CN1650124A - 蝶形阀 - Google Patents
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Abstract
阀轴筒部由与上述阀主体不同的材料形成,该阀轴筒部轴支承着其中一个阀杆的延伸到外方的部分,并与上述阀杆轴支承部接合,在座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小,沿上述阀主体的内周面中央部的周围突出设置有向内侧突出的卡合凸部,该卡合凸部所卡入的凹槽沿座环外周面的周围形成,在凹槽的两侧部,座环压接于阀主体内周面,在轴支承阀体的另一阀杆上安装有一端封闭的筒状的衬套,将另一阀杆轴密封。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于开闭、控制流体流过的流路的蝶形阀,特别是涉及由不同类型的材料形成的阀主体和阀轴筒部的安装、安装于阀主体内周面的座环的安装、轴支承阀体的阀杆的轴密封和旋转驱动阀体的致动器的齿轮箱的新的改进。
背景技术
在过去,为了实现管线的开闭,夹持于配管的法兰之间而安装的圆片型的蝶形阀是公知的,在各种产业领域中广泛应用于控制被供给到装置设备等的流体。
所述的蝶形阀,为了防止由于流过管路的流体与大气之间的温度差而造成的在大气中露出的阀轴筒部和致动器上产生结露的情况,人们提出了下述的蝶形阀的结构,即由与阀主体不同种类的隔热性材料、例如合成树脂形成阀轴筒部,从而流过阀主体的流体的温度不传递给阀轴筒部和致动器,从而防止结露。在阀主体和阀轴筒部由不同种类的材料形成的情况下,两者的接合结构非常重要。在阀主体内设置圆板状的阀体,为了驱动旋转阀体,阀杆在阀轴筒部内向外方伸出,与安装于阀轴筒部的外端的致动器连接。因此,因为在阀主体与阀轴筒部的接合部作用有扭转应力,要求牢固的连接结构。在日本专利第3026251号公报中公开了防止上述的结露的蝶形阀的一个实例。该公报中公开的蝶形阀提出了下述的结构,即将阀主体和阀轴筒部的连接部相互嵌合的连接槽和连接腿在阀轴筒部的周围隔开多个间隔而形成,通过连接槽和腿的配合,保证相对于扭转应力的强度,并且通过螺纹相互连接,防止脱出,同时可使两者自由分离开。但是,在上述的结构中,如果连接槽和连接腿的嵌合具有间隙,则由于产生晃动而成为破损的原因,故必须要求加工精度,同时必须在阀轴筒部的周围等间隔地设置多个,有可能造成成本上升。
另外,蝶形阀由阀主体、圆板状的阀体和座环构成,该阀主体贯穿设置有圆筒状的流路,由金属等刚性材料构成,该圆板状的阀体通过阀杆可自由旋转地轴支承于该阀主体内,该座环插入于阀主体内周面与阀体之间,由弹性材料形成,阀体的外周面与座环的内周面接触、离开,进行流路的开闭。蝶形阀的座环为下述的结构:由弹性材料构成,在闭阀时使阀体的外周面与座环的内周面压接而嵌入该阀体的内周面,由此确保密封性。在闭阀时,通过座环与阀体的压接,产生较大的反弹力,阀体的旋转扭矩变大。座环具有在因与上述阀体的压接而受到的拉力、和流体的吸力的作用下而从阀主体剥离开的倾向。为了防止座环从阀主体剥离开,提出了下述的结构:将座环的两侧面嵌合于阀主体的周侧面,同时以所需的压缩量将座环的外周面安装于阀主体的内周面,从而发挥弹性紧固力。另外,在日本专利第3188680号公报中提出了下述的结构:在座环的外周面中央处设置有突条,嵌合于阀主体的内周面中央部的凹槽,防止座环的移动。但是,在任意一个结构中,座环一般牢固地安装于阀主体内周面而不产生移动,在闭阀时,阀体与座环的内周面接触时的座环的弹性反力增加,阀体的旋转扭矩变大,阀的开闭动作变得困难。
另外,以可自由旋转的方式轴支承阀体的阀杆通过阀杆轴支承部而被轴支承,同时延伸到阀主体的直径方向的外方,在其中一个阀杆的外端连接有致动器,可被旋转驱动。相对于此,另一个阀杆由安装于阀杆轴支承部的外端的盖体密封而被轴密封。在日本专利公开2002-181203号公报中公开了上述轴密封装置的一个实例。在该公报中公开的轴密封装置,是将衬套插入于阀主体的阀杆轴支承部与阀杆之间,需要在该衬套和阀杆轴支承部以及阀杆之间配置密封圈进行密封,密封结构复杂,并且必须通过螺钉将密封阀杆轴支承部的外端的盖体紧固,操作花费时间,不方便。
此外,在以可自由旋转的方式轴支承阀体的一个阀杆上连接致动器,可对该阀杆旋转驱动。作为该致动器,一般广泛地采用手动齿轮式致动器,该致动器是在齿轮箱内装配有蜗轮和蜗杆啮合的蜗杆机构,阀杆与蜗轮连接,手动操纵盘与蜗杆连接,通过手动而旋转驱动阀体,例如在日本专利3090420号公报中公开了该致动器。该公报中公开的现有公知的手动齿轮式致动器的齿轮箱通常为铝压铸件等的金属成型件,为了对组装于内部的蜗轮进行润滑而密封有润滑剂的同时,整合阀体在全开、全闭的位置,使蜗轮停止于90度旋转范围用的止动件通过螺纹方式构成,从而可调整止动件的位置。但是,近年来为了有效地利用建筑物,在地下等处不设置机械室内,而增加配置在进行通常的勤务工作的室内的情况,由于润滑脂从齿轮箱泄漏,产生室内地面、墙面污染的问题。另外,调整螺栓的使用,在使结构复杂的同时,还产生在外面结露的问题。
发明的公开
本发明的第一课题在于通过较容易的加工而精度良好地将由金属和合成树脂这样的不同种类材料构成的阀主体和阀轴筒部接合,可发挥足以抵抗扭转应力的强度,同时通过更简单的结构防止阀主体和阀轴筒部的脱出。
本发明的第二课题在于通过足够大的弹性紧固力将座环安装于阀主体内周面上,而稳定地安装座环,同时可减少阀体的旋转扭矩。
另外,本发明的第三课题在于可通过简单的结构,确实实现以可自由旋转的方式轴支承阀体的阀杆的轴密封。
此外,本发明的第四课题在于解决手动齿轮式致动器中出现的润滑脂的泄漏、结露的发生、或结构复杂等的问题。
本发明涉及一种蝶形阀,在贯穿设置了圆筒状的流路的阀主体内安装有由弹性密封件构成的座环,可自由旋转地轴支承着与该座环接触、分离的圆板状的阀体,在阀主体的直径方向上形成有阀杆轴支承部,轴支承着阀杆,该阀杆轴支承着上述阀体,同时在其中一个阀杆的外端连接有致动器,驱动旋转阀体,其特征在于,阀轴筒部由与上述阀主体不同的材料形成,该阀轴筒部轴支承着该其中一个阀杆的延伸到外方的部分,并与上述阀杆轴支承部接合,该阀轴筒部和上述阀杆轴支承部的相接合的端部形成为相互嵌合的方筒状的凹部和突部,在两者的嵌合面上形成有相互嵌合的嵌合突条和嵌合槽,同时在两者的嵌合部分敲入设置有连接销,连接成防脱出状态。最好,阀主体由铝压铸件成型而成,阀轴筒部由具有隔热性的合成树脂、铁铸件、或与阀主体不同的金属材料成型而成。另外,承受来自致动器的扭转应力,突部的角部所压接的凹部的内面角部以大的厚度形成,嵌合突条和嵌合槽位于接近该厚度大的角部。
此外,相对于阀主体内周面的座环的压缩量在座环的中央部分小,在其两侧部大,通过两侧部的弹性紧固力将座环保持在阀主体内周面上,同时允许阀体所压接的座环的中央部伴随阀体稍稍移动,减小阀体的移动扭矩。最好,在座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小。此外,阀主体的内周面中央部向内侧突出而形成卡合凸部,该卡合凸部所卡入的凹槽沿座环外周面的周围形成,通过卡合凸部和凹槽的卡合而保持座环。还有,在座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小。
进一步,在另一阀杆上插附有一端封闭的筒状的衬套,该衬套的内端压接于座环而进行阀杆的轴密封,同时通过敲入设置于阀杆轴支承部的销而以防脱出状态支承着衬套的外端。最好,密封圈介于衬套和阀杆轴支承部之间,从而将两者之间密封。最好,在衬套的外端形成有用于取出衬套的持握部。
此外,致动器由在内部组装有通过手动而驱动的蜗轮机构的上下2个齿轮箱的接合体构成,上下2个齿轮箱均由合成树脂的成型件形成,在内部一体地形成有限制蜗轮机构的旋转范围的止动部,并且在上下齿轮箱的其中一个的接合周缘上形成有嵌合另一个周缘的上立壁,而且在该上立壁的外方沿周向设置有密封突条。
另外,本发明涉及一种蝶形阀,在贯穿设置了圆筒状的流路的阀主体内安装有由弹性密封件构成的座环,可自由旋转地轴支承着与该座环接触、分离的圆板状的阀体,在阀主体的直径方向上形成有阀杆轴支承部,轴支承着阀杆,该阀杆轴支承着上述阀体,同时在其中一个阀杆的外端连接有致动器,驱动旋转阀体,其特征在于,阀轴筒部由与上述阀主体不同的材料形成,该阀轴筒部轴支承着该其中一个阀杆的延伸到外方的部分,并与上述阀杆轴支承部接合,该阀轴筒部和上述阀杆轴支承部的相接合的端部形成为相互嵌合的方筒状的凹部和突部,在两者的嵌合面上形成有相互嵌合的嵌合突条和嵌合槽,承受来自上述致动器的扭转应力,突部的角部所压接的凹部的内面角部以大的厚度形成,嵌合突条和嵌合槽位于接近该厚度大的角部的位置,同时在两者的嵌合部分敲入设置有连接销,连接成防脱出状态,阀主体由铝压铸件成型而成,阀轴筒部由具有隔热性的合成树脂成型而成,在上述座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小,沿上述阀主体的内周面中央部的周围突出设置有向内侧突出的卡合凸部,该卡合凸部所卡入的凹槽沿座环外周面的周围形成,在凹槽的两侧部,座环压接于阀主体内周面,在轴支承阀体的另一阀杆上安装有一端封闭的筒状的衬套,将另一阀杆轴密封。
按照本发明,由不同种类的材料形成阀主体和阀轴筒部,以足以抵抗扭转应力的强度将它们接合,可确实防止扭转应力造成的破损和晃动的发生,还可确实防止从轴向脱出的情况,作为不同种类材料的阀主体和阀轴筒部的接合结构可提供极优良的蝶形阀。
另外,可通过足够大的弹性紧固力,将座环安装于阀主体内周面,可稳定地安装座环,并且可减少阀体的旋转扭矩。
此外,可通过将衬套插套于阀杆上,通过用销固定的简单的结构,实现阀杆的轴密封,容易自动地进行阀杆的轴密封。
还有,由于用合成树脂形成上下齿轮箱整体,故尺寸精度提高,可成一体地形成止动件,由于不需要螺纹式的开度调整方式,故可简化整体的结构,可降低成本。另外,通过采用具有隔热性的合成树脂,可有效地防止结露。可采用润滑性高的树脂形成无润滑脂的结构,可消除润滑脂的泄漏造成的室内地面、墙面的污染的问题,成为极有益的结构。
附图的简单说明
图1为本发明的蝶形阀的整体的外观立体图;
图2为该蝶形阀的整体的分解立体图;
图3为该蝶形阀的除了致动器以外的整体的纵向剖视图;
图4为该蝶形阀的局部剖开的阀主体的正视图;
图5为该阀主体的侧视图;
图6为该阀主体的平面图;
图7为上部衬套的立体图;
图8为该上部衬套的剖视图;
图9为下部衬套的立体图;
图10为该下部衬套的剖视图;
图11为局部剖开的座环的侧视图;
图12为该座环的不同位置的剖视图;
图13为表示座环与阀主体的安装结构的要部的放大剖视图;
图14为阀体的正视图;
图15为该阀体的平面图;
图16为阀轴筒部的正视图;
图17为该阀轴筒部的侧视图;
图18为该阀轴筒部的平面图;
图19为该阀轴筒部的底视图;
图20为致动器的分解立体图;
图21为表示上部齿轮箱的内部的视图;
图22为表示上下齿轮箱的接合部的细部的剖视图。
实施发明的最佳方式
下面对本发明的优选实施形式进行具体描述。本发明的特征在于通过金属和合成树脂那样的不同种类的材料,形成阀主体和阀轴筒部,相对于扭转应力和防脱出具有足够的强度而将两者接合。例如由铝压铸件、铸件等金属形成的阀主体,与由尼龙、ABS、PBT、PPS等的合成树脂或不同于阀主体的金属材料形成的阀轴筒部以相互嵌合的基本呈方筒状的凹部和突部相互嵌合而接合在一起。在凹部和突部的相对的嵌合面上,形成相互嵌合的嵌合槽和嵌合突条,通过嵌合槽和嵌合突条的嵌合,阀主体和阀轴筒部具有足够的精度和强度而接合在一起,可抵抗扭转应力,同时还可容易加工。
嵌合槽和嵌合突条也可为1个部位,但是,最好在形成为方筒状的凹部与突部的中心相对位置至少形成2处,获得更加确实的防旋转功能,相对于扭转应力而提高强度。通过上述嵌合槽和嵌合突条的嵌合,可实现防旋转,这样,象后述的那样,不特别要求方筒状的凹部与突部的加工精度,只要以某种程度刚好嵌合的程度的精度就足够。一般在呈方形状下将2个部件嵌合保持的情况下,必须要求嵌合面的加工精度,如果不具有足够的精度,则可能产生间隙,发生晃动,从而发生破损。但是,精度良好地加工嵌合面整体是非常困难的,特别是在不同种类材料的情况下,其困难性会进一步增加,而成本会大大增加。
本发明中,由于以良好的精度形成嵌合槽和嵌合突条,通过两者的嵌合而实现嵌合式连接,不必要求作为方筒部的凹部和突部的精度,所以与以良好的精度对方筒部的整个面进行加工的情况相比,加工容易。由于需要精度的嵌合槽与嵌合突条为沿轴向延伸的宽度尺寸较小的槽或突条,故可较容易地进行精度良好的加工。对于压铸件和树脂成形,为了从模具中取出制品而需要设置脱模角度,金属的脱模角度大于树脂的脱模角度。但是,在本发明的嵌合槽、嵌合突条这样的受到限制的特定部分,可使脱模角度为零,通过不设置脱模角度,可提高精度。另外,在树脂成形中,可仅将嵌合槽的部分局部提高精度而进行成型。另外,在压铸成型中,可通过修整加工等的后加工,仅将嵌合突条局部提高精度。
根据本发明,可以精度良好的仅加工必须要求精度的部分,通过被精度良好地加工的嵌合槽和嵌合突条的嵌合,可具有足够的强度而将由不同种类材料形成的阀主体和阀轴筒部连接,可实现足以抵抗作用于两者的接合部的扭转应力的接合。所接合的阀主体和阀轴筒部通过沿与轴向相垂直的方向敲入的连接销而结合,防止沿轴向的分离。
由于在阀主体和阀轴筒部的接合部,作用沿全闭方向最大的闭阀驱动力,故必须提高阀轴筒部的突部的角部与在全闭旋转方向上碰撞的阀主体的凹部的内面角部的强度。本发明中,增加该部分的壁厚,同时使形成于凹部的内面的嵌合突条的位置不在中央部,而使其处于稍稍接近该壁厚部的位置,使闭阀驱动力集中于一个部位。
另外,本发明的特征在于,安装于阀主体的内周面的、由弹性密封材料构成的座环,阀体所压接的中央部以小的压缩量安装于阀主体,该中央部的至少一个侧部、最好是两个侧部以较大的压缩量安装于阀主体上,使座环相对于阀主体的压缩量不同,由此,在压缩量大的侧部将座环牢固地固定于阀主体,在压缩量小的中央部,与阀体相接触而减小阀体的旋转扭矩。
在座环的外周面中央部,具有形成于阀主体内周面的卡合凸部卡入的宽度和深度的凹槽在外周面的周围形成。座环的外径在凹槽的部分(图13的A部分),不以与阀主体的内面紧密压接的尺寸形成,而以松弛的接触状态形成。另一方面,凹槽的两侧部分(图13中的B、C部分)按照与阀主体的内周面紧密压接的外径尺寸形成,以紧密的接触状态形成。由此,座环在凹槽的两侧的B、C部分,插入保持在阀主体的内周面,获得密封性能,同时在阀体所压接的山形密封部的部分(相当于A部分),伴随阀体的接触,允许座环的A部分的偏移滑动,可减轻阀体的旋转扭矩。即,使座环的压缩量在A、B、C的部分不同,由此,可同时实现相反的扭矩的降低和密封力的保持。另外,在压缩量小的中央部,沿周向设置于座环的外周面的凹槽与沿周向设置于阀主体的中央部的卡合凸部卡合,通过突部与凹槽的卡合,对座环的移动进行限制,通过流体的吸力以及与阀体的接触,防止座环从阀主体剥离开。在座环的内周面,形成向内径方向突出的山形的阀座部,阀体的外周面压接着落于该山形阀座部,实现阀的封闭。该山形的阀座部,在与沿直径方向贯穿座环的阀轴孔相垂直的位置,其宽度最大,伴随向阀杆孔的不断靠近,该宽度逐渐减小,在阀杆孔的凸起部周缘,该宽度最小。由此,可使与阀体的接触压力在座环的全内周面基本均等,可使密封力均匀,可防止密封泄漏造成的流体的泄漏。
在座环的内周面与外周侧面之间,形成斜面,斜面与外周侧面之间形成的角度和斜面的宽度在与阀轴垂直的位置最大,在阀轴位置最小。从斜面的宽度和角度最大的与阀轴垂直的位置,到最小的阀轴位置,以对应于余弦曲线的曲面保持连续。通过在座环的内周面与外周侧面之间形成斜面,在阀体的微小开度下,阀体前端与座环内周面之间的间隙非常大,故可在微小开度下,减小在阀轴垂直位置为最大的节流孔侧的吸引力,可尽可能地减小座环的吸引量,可防止座环的剥离、损伤。
另外,本发明的特征在于对通过阀杆以可自由旋转的方式轴支承于阀主体内的阀杆进行轴密封的结构。阀杆轴支承部向阀主体的直径方向的外方延伸,阀杆轴支承于该阀杆轴支承部。其中一个阀杆贯穿连续于阀杆轴支承部的阀轴筒部,与安装于阀轴筒部的外端的希望的致动器连接,进行旋转驱动。另一阀杆为游动侧的阀杆,位于阀杆轴支承部内,下端封闭的筒状的衬套从外端呈盖状安装,该衬套的开放的内端嵌入到座环而进行轴密封。在封闭的外端,通过敲入设置于阀杆轴支承部的销以防脱出状态进行保持,保持轴密封状态。在衬套的外面,安装有密封圈,对衬套与阀杆轴支承部之间进行密封。通过该轴密封结构,可通过将衬套外套于阀杆上,借助由销固定的简单的结构,实现阀杆的轴密封。由此,容易自动地实现阀杆的轴密封。
另外,本发明的特征在于对通过阀杆以可自由旋转的方式轴支承于阀主体内的阀杆进行轴密封的结构。阀杆轴支承部向阀主体的直径方向的外方延伸,阀杆轴支承于该阀杆轴支承部。其中一个阀杆贯穿连续于阀杆轴支承部的阀轴筒部,与安装于阀轴筒部的外端的希望的致动器连接,进行旋转驱动。另一阀杆为游动侧的阀杆,位于阀杆轴支承部内,下端封闭的筒状的衬套从外端呈盖状安装,该衬套的开放的内端嵌入到座环而进行轴密封。在封闭的外端,通过敲入设置于阀杆轴支承部的销以防脱出状态进行保持,保持轴密封状态。在衬套的外面,安装有密封圈,对衬套与阀杆轴支承部之间进行密封。通过该轴密封结构,可通过将衬套外套于阀杆上,借助由销固定的简单的结构,实现阀杆的轴密封。由此,容易自动地实现阀杆的轴密封。
实施例
参照图1、图2,附图标记1为贯穿设置了圆筒形状的流路101的铝压铸件制成的阀主体,在该阀主体的内部可装卸地安装有由橡胶等弹性密封件构成的座环2,设定流路101的实际的直径。附图标记3为在该座环2内由阀杆4可旋转地轴支承着的圆板状的阀体,通过阀体的旋转,使外周面与座环2的内周面接触、分离,从而实现上述流路的开闭。阀杆4可自由旋转地轴支承于从阀主体1向直径方向外方延伸出的阀杆轴支承部102、103上。该阀杆的一端侧401从阀杆轴支承部102通过阀轴筒部5而向外方伸出较长尺寸,在该外端连接有驱动旋转阀杆的致动器6。另外,该致动器6不限于图示的手动齿轮方式,可采用杠杆式、电动式、气缸式等各种机构的致动器。
阀主体1如前述那样,作为铝压铸件成型、或铸件成型件而被提供,座环为橡胶等的弹性密封件的硫化成型件。阀体3为与阀主体1相同的铝压铸件或铸件成型件、或者压力加工件。阀杆4为圆杆的切削成型件或拉拔制品。阀轴筒部5为尼龙、ABS、PBT、PPS等的合成树脂成型件。此外,致动器的上下齿轮箱601、602、蜗轮603、蜗杆604和操纵盘605由与阀轴筒部相同的合成树脂成型。另外,蜗轮603、蜗杆604和操纵盘605不必一定由合成树脂制成。
参照图3~图6,由铝压铸件制成的阀主体1,在其内部贯穿设置有圆筒状的流路101,阀杆轴支承部102、103从外周面向直径方向外方延伸出。在阀主体的内周面的中央部,围绕着内周面形成具有内周面的基本一半的宽度的卡合凸部104。该卡合凸部104,在安装后述的座环2时,可使对座环2的压缩量不同于该卡合凸部的两侧部,由此,如后所述,减轻了阀体3的旋转扭矩。
阀杆轴支承部102、103,如图4~图6所示,形成有从内侧向外侧贯穿的阀杆孔108,阀轴筒部5连接于上部阀杆轴支承部102上。在该上部阀杆轴支承部102的上端,如图4~图6所示,凹设有凹部105,其可与形成于阀轴筒部5的下部的突部501嵌合。在凹部105相对的内周壁面上,突出设置有嵌合突条106。该嵌合突条106与嵌合槽503嵌合,该嵌合槽503形成于突出设置在后述的阀轴筒部5的下部的突部的外周面上,与嵌合槽503相同,不设置脱模角度,可精确地进行嵌合突条和嵌合槽的嵌合。另外,为了提高在阀完全闭合时因为与阀轴筒部5的突部的角部的碰撞而施加了最大荷载的凹部105的内面角部107的强度,增加该部分的壁厚。另外,上述嵌合突条106的位置不设置于中央处,而稍稍接近该壁厚的角部107而设置。由此,可集中承受闭阀驱动力,可提高强度。
下端与阀体3连接的上部阀杆401具有所需的长度,穿过上部阀杆轴支承部102和阀轴筒部5而向上方延伸出,通过与上端连接的致动器6而被驱动旋转。在上部阀杆轴支承部102内,上部阀杆401插入贯穿上部衬套403。参照图7、图8,上部衬套403由上下贯穿的较短的筒体形成,在外周面上形成有槽408,该槽408用于插入将其与上部阀杆轴支承部102的内周面之间密封的密封圈406。另外,在上部衬套403的上端内面也插有密封圈409,将其与上部阀杆之间密封。此外,在上部阀杆401的中途形成有用于卡入被两分割的压板411的槽410(参照图2),该压板411与上部阀杆轴支承部102的凹部105的内底面螺纹紧固,由此,防止阀杆401的脱出。
在下部阀杆轴支承部103上,从下方插入较短的下部阀杆402,与阀体3连接,同时短筒状的下部衬套404外套于下部阀杆402上,其底面通过从横向敲入的固定销405而被轴支承为防拔状态。如图9、图10所示,下部衬套404由顶面开放、底面关闭的短筒体构成,在下部阀杆402上,从下方呈盖状外套该下部阀杆402,其上端嵌入座环2而轴密封。在衬套的外周面上形成有安装密封圈406的槽408,将该外周面与下部阀杆轴支承部103的内周面之间密封。在封闭的底面上,突出设置有方柱状的持握部407,使用钳子、扳子等希望的持握机构可容易将衬套取出。另外,由于下部衬套404的底面是封闭的,故防止流体向外部泄漏,同时可通过密封圈的密封,有效地防止流体向衬套外周的泄漏和从外部侵入。另外,仅仅通过将衬套外套于下部阀杆上而敲入固定销405,就可将衬套404的开放端与座环密接,实现下部阀杆的轴密封,容易自动地实现下部阀杆的轴密封。
参照图11、图12,座环2由橡胶等的弹性密封件构成,并硫化成型。在座环2的内周面上形成有向内径方向突出的山形的阀座部201,阀体的外周面压接着落于该山形阀座部201上,实现阀的封闭。山形阀座部201在与沿直径方向贯穿座环2的阀杆孔202相垂直的位置处其宽度最大,伴随接近于阀杆孔202而宽度逐渐减小,在阀杆孔的突起部周缘处最小。由此,可在座环的整个内周面上使与阀体3的接触压力基本均等,可使密封力均匀,防止密封泄漏造成的流体的泄漏。
在座环2的内周面和外周侧面之间,形成有斜面203。该斜面203和外周侧面之间的夹角和斜面的宽度在与阀轴相垂直的位置处最大,在阀轴位置处最小。另外,通过沿余弦曲线的曲面,连接从斜面的宽度和角度最大的与阀轴垂直的位置到最小的阀轴位置。由于通过在座环2的内周面和外周侧面之间形成斜面203而在阀体的微小打开程度下,阀体前端与座环内周面之间的间隙足够宽,故可在微小打开程度下减少在阀轴垂直位置成为最大的节流孔(オリフイス)侧的吸力,可尽可能地减少座环2的吸引量,可防止座环的剥离和损伤。另外,上述座环的结构在专利第3188680号公报中详细公开。
在座环2的外周面中央部,在外周面的周围形成凹槽204。该凹槽204具有形成于上述阀主体内周面的卡合凸部104卡入的宽度和深度。座环2的外径不按照在凹槽204的部分(图13的A部分)与阀主体的内面紧密压接的尺寸形成,而按照松弛的接触状态形成。另一方面,凹槽的两侧部分(图13中的B、C部分)按照与阀主体的内面紧密压接的外径尺寸形成,形成为紧密接触状态。由此,座环2在凹槽的两侧的B、C部分,插入保持于阀主体1的内周面而获得密封性能,同时在阀体3所压接的山形阀座部的部分(相当于A部分),伴随着阀体的接触,允许座环的A部分错动,可减轻阀体3的旋转扭矩。即,座环2的压缩量在A、B、C的部分是不同的,由此,可同时实现相抵触的扭矩的降低和密封力的保持。
由于座环2在A部分处于松弛接触状态,而在B、C部分以足够大的压缩率安装于阀主体1的内周面上而紧密附着,故可在B、C部分将座环牢固地安装于阀主体上,防止因流体压力,座环从阀主体剥离开、或者破损的情况。另外,阀体压接、实现密封的A部分不与阀主体内周面紧密压接,允许在与阀体3接触时伴随阀体移动,其结果是,阀体的旋转扭矩变小,可防止阀体的不必要的压缩,可仅将密封所必要的压缩作用于橡胶上,因此座环可以是压缩率较小的制品,可防止橡胶性能变差。因此,座环反而可采用硅橡胶那样的、抗裂强度较小的材料。
参照图14、图15,阀体3的基本形状呈圆板状,如图15所示,其是形成有向着外周缘厚度逐渐减少的倾斜表面,同时在连接上下的阀杆孔301的凸起部的状态下,形成沿轴向穿过阀体表面的中心的纵向肋302。另外,在阀体的喷嘴侧和节流孔侧表面,形成沿与阀杆方向垂直的方向基本并行地延伸的3个横向肋303、304、305。各横向肋303、304、305距阀体表面具有一定的高度,通过该肋对流过阀体表面附近的流体的方向进行控制。
即,中间的横向肋304位于管内的最大流速部分,将最大流速等分,并且使该流速加快。设置于中央肋的上下的横向肋303、305朝向中央的横向肋倾斜,使管壁附近的低速区域的流体朝向中央肋方向,在被引入通过中央肋而加速的流速的状态下使其速度增加。相对于流体,上下阀杆孔301的凸起部成为流路阻力,与凸起部碰撞的流体在突起部的次级侧产生旋涡,使流体阻力进一步增加。相对于此,上述3个横向肋对在凸起部的次级侧产生的旋涡,产生整流效果,减少旋涡的发生。其结果是,3个横向肋具有如下效果:在阀体附近将管内流速分断,进行整流,通过肋部所具有的流向控制,对管壁的流体阻力、阀体表面的流体阻力进行补偿,减小阀整体的流体阻力。
参照图2和图16~19,阀轴筒部5为基本呈方筒状的筒体,其由尼龙成形,具有所需的长度,上述上部阀杆401贯穿于其内部并向上方延伸出。在阀轴筒部5的下部形成有突部501,该突部501与形成于上述阀主体1的上部阀杆轴支承部102上的凹部105嵌合,在上部形成放置支承致动器6的下部齿轮箱601的支承板部502。在突部501的外周面凹设有嵌合槽503,该嵌合槽503具有与凹部105的内周面形状相对应的外周面形状,可进行嵌合,同时嵌入形成于凹部105的相对的内面上的嵌合突条。该嵌合槽503与嵌合突条106的位置对齐,形成于从中心稍稍偏离的位置,在阀轴筒部的中心,沿上下贯穿有阀杆孔504。此外,在未形成有突部501的嵌合槽503的面上,形成有敲入连接销505用的销孔506。在支承板部502的4个角部,开设有螺栓插孔507。
阀主体1和阀轴筒部5的接合,首先,将嵌合突条106卡入嵌合槽503中,同时使阀轴筒部5下部的突部501嵌合到上部阀杆轴支承部102的凹部105。接着,从横向将连接销505敲入上部阀杆轴支承部102和阀轴筒部5,将两者接合。对于上部阀杆轴支承部102和阀轴筒部5,伴随凹部105和突部501的方筒状的嵌合、嵌合突条106与嵌合槽503的精密位置、尺寸和形状的精确的嵌合、以及连接销的敲入的作用,可确实防止由致动器6产生的扭转应力和轴向脱出,可实现极牢固的、稳定的接合。
象上述那样,凹部105和突部501只要实现方形状的嵌合即可,不必要求接合面整体的方形状的精密的嵌合,精密的加工仅针对嵌合突条106和嵌合槽503而进行,所以需要加工精度的部分少,整体加工容易,可降低成本。另外,由于通过敲入连接销,可防止轴向脱出,故伴随用于防止上述扭转应力的连接结构的作用,可使由金属和合成树脂那样的不同种类的材料构成的阀主体和阀轴筒部牢固稳定地接合。其结果是,通过铝压铸件等的较容易成形的金属加工,制作具有复杂结构的阀主体,由隔热性材料制作阀轴筒部,容易形成将两者接合、防止结露的蝶形阀结构。
参照图2和图20~22,在致动器6中,在将下部齿轮箱601和上部齿轮箱602接合而形成的齿轮箱内,设置有可自由旋转地轴支承着的蜗轮603、和该蜗轮啮合的蜗杆604。在该蜗轮603上在防转的状态下连接上述上部阀杆401的上端,在蜗杆604上连接操纵轴606。在操纵轴606的外端安装有操纵盘605。上下齿轮箱,在内部组装有蜗轮、蜗杆,安置在上述阀轴筒部5的上部的支承板部502上,通过所插入的螺栓、螺母紧固。附图标记607是开度指示板,该开度指示板成一体地立设于蜗轮603上,从上部齿轮箱向上方突出,显示阀体的开度。
上下齿轮箱601、602均由例如尼龙、ABS、PBT、PPS等的合成树脂成形。如图21所示,在上部齿轮箱602的内部,成一体地形成有止动件610,该止动件610使蜗轮603停止于旋转角度为90°的全开位置和全闭位置。另外,如图22所示,在下部齿轮箱601的上部周缘,沿周向形成有嵌合上部齿轮箱的上立壁608。另外,在该上立壁608的外方,按照适当间距,同样沿周向突出设置有密封突条609。由于上立壁608的存在,可容易并且确实地进行上下齿轮箱的组合,并且密封突条609与上部齿轮箱的底面接触,在通过螺栓、螺母紧固时嵌入该底面而获得密封性。另外,在密封件介于两者之间的情况下,密封突条压缩该密封件,可获得确实的密封。
由于上下齿轮箱整体由合成树脂成型,故尺寸精度提高,可成一体地形成开度止动件606。其结果是,由于不必要求过去那样的、具有螺纹式的开度调整机构的止动件,故可简化整体的结构,可降低成本。另外,通过采用具有隔热性的合成树脂,可有效地防止结露。此外,采用润滑性较高的树脂形成无润滑脂的结构也是容易的。从最近的这种蝶形阀设置于室内的状况来看,在齿轮箱中密封润滑脂,可消除润滑脂泄漏造成的室内地面和壁面的污染的问题,成为极有益的结构。
Claims (13)
1.一种蝶形阀,在贯穿设置了圆筒状的流路的阀主体内安装有由弹性密封件构成的座环,可自由旋转地轴支承着与该座环接触、分离的圆板状的阀体,在阀主体的直径方向上形成有阀杆轴支承部,轴支承着阀杆,该阀杆轴支承着上述阀体,同时在其中一个阀杆的外端连接有致动器,驱动旋转阀体,其特征在于,阀轴筒部由与上述阀主体不同的材料形成,该阀轴筒部轴支承着该其中一个阀杆的延伸到外方的部分,并与上述阀杆轴支承部接合,该阀轴筒部和上述阀杆轴支承部的相接合的端部形成为相互嵌合的方筒状的凹部和突部,在两者的嵌合面上形成有相互嵌合的嵌合突条和嵌合槽,同时在两者的嵌合部分敲入设置有连接销,连接成防脱出状态。
2.根据权利要求1所述的蝶形阀,其特征在于,相对于阀主体内周面的座环的压缩量在座环的中央部分小,在其两侧部大,通过两侧部的弹性紧固力将座环保持在阀主体内周面上,同时允许阀体所压接的座环的中央部伴随阀体稍稍移动,减小阀体的移动扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的蝶形阀,其特征在于,在另一阀杆上插附有一端封闭的筒状的衬套,该衬套的内端压接于座环而进行阀杆的轴密封,同时通过敲入设置于阀杆轴支承部的销而以防脱出状态支承着衬套的外端。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的蝶形阀,其特征在于,致动器由在内部组装有通过手动而驱动的蜗轮机构的上下2个齿轮箱的接合体构成,上下2个齿轮箱均由合成树脂的成型件形成,在内部一体地形成有限制蜗轮机构的旋转范围的止动部,并且在上下齿轮箱的其中一个的接合周缘上形成有嵌合另一个周缘的上立壁,而且在该上立壁的外方沿周向设置有密封突条。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的蝶形阀,其特征在于,阀主体由铝压铸件成型而成,阀轴筒部由具有隔热性的合成树脂成型而成。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的蝶形阀,其特征在于,阀轴筒部由铁铸件、或与阀主体不同的金属材料成型而成。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的蝶形阀,其特征在于,承受来自致动器的扭转应力,突部的角部所压接的凹部的内面角部以大的厚度形成,嵌合突条和嵌合槽位于接近该厚度大的角部的位置。
8.根据权利要求2所述的蝶形阀,其特征在于,在座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小。
9.根据权利要求2或8所述的蝶形阀,其特征在于,阀主体的内周面中央部向内侧突出而形成卡合凸部,该卡合凸部所卡入的凹槽沿座环外周面的周围形成,通过卡合凸部和凹槽的卡合而保持座环。
10.根据权利要求2、8或9所述的蝶形阀,其特征在于,在座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小。
11.根据权利要求3所述的蝶形阀,其特征在于,在衬套和阀杆轴支承部之间设置有密封圈,将两者之间密封。
12.根据权利要求3或11所述的蝶形阀,其特征在于,在衬套的外端,形成用于取出衬套的持握部。
13.一种蝶形阀,在贯穿设置了圆筒状的流路的阀主体内安装有由弹性密封件构成的座环,可自由旋转地轴支承着与该座环接触、分离的圆板状的阀体,在阀主体的直径方向上形成有阀杆轴支承部,轴支承着阀杆,该阀杆轴支承着上述阀体,同时在其中一个阀杆的外端连接有致动器,驱动旋转阀体,其特征在于,阀轴筒部由与上述阀主体不同的材料形成,该阀轴筒部轴支承着该其中一个阀杆的延伸到外方的部分,并与上述阀杆轴支承部接合,该阀轴筒部和上述阀杆轴支承部的相接合的端部形成为相互嵌合的方筒状的凹部和突部,在两者的嵌合面上形成有相互嵌合的嵌合突条和嵌合槽,承受来自上述致动器的扭转应力,突部的角部所压接的凹部的内面角部以大的厚度形成,嵌合突条和嵌合槽位于接近该厚度大的角部的位置,同时在两者的嵌合部分敲入设置有连接销,连接成防脱出状态,阀主体由铝压铸件成型而成,阀轴筒部由具有隔热性的合成树脂成型而成,在上述座环的内周面和外周侧面之间形成有斜面,该斜面与外周侧面形成的角度和宽度在阀轴垂直位置最大,在阀轴位置最小,沿上述阀主体的内周面中央部的周围突出设置有向内侧突出的卡合凸部,该卡合凸部所卡入的凹槽沿座环外周面的周围形成,在凹槽的两侧部,座环压接于阀主体内周面,在轴支承阀体的另一阀杆上安装有一端封闭的筒状的衬套,将另一阀杆轴密封。
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