專利名稱：蝶閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使安裝在閥箱內的閥體繞閥軸轉動、以便進行閥的開啟、關閉以及流量調節(jié)的蝶閥。
(2)背景技術一般的蝶閥是使安裝在閥箱內的大致呈圓板狀的閥體圍繞從閥體的直徑方向通過的閥軸轉動，進行閥的開啟、關閉或流量調節(jié)，并在閥箱內周面上安裝由橡膠狀彈性體構成的座環(huán)。此座環(huán)在閉閥時由于閥體繞閥軸轉動使板面與流路方向正交(關閉方向)而受閥體周邊部的壓接，從而形成閥箱內周面與閥體間密封。
圖8表示該座環(huán)一例。此座環(huán)101的開放式外面?zhèn)鹊钠拭嫘纬纱笾聻楠阈苇h(huán)狀，通過其外面?zhèn)惹度腴y箱內周面的突起上而安裝于閥箱。此外，在其內周面上形成沿周面連續(xù)的、向內突出的突條102，此突條102受閥體103的周邊部的壓接，從而與閥體103間密封。
由于在閥體的周邊部朝流路半徑方向向外壓接類型的座環(huán)上，閥體周邊部接觸后直至達到規(guī)定的壓接變形量之前，閥體周邊部一面向流路半徑方向外壓接座環(huán)，一面使其表面向關閉方向滑動，因此時產生的摩擦力而使關閉閥所需的扭矩增大。
對此，在圖8所示座環(huán)101中，由于使其內周面的突條102受閥體103的周邊部在關閉方向的壓接密封，所以能將閉閥時的摩擦力限制到最小，能使閉閥所需的扭矩減少。
總之，在此座環(huán)中，通過使開狀態(tài)(X)的閥體103繞閥軸104向閉方向轉動，使閥體103移動至與突條102接觸的相接狀態(tài)(Y)，通過讓閥體103進一步向閉方向轉動達到閉狀態(tài)(Z)。從相接狀態(tài)(Y)移至閉狀態(tài)(Z)時，閥體103的周邊部在突條102的表面上滑動，但不主動地受流路半徑方向向外的壓接，從而能使閉閥時的摩擦力減少。
在閉狀態(tài)(Z)，突條102的向閉方向擠出的部分(高度H范圍)上產生使閥體103的周邊部向開方向反擠壓的反力，借此反力克服流體壓力進行密封。
由于此反力隨閥體103從相接狀態(tài)(Y)移至閉狀態(tài)(Z)時的壓接變形量(L)而增大，因而使突條102形成在周向上具有同一的剖面形狀，以致突條102的壓接變形量(L)在周向上大致為一定。從沿閥軸104的方向看此突條102時，其相接部105和突條102的軸線106成平行直線，并與閉狀態(tài)(Z)的閥體103的周邊部大致平行，因而其間隔成為壓接變形量(L)。
然而，當沿閥軸方向看時，閥體的周邊部構成通過閥軸的直線，此閥體周邊部的直線繞閥軸轉動。由于閥體周邊部的直線和構成接觸部的直線不重合，因此在閉閥時，閥體周邊部與突條不同時接觸，按照離開閥軸的距離使其接觸時刻錯開。
也即使閥體繞閥軸轉動時的閥體周邊部的移動量與在垂直相交于閥軸方向上離開閥軸的距離成比例，移動量等于壓縮變形量(L)的閥體轉動角在閥軸附近比在閥軸間中央附近的大。因而當中央附近處于接觸狀態(tài)(Y)時，在閥軸附近突條受到一定程度的壓接。
然而，即使是閥軸附近的突條處于一定程度的受壓接狀態(tài)，在閥體周邊部與中央附近的突條接觸之前也不能達到密封，因此閥體周邊部在閥軸附近接觸后至在中央附近接觸時的閥軸附近突條的壓接仍不能促成密封，從而使閉閥時的扭矩成為較大無用扭矩的主要原因。
此外，在閥體向閉方向轉動而使流量變小時，由于閥體周邊部在閥軸附近容易與突條接觸，因此在這部分上也有使座環(huán)惡化之慮。
(3)發(fā)明內容鑒于上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種可改善閉閥時密封性能和閥體周邊與座環(huán)接觸狀態(tài)從而減小扭矩的蝶閥。
為實現上述目的，本發(fā)明的蝶閥，包括一安裝在其閥箱內周面上關閉時使閥箱內周面與閥體間密封的座環(huán)，其特征在于，在所述座環(huán)流路半徑方向相互面對面形成閥桿貫通的兩個閥軸孔，在該閥軸孔周圍的輪轂部間形成沿周向連續(xù)向內突出、閉閥時在關閉方向壓接在閥體周邊部的突條，該突條與閥體周邊部接觸的接觸部構成在周向上使離開輪轂部的部分向開方向側鼓出的曲線狀，并與閥體的周邊部大致同時接觸。
若將接觸部形成使在周向上離開輪轂部的部分向開方向側鼓出的曲線狀，則與采用在周向上具有相同剖面形狀突條的場合不同，能使閥體周邊部大致同時與突條的接觸部接觸。并且，將突條在周向上作成相同剖面形狀，使其接觸部和突條軸線平行，此時，向閉方向移動的閥體周邊部首先與輪轂部附近的突條接觸，其后與離開輪轂部的部分接觸。然而，通過使離開輪轂部的部分鼓出，使閥體周邊部在周向上大致同時與突條接觸部接觸。
此外，若將突條中在閉閥時與閥體周邊部壓接而向閉方向被擠出的部分的剖面面積形成在周向上大致一樣，則在向閉方向的壓接變形量小的部分，它與閥體周邊部的緊壓高度增高，能使其密封功能在周向上大致相同。
而且，通過使突條的接觸部向開方向鼓出，從接觸狀態(tài)起至閉狀態(tài)止的突條向閉方向的壓接變形量在離開輪轂部的中央附近比輪轂部附近的大，突條與閥體周邊部緊壓，可使閥體向開方向反擠壓部分的單位面積的反力在輪轂部附近小而在中央附近大。然而，該部分緊壓高度變高，可使密封功能在周向上大致相同。
此外，將閉閥時閥體周邊部受壓接的突條的開方向側構成傾斜面，且按照在輪轂部附近的坡度大、在離開輪轂部的部分的坡度小那樣，使傾斜面的坡度在周向上變化，則能使閉閥時在閥體周邊部受壓接而向閉方向被擠出的部分的剖面面積大致相同。
為進一步說明本發(fā)明的目的、結構特點和效果，以下將結合附圖對本發(fā)明進行詳細的描述。
(4)
圖1為本發(fā)明蝶閥主視圖，圖2為圖1的A-A線剖視圖，圖3為座環(huán)的閥軸方向剖視圖，圖4為座環(huán)的垂直于閥軸方向的剖視圖，圖5為表示閥體周邊部壓接突條狀況的主要部分剖視圖，
圖6為說明輪轂部附近和輪轂部間中央附近的壓接狀態(tài)關系的圖，圖7為說明壓接面的反力與流體壓力關系的示意圖，圖8為傳統(tǒng)座環(huán)的主要部分剖面圖。
(5)具體實施方式
以下用
本發(fā)明蝶閥實施例。圖1為本發(fā)明蝶閥主視圖，圖2為沿圖1的A-A線剖視圖，圖3為沿閥軸方向的座環(huán)剖視圖，圖4為沿垂直于閥軸方向的座環(huán)剖視圖。
該蝶閥設置于可在其內流動的管子連接部，并進行流路的通斷控制和流量調節(jié)，它具備環(huán)狀閥箱1，用兩管沿其軸向(流路方向)壓夾；安裝在閥箱1內部的大致圓板狀的閥體2；可使閥體2繞閥軸3(在與流路方向垂直相交方向從閥箱1的中心通過的軸)自由轉動地支承的位于一側與另一側的閥桿3a、3b，以及安裝在閥箱1的內周面上、進行閥箱1的內周面與閥體2之間密封的座環(huán)4。
閥箱1例如可由鋼制成，在流路方向壓夾在兩管間的筒狀閥箱本體5的內周面的內側沿周向連續(xù)形成具有筒狀法蘭6的突起7。在此突起7的內周面的中央部上形成環(huán)槽，通過嵌入下文所述的座環(huán)4的止滑件19，用以限制座環(huán)4在流路方向的滑移。
在閥軸3的方向上，在閥箱1的一側及另一側向外伸出形成從外側面至突起7的內周面貫通軸孔而構成的一側及另一側軸承8a、8b以將內嵌于該軸孔的一側及另一側閥桿3a、3b支承成可自由旋轉。
在從一側軸承8a的閥箱本體5向外伸出部分內嵌入例如鋼制筒狀閥桿外殼9，且與一側軸承8a成一整體，以便將一側閥桿3a插入其內部。在閥桿外殼9的一端部固定外周法蘭10，在此外周法蘭10上安裝為防止將一側閥桿3a拔出的例如合成樹脂制件分割為二的防拔構件11以及緊固螺釘12。
此外，在閥箱本體5的周向，在一側軸承8a的兩側形成有定位片13。在定位片13上形成螺栓穿孔14，在進行管子連接時，通過使管子連接用螺栓貫通螺栓貫通孔14進行閥箱1的定位，以容易地使閥箱1位于管子間。
在另一側軸承8b的外側面，例如設置鋼制蓋板15，中間夾有橡膠狀彈性體制成的薄板16，再用螺釘17固定，這樣防止將此側閥桿3b拔出的同時，可將軸孔的外側塞住，不使流體通過軸孔向外部泄漏。
閥體2例如可為鋼制，形成直徑比閥箱1的突起7的內徑小的大致圓板狀，使其直徑方向和閥軸3相一致，被裝入閥箱1內。使閥體2繞閥軸3旋轉，通過使其板面方向與流路方向平行從而打開流路，使板面方向與流路方向垂直時關斷流路，使該板面的角度適當變化以進行流量調節(jié)。
在閥軸3的方向上，在閥體2的一側與另一側的周邊部附近形成袋狀的一側與另一側閥桿嵌合部18a、18b，通過使一側與另一側閥桿3a、3b的頂端部附近嵌入此一側與另一側閥桿嵌合部18a、18b，將閥體2支承在閥箱1內。此外，將一側閥桿嵌合部18a的孔形成大致為正方形，另一側閥桿嵌合部18b的孔形成圓形。
一側閥桿3a例如由鋼制成，形成剖面為圓形的棒狀，并嵌入一側軸承8a與閥桿外殼9內。將此一側閥桿3a的上端部附近形成剖面大致為正方形，使從閥桿外殼9伸出，其上可安裝未圖示的手柄，成為能使一側閥桿3a繞其軸(繞閥軸3)旋轉。
此外，將一側閥桿3a的另一側端部附近形成剖面大致為正方形，且使向閥箱1內伸出，與閥體2的一側閥桿嵌合部18a的大致正方形的孔相嵌合，成為通過使一側閥桿3a繞其軸線轉動，能使閥體2繞閥軸3旋轉。
在一側閥桿3a的圓形剖面部相對位于閥桿外殼9的一側端部附近的部分形成沿周向連續(xù)的槽。按照內緣部嵌入此槽內那樣，將形成有圓形孔的且分割為二的防拔出件11安裝在外周法蘭10上，從而可防止將一側閥桿3a拔出。
另一側閥桿3b例如由鋼制成，形成剖面為圓形的棒狀，將其嵌入另一側軸承8b內。此另一側閥桿3b的一側端部附近從閥箱1內伸出。嵌合于閥體2的另一側閥桿嵌合部18b的圓形孔，將閥體2支承成可圍繞閥軸3轉動。此外，用固定于另一側軸承8b外側面上的蓋板15，通過橡膠狀彈性薄板16對另一側閥桿3b的另一側端部壓住以限制其軸向移動。
座環(huán)4由橡膠狀彈性體構成，形成外側面開放，剖面大致為字形的環(huán)狀，其外緣側向內彎曲，將突起7的法蘭6夾住那樣安裝在閥箱1的內周面上。將此座環(huán)4本體的外徑構成僅能嵌于閥箱本體5的大小，其內徑比閥體2的直徑大。
在座環(huán)4的外側的中央部形成沿周向連續(xù)的止滑件19，使之嵌入在閥箱1的突起7上形成的環(huán)槽內，用以防止伴隨閥的開閉向流路方向移動。
在座環(huán)4的流路半徑方向的相互面對面位置(閥軸3貫通位置)形成使一側與另一側閥桿3a、3b貫通用的兩個閥軸孔20。在此閥軸孔20的內周面的閥軸3方向的中央附近形成沿周向連續(xù)突出的閥桿密封部21，用以進行與從閥軸孔20貫通的一側與另一側閥桿3a、3b間的密封。此外，在閥軸孔20的周圍植設環(huán)狀增強構件22。
在閥軸孔20的周圍向內突出形成使與閥軸3附近的閥體2之間密封的輪轂部23。此輪轂部23是由閥體2的一側及另一側閥桿嵌合部18a、18b的端面進行滑動的、大致呈圓形的滑動面24和從此滑動面24對座環(huán)4本體內周面上滑動的錐面部25組成的。為了使滑動面24與閥體2的一側及另一側閥桿嵌合部18a、18b的端面相互緊壓，將滑動面24形成凹狀，一側和另一側閥桿嵌合部18a、18b的端面形成凸球面狀，且使兩者的尺寸大致相同。
在一側與另一側輪轂部23間形成沿周向連續(xù)向內突出的突條26。將此突條26形成剖面形狀大致為梯形，并具有一內側的頂部27，開方向(打開閥時閥體2移動方向)側的壓接面28以及閉方向(關閥時閥體2移動方向)側的保護面29。此外，為了隨閥體2繞軸3的旋轉開啟和關閉閥，將輪轂部23間的兩根突條26形成開啟和關閉方向互呈相反方向。
頂部27由沿流路方向一定寬度的圓筒面的一部分構成，離座環(huán)4本體內周面的高度在周向不變，沿流路方向平行。為了使閥體2的周邊部能與突條26形成壓接，將成為此頂部27的圓筒內徑取得比閥體2的直徑小。為了使突條26壓接在閥體2的周邊部時，突條26全部不易變形，并將此頂部27形成從閥軸3的位置(突條軸線)至關閉方向側具有規(guī)定的寬度。
壓接面28構成從頂部27到座環(huán)4本體開方向側的內周面上滑動的傾斜面，借助閥體2的周邊部向關方向壓接。壓接面28構成向內方凸的曲面，使得在頂部27附近成為與流路方向平行，并在周向形成緩慢變化的坡度，在輪轂部23附近坡度陡，使得在輪轂部23間的中央附近坡度緩。
按照間隔壓接面28的頂端部(與座環(huán)4本體內周面的交叉部)附近的坡度變化，使其與距垂直于閥軸3方向中的閥軸3的距離成比例，在輪轂部23間的中央附近形成開方向側鼓出的曲線狀。此外，在沿閥軸3方向看時，壓接面28的頂端部附近形成使輪轂部23間的中央附近向開方向側傾斜的直線。
保護面29構成從頂部27向座環(huán)4本體的關閉方向側內周面上滑動的、具有一定坡度的傾斜面，在閥體2的周邊部壓接壓接面28時，保護突條26全部使之在關方向不產生變形。
接著，對座環(huán)的突條與閥體間的密封進行說明。圖5為表示閥體的周邊部與突條壓接狀態(tài)的主要部分的剖視圖，圖6為說明輪轂部附近和輪轂部間中央附近壓接狀態(tài)關系的示意圖，圖7為說明壓接面的反力與流體壓力關系的圖。
當開狀態(tài)(X)的閥體2繞閥軸3向閉狀態(tài)方向轉動而移至接觸狀態(tài)(Y)時，閥體2的閉方向側緣端部30與突條26的壓接面28接觸。此時，閥體2的板面相對于流路方向垂直相交方向所成的角度(θ)小，從座環(huán)4的本體內周面至閥體2的閉方向側緣端部30的向內方的高度(h)大致相等于座環(huán)4的本體內周面半徑(R1)和閥體2的半徑(R2)的差(R1-R2)。也就是說，在壓接面28上，離座環(huán)4的本體內周面的規(guī)定高度(h)的部分成為接觸部31。
接觸部31的壓接面28的坡度緩慢變化，輪轂部23間的中央附近成為向開方向側鼓出的曲線狀，閥體2的閉方向側緣端部30與壓接面28的接觸部31大致同時接觸。也就是當沿閥軸3方向看時，接觸部31成為通過閥軸3、輪轂部23間的中央附近向開方向側傾斜的直線，通過閉方向側緣端部30所成的直線在此直線上大致重合，使閥體2的閉方向側緣端部30與接觸部31大致同時接觸。
其后，當閥體2從接觸狀態(tài)(Y)轉動至閉合狀態(tài)時，沿閥軸3方向看，閥體2的周邊部形成的直線與突條26的軸線大致平行，突條26以壓接變形量(L)在閉合方向壓接閥體2的周邊部。此時，突條26的一部分向閉方向被擠出，在緊壓高度(H)范圍與閥體2的周邊部緊壓使得閥體2向開方向反擠壓，形成與閥體2間的密封。
閉合狀態(tài)(Z)時，上游側流體浸入突條26與閥體2周邊部的緊壓部，對此緊壓部擴大擠壓的同時向下游側流出。此流體壓力(P)因摩擦阻力沿緊壓面逐漸變小。此流體壓力(P)在反擠壓閥體2的突條26的單位面積的反力大小(S)下降的位置阻止流體浸入，使與閥體2的周邊部間被密封。
因此，通過使緊壓高度(H)增大，流體壓力(P)變小或者突條26的單位面積反力大小(S)增大，可阻止浸入的流體壓力(P)變大，從而提高其密封性能。
由于反擠壓閥體2的突條26的單位面積反力大小(S)隨壓接變形量(L)增大，因此，此壓接變形量(L)和緊壓高度(H)增大，使突條26的擠出部分的剖面面積(A)增大，從而提高了密封性能。此外，在突條26的擠出部分的剖面面積(A)使用壓接變形量(L)和緊壓高度(H)，作為其概算值，可用(A1)＝(L×H/2)表示。
壓接變形量(L)隨著向接觸部31的開方向鼓出而變大，緊壓高度(H)隨壓接面28的坡度變大。在此，突條26的壓接面28按照在輪轂部23附近的坡度大那樣使其坡度逐漸變化，在輪轂部23間中央附近使接觸部31向開方向側成為鼓出的形狀，在壓接變形量(L)大的應置，緊壓高度(H)變小，壓接變形量(L)小的位置，緊壓高度(H)變大。因此，剖面面積(A)在周向大致相同，其密封性能在周向大致相同。
此外，被壓接的突條26依照使閥體2的周邊部在閉方向側鼓起變形，從而與閥體2周邊部的閉方向側的面緊壓。另外，因在開方向側與閥體2間多少有些摩擦力，故閉方向側緣端部30更拉向閉方向側。在與閥體2的端面間形成微小間隙。因此，通過閥體2周邊部的閉方向側的面與突條26的緊壓，達到與閥體2間的密封。
根據上述結構，突條26在輪轂部23間的中央附近，其接觸部31形成想開方向側鼓出的形狀，在閉閥時，閥體2的周邊部大致同時與接觸31接觸。因此，直至閥體2的全部周邊部與突條26接觸所需的扭矩變小。
此外，突條26構成使得在輪轂部23附近的坡度大，在輪轂部23間的中央附近的坡度小，使其壓接面28的坡度逐漸變化，在壓接面28的坡度小的部分，其接觸部31向開方向側鼓出。因此，在閉閥時，因閥體2的周邊部被擠出的部分能使由向閥體2的周邊部的緊壓高度(H)和壓接變形量(L)決定的剖面面積(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。
本發(fā)明不限定于上述實施例形式，可在本發(fā)明范圍內作適當變化。例如，對突條26的頂部27不限于具有不變寬度，也可以按照使輪轂部23間的中央部附近向開啟方向側鼓出那樣變化。此時，不使壓接面28的坡度變化。能使閥體2的周邊部與突條26大致同時接觸。
此外，對于突條26的頂部27，不僅使離開座環(huán)4的本體內周面的高度為一定，也可使該高度變化。閉閥時，因閥體2的周邊部被壓接，向閉方向擠出部分的剖面面積在周向上大致相同即可。在此場合，不使壓接面28的坡度變化，能使其密封功能在周向上大致相同。
從以上發(fā)明的效果可知，根據本發(fā)明，通過在閥體周邊部受壓接突條的構成而使其接觸部具有向開方向側鼓出的形狀，能使閥體周邊部大致同時與突條接觸。其結果能使直至在完成閥體周邊部向突條接觸時也不發(fā)生壓接，能消除對密封無用的扭矩。此外，在閥體繞閥軸轉動，使流量變小時，使閥軸附近的閥體周邊部與突條不接觸，能使其耐久性提高。
此外，通過使壓接面上的坡度緩慢變化，使壓接變形量小的部分的緊壓高度變大，能使閉閥時壓接在閥體2的周邊部而向閉方向被擠出的部分的剖面面積在周向上大致相同，使其密封功能在周向上大致相同，使無用的壓接不發(fā)生。
當然，本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種蝶閥，包括一安裝在其閥箱內周面上關閉時使閥箱內周面與閥體間密封的座環(huán)，其特征在于，在所述座環(huán)流路半徑方向相互面對面形成閥桿貫通的兩個閥軸孔，在該閥軸孔周圍的輪轂部間形成沿周向連續(xù)向內突出、閉閥時在關閉方向壓接在閥體周邊部的突條，該突條與閥體周邊部接觸的接觸部構成在周向上使離開輪轂部的部分向開方向側鼓出的曲線狀，并與閥體的周邊部大致同時接觸。
2.根據權利要求1所述的蝶閥，其特征在于，所述突條在閉閥時與在閥體周邊部壓接而在閉方向被擠出的部分的剖面面積在周向上大致相同。
3.根據權利要求1或2所述的蝶閥，其特征在于，所述突條在閉閥時與閥體周邊部壓接的開方向側構成傾斜面，該傾斜面在周向坡度變化，使在上述輪轂部附近的坡度大，在離開輪轂部的部分坡度小。
全文摘要
本發(fā)明有關一種蝶閥，它包括一安裝在其閥箱內周面上關閉時使閥箱內周面與閥體間密封的座環(huán)，其特點是，在所述座環(huán)流路半徑方向相互面對面形成閥桿貫通的兩個閥軸孔，在該閥軸孔周圍的輪轂部間形成沿周向連續(xù)向內突出、閉閥時在關閉方向壓接在閥體周邊部的突條，該突條與閥體周邊部接觸的接觸部構成在周向上使離開輪轂部的部分向開方向側鼓出的曲線狀，并與閥體的周邊部大致同時接觸。因此本發(fā)明可改善閉閥時密封性能和閥體周邊與座環(huán)接觸狀態(tài)從而減小扭矩。
文檔編號F16K25/00GK1393650SQ02103379
公開日2003年1月29日 申請日期2002年1月31日 優(yōu)先權日2001年7月4日
發(fā)明者福地正晴 申請人:奧村工程株式會社