3方向的中央附近形成沿周向连续突出的阀杆密封部21，用以进行与从阀轴孔20贯通的一侧与另一侧阀杆3a、3b间的密封。此外，在阀轴孔20的周围植设环状增强构件22。

在阀轴孔20的周围向内突出形成使与阀轴3附近的阀体2之间密封的轮毂部23。此轮毂部23是由阀体2的一侧及另一侧阀杆嵌合部18a、18b的端面进行滑动的、大致呈圆形的滑动面24和从此滑动面24对座环4本体内周面上滑动的锥面部25组成的。为了使滑动面24与阀体2的一侧及另一侧阀杆嵌合部18a、18b的端面相互紧压，将滑动面24形成凹状，一侧和另一侧阀杆嵌合部18a、18b的端面形成凸球面状，且使两者的尺寸大致相同。

在一侧与另一侧轮毂部23间形成沿周向连续向内突出的突条26。将此突条26形成剖面形状大致为梯形，并具有一内侧的顶部27，开方向(打开阀时阀体2移动方向)侧的压接面28以及闭方向(关阀时阀体2移动方向)侧的保护面29。此外，为了随阀体2绕轴3的旋转开启和关闭阀，将轮毂部23间的两根突条26形成开启和关闭方向互呈相反方向。

顶部27由沿流路方向一定宽度的圆筒面的一部分构成，离座环4本体内周面的高度在周向不变，沿流路方向平行。为了使阀体2的周边部能与突条26形成压接，将成为此顶部27的圆筒内径取得比阀体2的直径小。为了使突条26压接在阀体2的周边部时，突条26全部不易变形，并将此顶部27形成从阀轴3的位置(突条轴线)至关闭方向侧具有规定的宽度。

压接面28构成从顶部27到座环4本体开方向侧的内周面上滑动的倾斜面，借助阀体2的周边部向关方向压接。压接面28构成向内方凸的曲面，使得在顶部27附近成为与流路方向平行，并在周向形成缓慢变化的坡度，在轮毂部23附近坡度陡，使得在轮毂部23间的中央附近坡度缓。

按照间隔压接面28的顶端部(与座环4本体内周面的交叉部)附近的坡度变化，使其与距垂直于阀轴3方向中的阀轴3的距离成比例，在轮毂部23间的中央附近形成开方向侧鼓出的曲线状。此外，在沿阀轴3方向看时，压接面28的顶端部附近形成使轮毂部23间的中央附近向开方向侧倾斜的直线。

保护面29构成从顶部27向座环4本体的关闭方向侧内周面上滑动的、具有一定坡度的倾斜面，在阀体2的周边部压接压接面28时，保护突条26全部使之在关方向不产生变形。

接着，对座环的突条与阀体间的密封进行说明。图5为表示阀体的周边部与突条压接状态的主要部分的剖视图，图6为说明轮毂部附近和轮毂部间中央附近压接状态关系的示意图，图7为说明压接面的反力与流体压力关系的图。

当开状态(X)的阀体2绕阀轴3向闭状态方向转动而移至接触状态(Y)时，阀体2的闭方向侧缘端部30与突条26的压接面28接触。此时，阀体2的板面相对于流路方向垂直相交方向所成的角度(θ)小，从座环4的本体内周面至阀体2的闭方向侧缘端部30的向内方的高度(h)大致相等于座环4的本体内周面半径(R1)和阀体2的半径(R2)的差(R1-R2)。也就是说，在压接面28上，离座环4的本体内周面的规定高度(h)的部分成为接触部31。

接触部31的压接面28的坡度缓慢变化，轮毂部23间的中央附近成为向开方向侧鼓出的曲线状，阀体2的闭方向侧缘端部30与压接面28的接触部31大致同时接触。也就是当沿阀轴3方向看时，接触部31成为通过阀轴3、轮毂部23间的中央附近向开方向侧倾斜的直线，通过闭方向侧缘端部30所成的直线在此直线上大致重合，使阀体2的闭方向侧缘端部30与接触部31大致同时接触。

其后，当阀体2从接触状态(Y)转动至闭合状态时，沿阀轴3方向看，阀体2的周边部形成的直线与突条26的轴线大致平行，突条26以压接变形量(L)在闭合方向压接阀体2的周边部。此时，突条26的一部分向闭方向被挤出，在紧压高度(H)范围与阀体2的周边部紧压使得阀体2向开方向反挤压，形成与阀体2间的密封。

闭合状态(Z)时，上游侧流体浸入突条26与阀体2周边部的紧压部，对此紧压部扩大挤压的同时向下游侧流出。此流体压力(P)因摩擦阻力沿紧压面逐渐变小。此流体压力(P)在反挤压阀体2的突条26的单位面积的反力大小(S)下降的位置阻止流体浸入，使与阀体2的周边部间被密封。

因此，通过使紧压高度(H)增大，流体压力(P)变小或者突条26的单位面积反力大小(S)增大，可阻止浸入的流体压力(P)变大，从而提高其密封性能。

由于反挤压阀体2的突条26的单位面积反力大小(S)随压接变形量(L)增大，因此，此压接变形量(L)和紧压高度(H)增大，使突条26的挤出部分的剖面面积(A)增大，从而提高了密封性能。此外，在突条26的挤出部分的剖面面积(A)使用压接变形量(L)和紧压高度(H)，作为其概算值，可用(A1)＝(L×H/2)表示。

压接变形量(L)随着向接触部31的开方向鼓出而变大，紧压高度(H)随压接面28的坡度变大。在此，突条26的压接面28按照在轮毂部23附近的坡度大那样使其坡度逐渐变化，在轮毂部23间中央附近使接触部31向开方向侧成为鼓出的形状，在压接变形量(L)大的位置，紧压高度(H)变小，压接变形量(L)小的位置，紧压高度(H)变大。因此，剖面面积(A)在周向大致相同，其密封性能在周向大致相同。

此外，被压接的突条26依照使阀体2的周边部在闭方向侧鼓起变形，从而与阀体2周边部的闭方向侧的面紧压。另外，因在开方向侧与阀体2间多少有些摩擦力，故闭方向侧缘端部30更拉向闭方向侧。在与阀体2的端面间形成微小间隙。因此，通过阀体2周边部的闭方向侧的面与突条26的紧压，达到与阀体2间的密封。

根据上述结构，突条26在轮毂部23间的中央附近，其接触部31形成想开方向侧鼓出的形状，在闭阀时，阀体2的周边部大致同时与接触31接触。因此，直至阀体2的全部周边部与突条26接触所需的扭矩变小。

此外，突条26构成使得在轮毂部23附近的坡度大，在轮毂部23间的中央附近的坡度小，使其压接面28的坡度逐渐变化，在压接面28的坡度小的部分，其接触部31向开方向侧鼓出。因此，在闭阀时，因阀体2的周边部被挤出的部分能使由向阀体2的周边部的紧压高度(H)和压接变形量(L)决定的剖面面积(A)在周向上大致相同以及在周向上使其密封功能大致相同。

本发明不限定于上述实施例形式，可在本发明范围内作适当变化。例如，对突条26的顶部27不限于具有不变宽度，也可以按照使轮毂部23间的中央部附近向开启方向侧鼓出那样变化。此时，不使压接面28的坡度变化。能使阀体2的周边部与突条26大致同时接触。

此外，对于突条26的顶部27，不仅使离开座环4的本体内周面的高度为一定，也可使该高度变化。闭阀时，因阀体2的周边部被压接，向闭方向挤出部分的剖面面积在周向上大致相同即可。在此场合，不使压接面28的坡度变化，能使其密封功能在周向上大致相同。

从以上发明的效果可知，根据本发明，通过在阀体周边部受压接突条的构成而使其接触部具有向开方向侧鼓出的形状，能使阀体周边部大致同时与突条接触。其结果能使直至在完成阀体周边部向突条接触时也不发生压接，能消除对密封无用的扭矩。此外，在阀体绕阀轴转动，使流量变小时，使阀轴附近的阀体周边部与突条不接触，能使其耐久性提高。

此外，通过使压接面上的坡度缓慢变化，使压接变形量小的部分的紧压高度变大，能使闭阀时压接在阀体2的周边部而向闭方向被挤出的部分的剖面面积在周向上大致相同，使其密封功能在周向上大致相同，使无用的压接不发生。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (2)

1.一种蝶阀，包括一安装在其阀箱内周面上、关闭时使阀箱内周面与阀体间密封的座环，其特征在于，在所述座环流路半径方向相互面对面形成阀杆贯通用的两个阀轴孔，在该阀轴孔的周围的轮毂部间，形成沿周向连续向内突出、闭阀时利用阀体围绕阀轴的转动而在关闭方向压接在阀体周边部的突条，该突条的与阀体周边部接触的接触部构成在周向上使离开轮毂部的部分向开方向侧鼓出的曲线状，以与阀体的周边部同时接触；所述突条在闭阀时与在阀体周边部压接，且在闭方向被挤出的部分的剖面面积在周向上大致相同。

2.根据权利要求1所述的蝶阀，其特征在于，所述突条的在闭阀时与阀体周边部压接的开方向侧构成倾斜面，该倾斜面在周向使坡度变化，以使靠近上述轮毂部的部分坡度大，而远离轮毂部的部分坡度小。

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