專利名稱：蝶形閥的閥體的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種打開、關閉流體流過的管路的蝶形閥的閥體。
背景技術：
過去，已知各種用于打開關閉、控制流體流過的管路的蝶形閥。蝶形閥是在圓筒狀的閥主體內可自由旋轉地軸支撐著圓板狀的閥體，該閥體的旋轉軸延伸出閥主體之外并連接到操作機構(actuator)上而被驅動旋轉的。閥體在全開狀態下位于閥主體的中央部而與管路方向平行，成為減小流路面積的主要因素并對流體產生阻力。作為對流體起作用的閥體的阻力因素，除了由于閥體厚度所造成的流路面積減小之外，還要考慮到由閥體的圓周端面部和凸臺部所形成的階梯部產生的卡曼旋渦(カルマン渦)所造成的流體阻力。
作為閥體的形狀，如圖7～9所示，已知有下述形狀，即，閥體1以平板作為基礎形狀并在其外表面上具有用于提高強度的加厚部2，并使凸臺部3加粗。若從減小流體阻力的目的出發，平板的厚度越薄則越有利，但是為了在關閉壓力流體時防止為反抗運動著的流體的推力而產生的變形，必須要有一定的厚度。因而，為了加強圖1的閥體強度，實用新型登記第2523948號公報中公開了在凸臺部上安裝加強板的結構。流體壓力作用于閥體的整個受壓面積，其推力在閥體中央部在X軸、Y軸方向上等分地作用，在這種公知的閥體中，存在相對于作用在X軸上的應力的加強不夠，而實際上對于作用在Y軸方向的力則不能發揮任何效果的問題。
另外，在閥體的外圓周邊部的形狀上想辦法，實公平4-29164號公報中公開了這樣的結構，即在閥體外圓周邊部與座環(seat ring)接觸時，在一定開度以下使閥體和座環同時接觸。但是，在這種結構中，閥體外圓周邊部形成厚壁，使重量增加，同時，閥體中央部的強度變得不足。
專利文獻1實用新型登記第2523948號公報專利文獻2實公平4-29164號公報
發明內容
本發明的目的在于提供一種蝶形閥的閥體，使閥全開時的流量系數不會減小，而減小在全開和中間開度時的流體阻力，同時使閥體的重量更輕。
為了解決上述課題，本發明所采用的方案，其特征是，在圓板狀的閥體Y軸方向上下向外隆起地設置閥桿孔用凸臺部，在該閥體的噴嘴側表面和孔側背面上形成沿X軸方向延伸的規定高度的多個橫肋。
本發明的特征還在于，利用縱肋連接上下閥桿孔用凸臺部，以該縱肋為起點形成橫肋，其特征還在于，在多個橫肋中，位于中央的橫肋與X軸平行設置，在該位于中央的橫肋的上下方的橫肋以角度θ向中央的橫肋方向傾斜而設置。
其特征還在于，橫肋的高度向著閥體周邊以角度β減小而形成坡度，其特征還在于，在閥體的表面上，以Y軸為頂點相對于X軸具有傾斜角為α的傾斜。
圖1是根據本發明的閥體的立體圖；圖2是根據本發明的閥體的正視圖；圖3是根據本發明的閥體的側視圖；圖4是圖2中的IV-IV剖視圖；圖5是閥體的平面圖；圖6是圖2中的VI-VI剖視圖；圖7是過去公知的閥體的正視圖；圖8是過去公知的閥體的中央縱向剖視圖；圖9是過去公知的閥體的平面圖；圖10是對根據本發明的閥體和現有的閥體的壓差進行對比的曲線圖；圖11是對根據本發明的閥體和現有的閥體的流量進行對比的曲線圖；圖12是對根據本發明的閥體和現有的閥體的Cv值進行對比的曲線圖。
其中，附圖標記說明如下10、閥體
11、上部閥桿孔12、下部閥桿孔13、上部閥桿孔用凸臺部14、下部閥桿孔用凸臺部15、縱肋16、橫肋17、橫肋具體實施方式
下面，詳細說明本發明的優選實施例。本發明的特征是，在作為閥體的閥軸方向的Y軸方向上下向外隆起地設置閥桿孔用凸臺部，分別地，在閥體的噴嘴側表面上設置從凸臺部向次級側方向延伸的多個橫肋，以及在閥體的孔側背面上設置從以Y軸為中心旋轉180°的凸臺部向初級側方向延伸的多個橫肋，利用肋提高閥體的強度、減小閥體的厚度，以減輕閥的重量，同時，可以減少流體阻力并增加流量，進而，減少噴嘴側和孔側的流速差并抑制在閥體上承載的失衡轉矩。
在Y軸方向上下配置的凸臺部，由縱肋連接起來，同時，噴嘴側表面和孔側背面的橫肋是這樣配置的，即以縱肋為起點中央部的橫肋沿X軸方向配置，位于中央部的橫肋的上下的橫肋與中央部的橫肋平行或以角度θ接近的方式配置。進而，橫肋優選相對于閥體的厚度方向中心平面具有角度為β的傾斜角。另外，構成閥體的圓形板，其表面以Y軸為頂點相對于X軸形成傾斜角為α的傾斜面，在Y軸上設置閥桿孔用凸臺部和橫肋。
實施例參照圖1～圖6，10是中心形蝶形閥的閥體，以圓板形狀為基礎，如圖6所示，以Y軸為中心相對于X軸具有角度為α的傾斜表面。在Y軸的上下設置用于形成上下閥桿孔11、12的上下閥桿孔用凸臺部13、14，利用縱肋15將兩個凸臺部連接起來。另外，在本說明書中，Y軸稱為作為閥體旋轉中心軸的閥軸，X軸稱為在閥體中心處與Y軸正交的軸，Z軸稱為與X軸正交、且通過與Y軸平行的閥體的平面中心的軸。
在閥體10的噴嘴側表面上，形成多個橫肋16a、16b、16c。橫肋從閥體表面起具有一定高度，以前述縱肋15為起點，向次級側方向與X軸大致平行地延伸，從閥體表面附近流過的流體，其方向受到橫肋的控制。在圖示的實施例中，形成三根橫肋，中央的橫肋16b沿著X軸延伸，其上下的橫肋16a、6c具有這樣的傾斜，即相對于X軸以角度θ逐漸靠近中央的橫肋16b。另外，各橫肋的表面以相對于X軸具有角度β的傾斜角并且朝向次級側的高度降低的方式形成。
另外，在閥體的孔側背面上，在以閥軸Y為中心旋轉180°的狀態下與前述噴嘴側表面同樣，形成以縱肋15為起點向初級側方向延伸的多個橫肋17a、17b、17c。橫肋17在圖示的實施例中形成為三根。孔側背面的橫肋17，與噴嘴側表面的橫肋一樣，按照這樣的方式配置，即橫肋的高度以角度θ傾斜、逐漸減小，同時，上下橫肋17a、17c以角度β靠近中央的橫肋。
另外，閥體的表面、背面，是以在閉閥時面對初級側的面為表面，面對次級側的面為背面，噴嘴側是指在閥體開閥時向次級側旋轉的閥體的半個部分(在圖1中為右半側)，孔側是指向初級側方向旋轉的閥體的半個部分(在圖1中為左半側)。
通過使噴嘴側表面的三個橫肋16具有一定高度，利用這些橫肋16控制從閥體表面附近流過的流體的方向。中央的橫肋16b，位于管內的最大流速部分處并且將最大流速一分為二，并且使其流速加速。由于在中央的橫肋16b的上下配置的橫肋16a、16c向著中央的橫肋16b傾斜，所以使管壁附近的低速區域的流體朝向中央的橫肋16b，在被引入由該橫肋16b加速的流速的狀態下，使其速度增加。相對于流體，上下閥桿孔用凸臺部13、14成為流路阻力，與凸臺部碰撞的流體在凸臺的次級側產生渦流，進一步增加流體阻力。與此相對，三根橫肋16相對于在凸臺部的次級側產生的渦流起到整流的效果，減少了渦流的產生。結果，本發明的橫肋，在閥體附近將管內的流速切斷、整流，利用肋部所具有的流動方向控制，將對管壁的流體阻力、閥體表面的流體阻力進行補充，具有減少閥的整體流體阻力的效果。
在僅由平板構成閥體的情況下，可以通過計算求出必要的壁厚，閥體中心部產生的應力最高，有必要采用與該應力相應的壁厚。在本發明中，通過盡可能加長上下閥桿孔用凸臺部13、14的長度，從而增加了凸臺部的截面系數，起到減少閥體中央部的壁厚的作用。縱肋15的存在可以增強凸臺部的作用。另外，閥體的表面和背面的三根橫肋具有可以確保Y軸方向上的強度的功能，起到減小平板的壁厚的作用。通過配置上下閥桿孔用凸臺部13、14、縱肋15、橫肋16、17，可以實現高強度且最輕的閥體。
通過設置肋，減少了蝶形閥全開時的流路面積。這意味著閥自身的流體阻力增加，從而，增加了全開時的閥的阻力。但是，閥全開時的流體阻力，不僅是閥體的投影面積，而且由于在位于設置在閥體中的凸臺部和圓板的外周前端部的階梯的尾流部產生的卡曼旋渦，產生了比投影面積還大的流體阻力。本發明的閥體，由于橫肋等的存在，雖然使投影面積自身與沒有肋的閥體相比增加了，但是，設置在凸臺部的橫肋起到了前述的整流效果，增加了管中央部的流量，因而，可以與由于肋而增加投影面積所造成的不利影響相抵。
蝶形閥一般是通過右旋轉來關閉的，在配管內的流體流動著的情況下，從閥軸側(Y軸上)觀察，在圖1中，左側位于初級側，右側位于次級側。隨著流速的增加，迫使閥體左側離開初級側，因而，流體阻力增大，該部分的流速下降(孔的效果)。相反，閥體的右側，因為在次級側，所以初級側沒有阻力，利用閥體自身的傾斜(開度)使流速加速(噴嘴的效果)。結果，在孔側和噴嘴側，流速不同，在閥體孔側的次級側產生真空區，成為失衡轉矩的原因。在本發明中，閥體右側在孔側配置在次級側上，在噴嘴側配置在初級側上，因而，利用橫肋對孔側的尾流向管中央的方向整流，在噴嘴側，橫肋作為阻力使其流入速度減小。結果，與沒有肋的閥體相比，本發明的閥體具有減少孔側和噴嘴側的流速差的作用，可以減少失衡轉矩。
在表1和圖10、11、12中表示對在本發明中的閥體和現有技術的閥體的壓差、流量以及Cv值進行對比的結果。另外，圖7～9表示現有閥體。
采用本發明，可以使閥體的基礎圓板的壁厚薄至極限，減輕閥體整體重量而實現輕量化。另外，管內的流速分布為，在管中央部速度最快，隨著接近管壁，由于與管壁的摩擦而下降，但是利用橫肋和角度為θ的傾斜，將管壁部分的的低速流體吸引到管中央部的高速流體中使其加速，減少了整體的流體阻力，可以增加流量。進而，可以抑制失衡轉矩的產生。
權利要求
1.一種蝶形閥的閥體，其特征在于，在圓板狀的閥體Y軸方向上下向外隆起地設置閥桿孔用凸臺部，在該閥體的噴嘴側表面和孔側背面上形成沿X軸方向延伸的規定高度的多個橫肋。
2.如權利要求1所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，利用縱肋連接上下閥桿孔用凸臺部，以該縱肋為起點形成橫肋。
3.如權利要求1或2所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，在多個橫肋中，位于中央的橫肋與X軸平行設置，在該位于中央的橫肋的上下方的橫肋以角度θ向中央的橫肋方向傾斜而設置。
4.如權利要求1或2所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，橫肋的高度向著閥體周邊以角度β減小而形成坡度。
5.如權利要求3所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，橫肋的高度向著閥體周邊以角度β減小而形成坡度。
6.如權利要求1或2或5所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，在閥體的表面上，以Y軸為頂點相對于X軸具有傾斜角為α的傾斜。
7.如權利要求3所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，在閥體的表面上，以Y軸為頂點相對于X軸具有傾斜角為α的傾斜。
8.如權利要求4所述的蝶形閥的閥體，其特征在于，在閥體的表面上，以Y軸為頂點相對于X軸具有傾斜角為α的傾斜。
全文摘要
本發明涉及一種蝶形閥的閥體，使閥全開時的流量系數不會減小，而減小在全開和中間開度時的流體阻力，同時使閥體的重量更輕；本發明的特征是，在圓板狀的閥體Y軸方向上下向外隆起地設置閥桿孔用凸臺部，在該閥體的噴嘴側表面和孔側背面上形成沿X軸方向延伸的規定高度的多個橫肋。
文檔編號F16K1/22GK1519496SQ0314932
公開日2004年8月11日 申請日期2003年6月26日 優先權日2003年2月5日
發明者龜沢二郎, 龜 二郎 申請人:株式會社巴技術研究所