專利名稱：復(fù)合作用式蝶形閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門，其被裝設(shè)在一條流體輸送管線中，以通過(guò)一閥件相對(duì)于一閥座的復(fù)合動(dòng)作而調(diào)節(jié)和阻止流體流動(dòng)。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“流體”是一個(gè)適于各種液體和各種氣體的通用術(shù)語(yǔ)。
背景技術(shù)：
眾所周知，各式蝶形閥、閘板閥、浮球閥和球形閥一直普遍地用來(lái)調(diào)節(jié)和阻止流體流動(dòng)。
在大多數(shù)先有技術(shù)的各種閥門中，一固定于一臂桿上的閥件是依靠操縱一手柄或類似件而開(kāi)啟和關(guān)閉的。這些閥門就其本身來(lái)說(shuō)，只要它們使用在非惡劣的工作條件下是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。不過(guò)，當(dāng)先有技術(shù)中的各種閥門在惡劣工作條件下，用于處理高溫、高壓漿渣、各種腐蝕性流體或類似物時(shí)，由于它們各種結(jié)構(gòu)的局限，就會(huì)出現(xiàn)各種各樣的技術(shù)問(wèn)題。
現(xiàn)在說(shuō)明一下在先有技術(shù)的各種閥門中可能出現(xiàn)的各種技術(shù)問(wèn)題的一些實(shí)例。
(A)就蝶形閥而言，在蝶形閥處于一種完全開(kāi)放的狀態(tài)下時(shí)，由于蝶形閥施加在流體流動(dòng)上的阻力，而橫過(guò)蝶形閥的壓頭損失是較小的。蝶形閥的結(jié)構(gòu)需要閥件側(cè)移接近閥座而置靠在閥座上。(為以下說(shuō)明方便起見(jiàn)，這樣一種閥門關(guān)閉移動(dòng)的模式將稱作“滑靠”)閥件的滑靠必然伴有各密封表面的磨損，這種磨損會(huì)惡化各密封表面的緊密性。即使各密封表面制成球形表面或者采用偏心的閥件驅(qū)動(dòng)軸，也難以實(shí)現(xiàn)各密封表面之間的均勻、緊密的接觸。其次，如果某種異物在把閥件座放在閥座上時(shí)被卡在各密封表面之間，那么閥件和閥座都將受到損害。盡管做出了各種各樣的努力，比如在各密封表面上設(shè)置彈性元件，以保證得到令人滿意的緊密性。但是這些努力是一種只能彌補(bǔ)不良緊密性的治表的手段。當(dāng)使用在惡劣的工作條件下，比如需要處理高溫、高壓漿渣、各種腐蝕性流體以及類似物的條件下時(shí)，由橡膠或類似材料制成的彈性元件的耐久性是不足的。一種金屬的彈性元件必須做得結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜才能形成帶有令人滿意的彈性的彈性元件。
(B)就閘板閥而言，閥件基本上平行于閥座滑動(dòng)，以便開(kāi)啟和關(guān)閉。因而，閘板閥對(duì)流體流動(dòng)施加很大阻力，會(huì)導(dǎo)致迅速磨損，并需要設(shè)置在各密封表面上的彈性元件以確保滿意的緊密性，這必然伴有類似于蝶形閥所引起的那么問(wèn)題。
(C)就浮球閥而言，在浮球閥處于一種完全開(kāi)啟的狀態(tài)時(shí)，由于浮球閥施加在流體流動(dòng)上的阻力，橫過(guò)浮球閥的奪頭損失是較小的。不過(guò)，閥件和閥座的配接表面必須拋光成精密的球面，并需要將彈性元件設(shè)置在各密封表面上，以確保滿意的緊密性，這必然伴有類似于蝶形閥所引起的那些問(wèn)題。
(D)球形閥在材料和機(jī)加工方面較少面臨蝶形閥、閘板閥和浮球閥所面臨的那些問(wèn)題，且其能夠確保滿意的緊密性。不過(guò)，在球形閥處于一種完全開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，由于施加在流體流動(dòng)上的阻力，橫過(guò)球形閥壓頭損失是較大的。
通過(guò)實(shí)例在(A)至(D)中所討論的各種問(wèn)題，隨著閥門的尺寸增大和由于各種復(fù)雜情況的相互關(guān)聯(lián)而變得更為嚴(yán)重。因此，據(jù)信從結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，難以既實(shí)現(xiàn)在閥門完全開(kāi)啟時(shí)壓頭損失的降低，又同時(shí)實(shí)現(xiàn)各密封表面之間的均勻、緊密的接觸，而且還沒(méi)有研制開(kāi)發(fā)出任何有效的技術(shù)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高性能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的閥門，其具有簡(jiǎn)單、合理的結(jié)構(gòu)，它能夠從根本上解決那些原來(lái)未曾解決的各種技術(shù)問(wèn)題，它易于設(shè)計(jì)和制造，它能利用包括各種金屬和各種陶瓷材料在內(nèi)的各個(gè)種類的材料和經(jīng)得住高溫、高壓漿渣和各種腐蝕性流體的有害作用，以及不會(huì)在大規(guī)模生產(chǎn)中造成一些問(wèn)題。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明是通過(guò)采用一種新的技術(shù)思想，即依靠一種簡(jiǎn)單的二聯(lián)桿結(jié)構(gòu)使閥門復(fù)合關(guān)閉動(dòng)作成為可能，從而達(dá)到上述目的。這種技術(shù)思想將參照表明本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)先實(shí)施例的附

圖1而具體地預(yù)以說(shuō)明。
一種復(fù)合作用式蝶形閥共有一閥體1，其設(shè)置在包含在一流體輸送系統(tǒng)之中的管道16和17之間并與之連接。一閥蓋2和一閥座3裝設(shè)在閥體1上面。復(fù)合作用式蝶形閥在通道a和b之間(復(fù)合作用式蝶形閥的功能在于處理或是從通道a流向通道b的流體，或是從通道b流向通道a的流體)形成一條通道。一閥件4由一閥件支承軸6支承在一臂桿5上，具有一所需的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。(為了清楚地顯示設(shè)計(jì)構(gòu)思，在圖1所示的實(shí)施例中，閥件4由閥件支承軸6支承在其中部處)。臂桿5由一閥件操作軸7支承在閥體1上，此軸在臂桿5上的位置與閥件支承軸6把閥件4支承在臂桿5上的位置間隔開(kāi)一個(gè)適當(dāng)?shù)木嚯x。扭矩借助于一手柄或一電動(dòng)機(jī)施加于閥件操作軸7，以開(kāi)啟和關(guān)閉閥件4。一彈性元件9，例如一個(gè)彈簧，伸展在閥件4的一個(gè)端部4b與臂桿5的一個(gè)端部5b之間，以便把閥件4的另一個(gè)端部4a偏壓向臂桿5的另一個(gè)端部5a。閥件4和臂桿5的形狀制成可對(duì)流體流動(dòng)施加較小的阻力并具有為工作所必需的強(qiáng)度。
在復(fù)合作用式蝶形閥處于完全開(kāi)啟狀態(tài)中時(shí)，閥件4處在平行于作為例子示于圖1中的一條流體流動(dòng)流線的狀態(tài)，以致由于閥件4施加于流體流動(dòng)的阻力而使動(dòng)壓頭損失較小。在此完全開(kāi)啟狀態(tài)中，基本上相等的壓力作用在閥件支承軸6的一側(cè)的閥件的一部分的表面上和閥件支承軸6的另一側(cè)的閥件的另一部分的表面上。因而，流體對(duì)于閥件4只施加一微小力量，以試圖使閥件4圍繞閥件支承軸6轉(zhuǎn)動(dòng)。把閥件4的端部4a偏壓向臂桿5的端部5a的彈性元件9的力超過(guò)由流體施加于閥件4上的力，所以，閥件4的端部4a與臂桿5的端部5a保持接觸。
當(dāng)扭矩借助于一手柄或一電動(dòng)機(jī)或類似物沿著圖1示出的順時(shí)針?lè)较蚴┘拥介y件操作軸7上用以關(guān)閉閥動(dòng)作時(shí)，其端部4a與臂桿5的端部5a保持接觸的閥件4圍繞閥件操作軸7與臂桿5一起通過(guò)示于圖2的一個(gè)半關(guān)閉位置并靠近閥座3。隨后，閥件4的端部4b首先輕輕地抵靠在閥座3上，如圖3所示；閥件4的端部4a從臂桿5的端部5a分離開(kāi)；以及最后，閥件4的端部4a接觸并座落在閥座3上，如圖4所示。
閥件4在其座放在閥座3上時(shí)基本上垂直于閥座3的密封表面3m移動(dòng)，以致滑靠的各種有害作用得以避免。閥件4相對(duì)于閥件支承軸6的活動(dòng)自由度起到可有效地確保閥件4與密封表面3m的均勻、緊密接觸的作用。在流體從通道b流向通道a時(shí)，可以使閥件4進(jìn)一步牢靠地接觸密封表面3m，因?yàn)榱黧w的壓力也可用作一種關(guān)閉的閥的力。
前述一系列過(guò)程可以倒轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，以開(kāi)啟復(fù)合作用式蝶形閥。
示于圖1至4中的本發(fā)明的實(shí)施例3顯然無(wú)疑地和經(jīng)濟(jì)實(shí)用地解決了先有技術(shù)所未曾解決的各種問(wèn)題。觀察從示于圖3的狀態(tài)向示于圖4的狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，就會(huì)理解，復(fù)合作用式蝶形閥具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即在流體流率很低的狀態(tài)下流動(dòng)的細(xì)調(diào)是可能的。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1是符合本發(fā)明的一第一實(shí)施例的一個(gè)復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖視圖，該閥門處于基本上完全開(kāi)啟的狀態(tài)；圖2是第一實(shí)施例的復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖面圖，該閥門處于半開(kāi)啟狀態(tài)；圖3是第一實(shí)施例中的復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖視圖，該閥門處于正好在一完全關(guān)閉狀態(tài)之前的狀態(tài)中；圖4是第一實(shí)施例中的復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖視圖，該閥門處于完全關(guān)閉的狀態(tài)；圖5是符合本發(fā)明的一第二實(shí)施例的一種復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖視圖，該閥門處于正好在一完全關(guān)閉狀態(tài)之前的狀態(tài)中；圖6是符合本發(fā)明的一第三實(shí)施例的一種復(fù)合作用式蝶形閥的縱向剖視圖，該閥門處于正好在一完全關(guān)閉狀態(tài)之前的狀態(tài)之中；圖7是一有待裝入體現(xiàn)本發(fā)明的一復(fù)合作用式蝶形閥之中的閥件驅(qū)動(dòng)裝置的說(shuō)明性局部剖視圖，其中，該閥件處于一基本完全開(kāi)啟的狀態(tài)；和圖8是一種先有技術(shù)的蝶形閥實(shí)例的縱向剖視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式盡管本發(fā)明的復(fù)合作用式蝶形閥可產(chǎn)生如上所述的各種新穎的操作效應(yīng)，但通過(guò)采取符合本發(fā)明要點(diǎn)的各種結(jié)構(gòu)變化和先有技術(shù)中的各種技術(shù)，復(fù)合作用式蝶形閥是能夠滿足各種實(shí)際需要的。
比如，示于圖1至4中的復(fù)合作用式蝶形閥用于把閥件4的端部4a從側(cè)面推向臂桿5的端部5a的彈性元件9，諸如一個(gè)彈簧，其形狀、材料和位置都可以任意選擇地預(yù)以確定。閥件4可以制成使其重心移離開(kāi)一個(gè)對(duì)應(yīng)于閥門支軸承6的位置，以依靠閥件的自重產(chǎn)生一個(gè)力，使閥件4的端部4a偏壓向臂桿5的端部5a。同樣可能的是，閥件支承軸6在相對(duì)于閥件4的中部在端部4b一側(cè)的某一位置處(在流體從通道a流向通道b時(shí))或者在相對(duì)于閥件4的中部在端部4a一側(cè)的某一位置處(在流體從通道b流向通道a時(shí))支承閥件4，以便利用流體壓力來(lái)偏壓閥件4。
有可能通過(guò)將一傾斜限止件8裝接于閥體1或閥蓋2上，使得閥件4以一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的垂直移動(dòng)座放在閥座密封表面3m上面，如圖5所示，以致閥件4接觸傾斜限止件8，且在閥件4幾乎關(guān)閉時(shí)使閥件4的傾斜受到傾斜限止件8的阻止。在設(shè)有傾斜限止件8的復(fù)合作用式蝶形閥的關(guān)閉過(guò)程期間，(i)首先，隨著閥件4靠近閥座3，閥件的端部4a接觸傾斜限止件8，(ii)臂桿5的端部5a逐漸地移離閥件4的端部4a，(iii)閥件4的端部4b輕輕地接觸閥座3，以及隨后(iv)閥件4的端部4a移離傾斜限止件8并接觸閥座3，以使閥件4完美地座放在閥座3上面。
自然，最理解的是可以調(diào)整閥件4的形狀，以致由于因閥件4施加在流本流動(dòng)上的阻力，壓頭損失減小到可能的最小程度。同樣，臂桿5可以制成一種可減小壓頭損失的形狀，而閥件4與臂桿5的組合可以制成與一流線形狀相似的形狀。雖然在附圖中沒(méi)有示出，閥件支承軸6和閥件操作軸7可以設(shè)置在閥件4的兩個(gè)橫向端部處，以致軸6和7脫離開(kāi)閥門中的主要流動(dòng)通路。
先有技術(shù)中采用的、消除紊流和氣穴的各氣、液流整平突起可以形成在閥座3和閥件4上面。
閥件4的接觸表面和閥座3的密封表面3m可以是漸縮的表面，亦即，圓錐表面或內(nèi)面，以代替為圖1所示的簡(jiǎn)單平表面。閥件4的接觸表面和閥座3的密封表面3m可以制成截面形狀不是正圓形狀，諸如任選的圓形或各種矩形，以確保適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)控制特性(閥門開(kāi)度與流率比值)。
閥座3和閥件4可以分別完全由金屬制成。需要時(shí)可以裝接一個(gè)諸如O形圈的彈性元件于密封表面上。由于閥座3和閥件4不必遭受由于滑靠所造成的摩擦性磨損，則閥座3和閥件4分別可由陶瓷材料10i和10j制成，如圖6所示。從而，用于制作閥座3和閥件4的材料可以從更為廣泛的材料中選擇。
閥件支承軸6可以具有任何適當(dāng)?shù)南扔屑夹g(shù)工藝。示于圖1的復(fù)合作用式蝶形閥的閥件支承軸6以其軸線平行于閥件操作軸7的軸線而伸展的方式伸展。閥件支承軸6可以配置一萬(wàn)向接頭，以使閥件4能相對(duì)于密封表面3m在一有限的活動(dòng)范圍內(nèi)在不同方向上移動(dòng)。在兩種情況下，當(dāng)閥件4被移動(dòng)以從事關(guān)閉閥操作時(shí)，閥件4可以被保持在一正確的關(guān)閉位置上并且可以在與閥座3均勻、緊密接觸的情況下座放在閥座3上面。如果在閥件4座放在閥座3上面時(shí)偶然有某一個(gè)異物被卡持在密封表面3m與閥件4之間，閥件4相對(duì)于臂桿5的活動(dòng)自由度可保護(hù)閥件支承軸6這一重要元件。閥件操作軸7可以偏心地被支承起來(lái)，使閥件操作軸7起到一凸輪作用，以致閥件4可以以一種更為先進(jìn)的操作橫式預(yù)以操作。
為轉(zhuǎn)動(dòng)閥件操作軸7所必需的扭矩大小取決于閥件支承軸6與閥件操作軸7之間的距離；亦即，軸6與7之間的距離越短，為轉(zhuǎn)動(dòng)閥件操作軸7所必需的扭矩就越小。各種設(shè)計(jì)條件是有靈活性的并可以按照各種工作條件予以確定。在扭矩大小有要求時(shí)，一閥門操作軸14和閥件操作軸7可以由一不可逆轉(zhuǎn)的減速齒輪裝置，諸如圖7所示的包括零件11、12和13的一種蝸輪裝置聯(lián)鎖起來(lái)。
工業(yè)上的可應(yīng)用性從以上說(shuō)明顯然可見(jiàn)，本發(fā)明采用了一種基于一種新穎技術(shù)思想的簡(jiǎn)單而明了的結(jié)構(gòu)，以便強(qiáng)有力地解決先有技術(shù)中的各種閥門的各種問(wèn)題，并且采用了經(jīng)濟(jì)而易行的技術(shù)手段，以便實(shí)現(xiàn)一種新穎的復(fù)合作用式蝶形閥，可以降低由于因其閥件在處于完全開(kāi)啟狀態(tài)中施加于流體流動(dòng)的阻力而造成的壓頭損失，并且配備有一種能夠與閥座的密封表面均勻、緊密接觸地座放在閥座上面的閥件。復(fù)合作用式蝶形閥可以完全由金屬制成，可以配置由各種陶瓷材料或其他適當(dāng)材料制成的一些零件。因而，用于制作零件的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的材料是可以很容易地選定的。本發(fā)明的復(fù)合作用式蝶形閥可以裝設(shè)在工作于各種各樣工作條件下、用于處理高溫、高壓漿渣、各種腐蝕性流體以及類似物，并需要大型閥門的流體傳輸設(shè)施的各種各樣的部分處，從而，本發(fā)明在設(shè)計(jì)、制造、維修和控制閥門方面會(huì)產(chǎn)生突出的效果并具有與先有技術(shù)中的那些閥件相比非常顯著的實(shí)用效果。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合作用式蝶形閥，其可以裝設(shè)在一條流體輸送管道之中，其包括一閥體(1)；一閥座(3)；一閥件(4)，其為使閥門相對(duì)于閥座(3)開(kāi)啟和關(guān)閉操作而設(shè)置，以調(diào)節(jié)流體的流率；一臂桿(5)；一閥件支承軸(6)，它把閥件(4)支承在臂桿(5)上，以致閥件(4)能夠以一個(gè)相對(duì)于臂桿(5)的一定的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度作轉(zhuǎn)動(dòng)；以及一閥件操作軸(7)，它支承在閥體(1)上面并把臂桿(5)支承在臂桿(5)上的一個(gè)位置處，此位置不同于閥件支承軸(6)把閥件(4)支承在臂桿(5)上的那一位置；其特征在于，作用力持續(xù)地施加于閥件(4)，以致閥件(4)的一個(gè)端部(4a)被偏壓向臂桿(5)的一個(gè)端部(5a)，外部扭矩施加于閥件操作軸(7)上，以開(kāi)啟閥件(4)，移向一完全開(kāi)啟位置的閥件(4)處于平行于一通道中的流體流動(dòng)流線的狀態(tài)，以減小由于閥件(4)施加在流體流動(dòng)上的阻力而造成的壓頭損失，而且閥件(4)在移向一完全關(guān)閉位置以阻止流體流動(dòng)時(shí)處在均勻、緊密接觸閥座(3)上的一密封表面(3m)的狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的復(fù)合作用式蝶形閥，其還包括一傾斜限止件(8)，其設(shè)置在閥體(1)或一閥蓋(2)上，以致閥件(4)在一關(guān)閉過(guò)程期間與之接觸而閥件(4)的傾斜受到限止。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于新穎技術(shù)思想的高性能、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的閥門，它具有簡(jiǎn)單、合理的結(jié)構(gòu)，能夠解決這樣一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，即同時(shí)實(shí)現(xiàn)減小由于閥門施加在流體流動(dòng)上的阻力而造成的壓頭損失和閥件與閥座的均勻、緊密的接觸、這些是以前未曾解決的問(wèn)題，它易于設(shè)計(jì)和制造；能夠使用包括各種金屬和各種陶瓷材料在內(nèi)的各種類的材料；以及經(jīng)得住高溫、高壓漿渣和各種腐蝕性流體的有害作用；并且不會(huì)在大規(guī)模制作時(shí)造成一些問(wèn)題。在此閥門中，一閥件(4)由一閥件支承軸(6)支承在一臂桿(5)上，而具有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；臂桿(5)由一閥件操作軸(7)支承在一閥體(1)上，此軸在臂桿(5)上的位置與閥件支承軸(6)把閥件(4)支承在臂桿(5)上的位置間隔開(kāi)一個(gè)距離。閥件(4)的一個(gè)端部(4a)持續(xù)地偏壓向臂桿(5)的一個(gè)端部(5a)。當(dāng)閥件由于施加外部扭矩于閥件操作軸(7)而被開(kāi)啟到一完全開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，閥件(4)沿著流體流動(dòng)的流線伸展以減小由于閥件(4)施加在流體流動(dòng)上的阻力而造成的壓頭損失。閥件(4)可以與一閥座(3)的一密封表面(3m)形成均勻、緊密的接觸，以阻止流體流動(dòng)。
文檔編號(hào)F16K1/00GK1140486SQ9519156
公開(kāi)日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1995年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月9日
發(fā)明者橫田博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社橫田制作所, 橫田博