專利名稱：一種閥錐體,閥及閥的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥錐體，閥和制造閥錐體的方法。
背景技術(shù)：
在錐體閥的各種閥型中，是用閥錐體與閥座配合而控制流動的。這樣的閥錐體可設(shè)計成各種方式。
DE-1062507公開了一種閥錐體，其第1端與閥桿連接，而第2端布置成與閥座配合。當閥關(guān)閉時，錐體由閥桿壓靠在閥座上并密封(壓力封閉)。
錐體形成一個在軸向延伸的徑向穿通的V形槽。錐體在軸向打開和關(guān)閉，并且徑向由閥桿控制。
采用這種閥設(shè)計，僅僅在一個非常小的限定范圍內(nèi)可以獲得好的控制性。此外，錐形體引起靠近關(guān)閉位置的流量變化大，故對于小流量控制性不好。
由于一方面借助于閥桿另一方面由離開閥座的軸向距離實現(xiàn)錐體的軸向引導(dǎo)，在流體流過閥時，錐體產(chǎn)生并傳送振動，其自身會導(dǎo)致高噪聲以及閥被磨損。
DE1816002公開了一種帶有凹槽的不對稱魚嘴形閥錐體，凹槽穿過錐體的端部從一側(cè)軸向延伸到另一側(cè)。凹槽在不同的側(cè)部遍布不同的距離，并且凹槽相應(yīng)端部在圓周方向窄，在徑向深。
后一種錐體因其不對稱對成角度設(shè)置敏感，并且工作中承受不均勻負載，從而引起閥過早磨損。
上述兩種閥錐體均具有形狀復(fù)雜的缺點，從而意味著閥錐體的制造復(fù)雜和成本高。復(fù)雜的形狀也導(dǎo)致錐體難以計算和加工成規(guī)定的尺寸。
此外，上述兩種閥錐體確定為壓力閉合，在閥關(guān)閉時，閥桿承受彎曲應(yīng)力。閥壓靠閥座越緊，所生成的彎曲應(yīng)力越大。這將導(dǎo)致閥桿逐漸彎曲，在這種情況下，錐體會偏心地置位于閥座上，并引起不均勻的磨損。
EP-0457132公開了一種閥錐體，具有三角形截面和不同長度的V形軸向槽。閥錐體打算用于控制流質(zhì)食品的流動以及由所謂的壓力閉合方式工作。
該錐體僅僅在一個非常有限的范圍內(nèi)具有好的控制性。不允許大量的流體流過三角槽。
來自USA,Illinois,Burr Ridge,Hansen Technologies Corporation的信息資料公開了一種閥，具有一個V形門和4個限定一個冠部的V形凹槽。在冠的下部，凹槽即具有相當大的徑向深度。閥桿與冠的開口端連接，與上述相反，錐體用于拉式關(guān)閉。與本發(fā)明相關(guān)的拉式關(guān)閉意味著在閥被關(guān)閉時，閥錐體受如閥桿等驅(qū)動器的與壓力閉合相反作用在關(guān)閉位置方向上的拉力作用。
這種結(jié)構(gòu)的形體復(fù)雜，難于計算和制造成本高。這種設(shè)計只能以很難的機加工獲得。模鑄成型這樣的閥錐體存在幾個缺點。由于必須用昂貴的工具生產(chǎn)造價會很高。此外，以這樣的方法生產(chǎn)誤差散布范圍很大。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是提供一種對上述現(xiàn)有技術(shù)改進的閥錐體。
本發(fā)明特定的目的是提供一種閥錐體，它在寬范圍內(nèi)具有好的控制性，同時對于非常小的流量可獲得特別好的精確控制性。
本發(fā)明專門目的是提供一種制造簡單、成本低的閥錐體。
本發(fā)明的另一目的是提供一種閥錐休，其功能受制造誤差的影響非常小。發(fā)明內(nèi)容按照本發(fā)明，上述的和其他目的將在下面的權(quán)利要求1,15和17的一種閥錐體，一種閥和一種閥錐體的制造方法中更加明確。
在閥錐體的錐體的一個較佳實施例中，在垂直于錐體的截面內(nèi)具有一條朝著凹槽連續(xù)中凹的邊界線，因為在凹槽的整個斷面獲得連續(xù)的流體分布，使得尺寸簡化成為可能。此外，由于不存在尖的邊緣，可用簡單方式進行去除加工就能產(chǎn)生凹槽。
在一個較佳實施例中，因為緊靠近凹槽截面面積逐漸減小的凹槽端部位置處該凹槽部分寬度大于其深度，確保了所述截面面積的均勻變化。結(jié)果，對于小流量能夠?qū)崿F(xiàn)非常細微的控制。
綜合起來，這兩個特點基本上改進了閥錐體的控制性，同時，可以用簡單的方式制造，可有相當大的容許誤差，又能維持好的控制性。
本發(fā)明的閥錐體的設(shè)計可通過借助于本發(fā)明方法有效地獲得在單一軸向銑削運動中產(chǎn)生徑向凹槽，與以前所使用的這種閥的制造方法相比，上述方法意味著制造極其簡單。此外，在該制造方法中，銑削運動的精度要求很低，但最終的閥錐體仍保有好的控制性。另外，使去除材料處于最小程度所獲得的閥錐體仍然在非常寬的范圍內(nèi)具有好的控制性。
按照本發(fā)明的一個實施例，閥錐體包括2個到5個軸向凹槽，使流體及作用在錐體上的徑向力獲得均勻分布。最好是凹槽具有同樣長度并且沿著錐體圓周等角分布。這將在控制期間保證圍繞著錐體的對稱流動和對稱力作用在錐體上。
凹槽數(shù)量為4個特別好，實踐發(fā)現(xiàn)它可導(dǎo)致凹槽沿其長度的深度和寬度之間的有利關(guān)系。
按照本發(fā)明的另一實施例，所述的連續(xù)中凹邊界線是以圓形方式中凹的，最好是橢圓形。邊界線越圓，凹槽截面獲得的流體分布越均勻。
按照一個特定的最佳實施例，橢圓邊界線為圓周緣部分的形式。結(jié)合本發(fā)明，圓形被認為是橢圓形的極端狀況。該形狀在用銑削制造錐體上凹槽時是非常有利的，因為凹槽的形狀相應(yīng)于指向平行于錐體縱軸線的銑刀部分。因此，在制造過程中，銑刀不必在圓周方向移動，只作軸向和徑向移動。
在一個專門實施例中，所述圓形段的半徑范圍為0.25-0.75R1,R1是錐體的半徑。這些半徑數(shù)值中，實踐證明具有非常好的控制性。圓形段區(qū)域的半徑范圍為0.50-0.64R1能夠獲得極佳結(jié)果。
按照本發(fā)明的另外實施例，閥錐體適于由所謂的拉式關(guān)閉操作，此時如閥桿的驅(qū)動器從凹槽開始延伸的閥錐體的端部伸出，與拉式關(guān)閉的閥比較，驅(qū)動器的作用得到改進以及閥的整體性作用得以改進，同時，磨損減小，閥中部件的使用壽命增加。
在本發(fā)明的一個實施例中，錐體適于被徑向引導(dǎo)在閥座上，此時，在凹槽開始延伸的閥錐體端部處的凹槽由具有徑向?qū)挾炔糠种芟驀@。這將形成一個冠部，在閥處于其最大打開狀態(tài)時，借助于該冠部，實現(xiàn)所述的控制。在端部圍繞凹槽部分的徑向?qū)挾韧瑯釉陂y處于完全打開時保證錐體在徑向具有好的強度。
按照進一步的特定較佳實施例，凹槽具有一個沿著縱軸的平面內(nèi)的縱向區(qū)域，其中，朝向凹槽的錐體邊界線基本上連續(xù)彎曲，最好是凸形彎曲。連續(xù)彎曲確保流體沿著整個凹槽均勻流動。此外，所述邊界線的凸形彎曲確保寬范圍的良好控制性能，以及對于小流量具有特別好的控制性能。
按照本發(fā)明的一個方面，包括一種閥，具有與閥座配合的本發(fā)明的閥錐體。在閥的一個較佳實施例中，閥錐體的徑向引導(dǎo)是通過閥錐體的柱面和與閥座配合并面對閥錐體縱軸線的表面之間實現(xiàn)的。這將確保閥在負載提升區(qū)域中的均勻引導(dǎo)。該實施例有效地結(jié)合拉式關(guān)閉布置的控制桿。
正如下面的描述，通過將各種實施例相互結(jié)合或與本發(fā)明實施例的其他特點結(jié)合將是有利的。
附圖簡介下面，將參照附圖更詳細地說明本發(fā)明，附示了一種非限定的實施例，其中，

圖1示出本發(fā)明的一個最佳實施例的閥錐體的透視圖，圖2示出圖1閥錐體的剖視圖，圖3示出圖2閥錐體的縱剖視圖，圖4示意地示出本發(fā)明的一個實施例的閥的局部剖視圖。
實施例圖1示出本發(fā)明的、用于閥中的閥錐體。該閥錐體包括柱體1，最好是圓柱體，它沿著縱軸線A延伸。柱體1最好由金屬制成，其柱面5具有4個軸向凹槽。凹槽均勻等角度地圍繞著圓周分布。圍繞每個凹槽3延伸的外凸線4構(gòu)成相應(yīng)凹槽3與柱面5之間的界限。凹槽3在第1端部位置和第2端部位置14之間延伸，其中，第1端部位置位于柱體1的第1上端10處，而第2端部位置14位于柱體第1端部10和柱體的相對的第2端部11之間。在垂直于縱軸線A的剖面中，凹槽3的徑向深度為d，寬度為b，并且其截面是從靠近第1端部10的最大值朝向第2端部位置14逐漸減小。
在柱體1的第2下端部11形成一個環(huán)形臺肩，它適于靠著閥座密封。在關(guān)閉閥時，臺肩有助于限定一個端部位置。
由于閥錐體的形狀，閥錐體的柱面5適于構(gòu)成閥座的導(dǎo)向面。在柱體1的第1端部10，凹槽3由徑向部分8周向圍繞。結(jié)果，形成引導(dǎo)冠部，柱面5伸展在其外側(cè)以錐體最大打開狀態(tài)引導(dǎo)錐體。
中心孔9軸向穿過柱體1用于接受閥桿。閥桿可布置在閥錐體的一個隨意方向上，這對于使閥錐體適用不同類型的閥將是非常有利的。然而，最好在凹槽3處于其最深處即靠近引導(dǎo)冠部，閥桿布置成突出于柱體1的端部10，以進行所謂的拉式關(guān)閉。
圖2示出垂直于縱軸線A的閥錐體的柱體1的剖視圖。在該剖面中，柱體1形成一個邊界線12，它朝著每個凹槽3連續(xù)中凹，即邊界線12在任意點均不凸出。最好是，邊界線以圓形方式中凹，即它不具有明顯的臺階。
在圖示實施例中，邊界線12是橢圓形的，特別是具有恒定半徑R2的圓形。本發(fā)明中推薦各半徑比為，R2至少為0.25R1,R1是閥錐體的柱體1的半徑，最好是至少為0.5R1。另外，邊界線12的較佳半徑最大為0.75R1，最佳半徑最好為0.64R1。
正如圖2所示，凹槽3的寬度b大于深度d。在圖示實施例中R1與R2的比值中，考慮到寬度b大于凹槽3最淺處深度d。僅僅在凹槽深度的三分之一處深度d＞0.5b。
圖3示出閥錐體的柱體沿著縱軸線A平面中的縱剖視圖。從圖中可見，柱體1的邊界線13朝著凹槽是連續(xù)的、最好是凸狀彎曲。在第2端部位置14處的彎曲半徑相當大，最好是可為直線。隨著離端部位置14距離增加，彎曲半徑減小。
圖4示意地示出帶有上述類型的閥錐體的閥的最佳實施例。閥包括閥殼20和其中穿入閥桿21的密封套22。閥殼包含作為節(jié)流裝置的閥錐體，該閥錐體固定到閥桿21的一端，該閥錐體是上述類型的閥錐體。閥座23位于閥殼20的中心。閥錐體的柱面5通過與內(nèi)柱面的配合而在閥座中導(dǎo)向。示出閥以拉式關(guān)閉操作。在閥關(guān)閉位置，環(huán)形臺肩靠接在閥座的配合面上。本發(fā)明的閥錐既在閥座又在密封套中引導(dǎo)的閥錐體的組合，以及具有拉式關(guān)閉閥的操作方式將使閥具有非常好的控制特性和長的工作壽命，低的制造成本。
按照本發(fā)明的閥錐體的制造方法中，通過在柱形坯上進行軸向銑削形成凹槽。在該方法中，使用的是圓形加工銑刀，最好是空心端銑刀。
按照本發(fā)明的較佳方法，柱形坯固定后，空心端銑刀從柱形坯的第1端開始進行切削加工。然后，旋轉(zhuǎn)銑刀在柱形坯上軸向向前移動，同時沿著柱形坯縱軸的延長線向外直線移動。已發(fā)現(xiàn)該加工方向可以快速和簡單地進行銑加工。
在制造閥錐體的一個較佳方法中，在銑削加工期間，銑刀軸線基本上平行于柱形坯的縱軸線。已發(fā)現(xiàn)這將導(dǎo)致凹槽具有令人滿意的形狀。
各凹槽是在一次軸向-徑向銑削運動中形成的。結(jié)果，凹槽的形狀可以由銑刀的直徑，銑刀的角度和軸向運動與徑向運動比值加以控制。
閥錐體的制造方法中借助于編程銑刀能夠有利地進行。
按照本發(fā)明的閥錐體和閥適于控制各種流體。本申請?zhí)貏e適用的領(lǐng)域是控制流體，尤其是控制水流，例如供熱廠的水流。
最后，應(yīng)當指出本發(fā)明并不限于上述實施例，在所附上的權(quán)利要求書保護的本發(fā)明的精神范圍內(nèi)可作出各種變更。
本發(fā)明的閥錐體可由鑄造制成，代替金屬坯的加工。對于各種應(yīng)用，也能夠由例如通過注射成型的塑料制成本發(fā)明的閥錐體。
例如，通過橫向加工銑刀如端銑或可軸向和橫向操作的組合銑刀形成適用的凹槽。
此外，使用略微成角度的空心端銑刀和/或橫向加工銑刀，通過在與上述較佳方法中相對方向上的加工可以形成凹槽。
權(quán)利要求書(修改)1．一種閥錐體，包括一個沿著縱軸線(A)延伸的、具有柱面(5)和至少一個軸向延伸凹槽(3)的柱體(1)，凹槽(3)在輪廓線(4)內(nèi)、在柱體(1)的第1端(10)處的第1端部位置和第2端部位置之間延伸，所述第2端部位置位于柱體第1端和柱體相對的第2端(11)之間，在垂直于縱軸線(A)的剖面，凹槽(3)具有徑向深度(d)和寬度(b)，凹槽(3)的剖面面積從靠近所述第1端(10)的最大值朝向第2端部位置(14)是逐漸減小的，并且，在所述的垂直于縱軸線(A)的剖面中的柱體(1)具有一個朝著凹槽(3)連續(xù)中凹的邊界線(12)，其特征在于，凹槽(3)從第2端部位置(14)延伸的部分具有大于其深度的寬度。
2．按照權(quán)利要求1所述的閥錐體，其特征在于，具有2-5個軸向延伸凹槽(3)。
3．按照權(quán)利要求2所述的閥錐體，其特征在于，具有4個凹槽(3)。
4．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，柱體(1)的連續(xù)中凹的邊界線(12)以圓形方式朝著凹槽(3)中凹。
5．按照權(quán)利要求4所述的閥錐體，其特征在于，所述的中凹邊界線(12)構(gòu)成半徑為R2的圓周一部分。
6．按照權(quán)利要求5所述的閥錐體，其特征在于，柱體(1)具有一個半徑R1，半徑R2的范圍為0.25R1-0.75R1，最好是0.50R1-0.64R1。
7．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，所述的寬度(b)大于其深度(d)的部分包括軸向尺寸至少為凹槽的一半。
8．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，環(huán)形支座(2)位于柱體(1)的第2端(11)。
9．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，一個驅(qū)動器從第1端(10)伸出。
10．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，在柱體(1)的第1端(10)處的凹槽(3)由徑向部分(8)周向圍繞。
11．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，凹槽(3)的輪廓線(4)是向外凸出的。
12．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，凹槽(3)在沿著縱軸線(A)的平面具有一個縱剖面，其中，朝向凹槽(3)的柱體(1)的邊界線(13)基本上連續(xù)彎曲，最好是凸彎。
13．一種閥，包括一個與閥座配合的閥錐體，其特征在于，閥包括一個按照上述權(quán)利要求1-12任一項所述的閥錐體。
14．按照權(quán)利要求13所述的閥，其特征在于，借助閥錐體的柱面和與閥座相配并面對閥錐體縱軸線(A)的表面的配合實現(xiàn)閥錐體的徑向控制。
15．一種制造具有至少一個軸向凹槽(3)的柱形閥錐體的方法，其特征在于，步驟為生產(chǎn)一個柱形坯，通過圓形加工銑刀切削柱形坯產(chǎn)生凹槽(3)，在柱形坯的第1端(10)和靠近柱形坯相對端(11)的位置之間進行軸向加工，在加工期間徑向移動銑刀，和在單一的軸向-徑向切削運動中制造各凹槽。
16．按照權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，銑刀具有一個轉(zhuǎn)軸，在加工期間工具的軸線平行于柱形坯的縱軸線(A)固定，并且在所述的第1端朝向相對端的方向上進行切削。
17．按照權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，銑刀是一種空心端銑刀。
權(quán)利要求
1．一種閥錐體，其特征在于，包括一個沿著縱軸線(A)延伸的、具有柱面(5)和至少一個軸向延伸凹槽(3)的柱體(1)，凹槽(3)在輪廓線(4)內(nèi)、在柱體(1)的第1端部(10)處的第1端部位置和第2端部位置之間延伸，所述第2端部位置位于柱體第1端和柱體相對的第2端部(11)之間，在垂直于縱軸線(A)的剖面中凹槽(3)具有徑向深度(d)和寬度(b)，凹槽(3)的剖面面積從靠近所述第1端部(10)的最大值朝向第2端部位置(14)是逐漸減小的。
2．按照權(quán)利要求1所述的閥錐體，其特征在于，凹槽(3)從第2端部位置(14)延伸的部分具有大于其深度的寬度。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的閥錐體，其特征在于，具有2-5個軸向延伸凹槽(3)。
4．按照權(quán)利要求3所述的閥錐體，其特征在于，具有4個凹槽(3)。
5．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，在所述的垂直于縱軸線(A)的剖面中的柱體(1)具有朝著凹槽(3)連續(xù)的中凹的邊界線(12)。
6．按照權(quán)利要求5所述的閥錐體，其特征在于，柱體(1)的連續(xù)的中凹的邊界線(12)以圓形方式朝著凹槽(3)中凹。
7．按照權(quán)利要求6所述的閥錐體，其特征在于，所述的中凹邊界線(12)構(gòu)成半徑為R2的圓周一部分。
8．按照權(quán)利要求7所述的閥錐體，其特征在于，柱體(1)具有一個半徑R1，半徑R2的范圍為0.25R1-0.75R1，最好是0.50R1-0.64R1。
9．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，所述的寬度(b)大于其深度(d)的部分包括軸向尺寸至少為凹槽的一半。
10．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，環(huán)形支座(2)位于柱體(1)的第2端部(11)。
11．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，一個驅(qū)動器從第1端部(10)伸出。
12．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，在柱體(1)的第1端部(10)處的凹槽(3)由徑向部分(8)周向圍繞。
13．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，凹槽(3)的輪廓線(4)是向外凸出的。
14．按照上述任一項權(quán)利要求所述的閥錐體，其特征在于，凹槽(3)在沿著縱軸線(A)的平面具有一個縱剖面，其中，朝向凹槽(3)的柱體(1)的邊界線(13)基本上連續(xù)彎曲，最好是凸彎。
15．一種閥，包括一個與閥座配合的閥錐體，其特征在于，閥包括一個按照上述權(quán)利要求1-14任一項所述的閥錐體。
16．按照權(quán)利要求15所述的閥，其特征在于，借助閥錐體的柱面和與閥座相配并面對閥錐體縱軸線(A)的表面的配合實現(xiàn)閥錐體的徑向控制。
17．一種制造具有至少一個軸向凹槽(3)的柱形閥錐體的方法，其特征在于，步驟為生產(chǎn)一個柱形坯，通過圓形加工銑刀切削柱形坯產(chǎn)生凹槽(3)，在柱形坯的第1端部(10)和靠近柱形坯相對端部(11)的位置之間進行軸向加工，在加工期間徑向移動銑刀，和在單一軸向-徑向切削運動中制造各凹槽。
18．按照權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，銑刀具有一個轉(zhuǎn)軸，在加工期間工具的軸線平行于柱形坯的縱軸線(A)固定，并且在所述的第1端部朝向相對端的方向上進行切削。
19．按照權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，銑刀是一種空心端銑刀。
全文摘要
一種閥錐體包括沿縱軸線延伸的柱體。柱體有帶至少一個軸向延伸凹槽的柱面。凹槽在位于柱體的第1端處的第1端部位置和第2端部位置之間的輪廓線內(nèi)延伸,其中,第2端部位置位于柱體第1端和柱體的相對的第2端之間。在垂直于其縱軸線的平面中,凹槽的截面面積從靠近所述第1端的最大值朝向第2端部位置逐漸減小。上述類型的閥錐體布置在閥中。在制造閥錐體的方法中,可以單一軸向－徑向切削運動形成徑向凹槽。
文檔編號F16K1/32GK1225162SQ9719632
公開日1999年8月4日 申請日期1997年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月11日
發(fā)明者帕特里克·克旺福德, 約納斯·瓦爾, 尼爾斯·耶爾提, 約蘭·達爾, 克里斯特·埃恩魯普 申請人:Tac股份公司