專利名稱：用于控制氣體壓力的蝶閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種控制氣體壓力的蝶閥，并特別是涉及一種控制航空器艙室內(nèi)氣體壓力的蝶閥。
背景技術(shù)：
蝶閥通常用于控制液態(tài)或氣態(tài)流體的流速。為此傳統(tǒng)的蝶閥包括定位在閥殼體內(nèi)以便圍繞通過軸限定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的閉合構(gòu)件。通常，閉合構(gòu)件構(gòu)造成通過軸在使得流體流過閥殼體的開啟位置和防止流體流過殼體的閉合位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)的盤。該軸通過由例如電動(dòng)馬達(dá)的外部致動(dòng)器施加的扭矩驅(qū)動(dòng)。
特別是在航空工業(yè)中，蝶閥用來控制航空器艙室內(nèi)的空氣壓力，如USA5881995披露那樣。艙室內(nèi)流通的空氣流速以及艙室內(nèi)的空氣壓力受到閉合構(gòu)件開啟位置的影響。由于空氣是可壓縮的流體，控制空氣壓力的蝶閥受到例如振、磨損和噪聲的不希望的影響。例如，空氣的高壓和高速流速在開啟位置的寬范圍上造成空氣動(dòng)力節(jié)流作用，造成閉合構(gòu)件內(nèi)不利的張力狀態(tài)。這種張力狀態(tài)可造成閉合構(gòu)件的例如裂紋的損壞。擴(kuò)張的裂紋造成閉合構(gòu)件的損壞，并由此造成閥殼體的截面區(qū)域脫開，造成壓力突然并有害的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種即使出現(xiàn)閉合構(gòu)件損壞的情況也可確保閥殼體的截面區(qū)域受到限制的蝶閥。
所述目的按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1特征的蝶閥來實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明的蝶閥包括具有縱向軸線并限定氣體沿著縱向軸線的流動(dòng)路徑的閥殼體、具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的軸和連接到軸上的閉合構(gòu)件。閉合構(gòu)件樞轉(zhuǎn)地安裝在閥殼體上以便圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線在使得氣體流過閥殼體的開啟位置和防止氣體流過閥殼體的閉合位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，閉合構(gòu)件包括相互鄰靠的第一盤和互補(bǔ)的第二盤。第一盤和第二盤相對于對稱軸線對稱布置，對稱軸線以預(yù)定傾斜角度相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線延伸。
本發(fā)明的蝶閥的顯著特征在于閉合構(gòu)件包括對稱布置并相互鄰靠的兩個(gè)盤。以此方式，即使一個(gè)盤出現(xiàn)損壞，閥殼體的截面區(qū)域也可通過另一個(gè)盤來限制。為此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)相對于對準(zhǔn)軸線的對稱配置的盤對稱構(gòu)造造成閉合構(gòu)件形成劃分的結(jié)構(gòu)，使得閉合構(gòu)件能夠相對方便地安裝，而沒有另外的緊固裝置。另外，盤對稱軸線和軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間的傾斜可以使用構(gòu)造成單件并適用于沒有間斷地將閉合構(gòu)件座置于閥殼體內(nèi)的密封元件。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，第一盤和第二盤各自包括內(nèi)表面、外表面、在內(nèi)表面和外表面之間具有第一厚度的遠(yuǎn)端以及在內(nèi)表面和外表面之間具有第二厚度的近端。以此方式，第一盤和第二盤具有大致楔形結(jié)構(gòu)，如果第一盤和第二盤在閥殼體的縱向軸線的方向的疊置，該結(jié)構(gòu)確保閉合構(gòu)件的相對薄的總體厚度。因此，可以實(shí)現(xiàn)蝶閥的緊湊結(jié)構(gòu)。
最好是，第一盤和第二盤各自包括鄰靠各自其它盤的相應(yīng)接觸表面的至少一個(gè)接觸表面。設(shè)置接觸表面確保第一和第二盤準(zhǔn)確對稱配置。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，接觸表面沿著垂直于閥殼體的縱向軸線延伸的垂直軸線從近端朝著遠(yuǎn)端延伸，覆蓋內(nèi)表面的大約10％-大約90％，優(yōu)選是大約50％。由于第一和第二盤沿著接觸表面疊置，這種接觸表面的構(gòu)造確保如果一個(gè)盤損壞，另一個(gè)盤始終覆蓋閥殼體的截面區(qū)域的大約50％-大約90％，由此可靠地防止航空器艙室不利地?fù)p失壓力。在此方面，已經(jīng)證明如果接觸表面覆蓋內(nèi)表面的大約一半，將具有另外的優(yōu)點(diǎn)。在這種情況下，如果各自其它盤損壞，每個(gè)盤足以閉合閥殼體截面區(qū)域的三分之二。此外，第一和第二盤的疊置在這種情況下一方面足以確保閉合構(gòu)件牢固地進(jìn)行安裝，另一方面確保損壞盤安全取出而不影響完整盤的功能。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，接觸表面包括平行于對稱軸線延伸的主要部分和從主要部分的上端部以第一角度延伸到內(nèi)表面的第一輔助部分。第一輔助部分增加接觸表面的延伸。由于輔助部分相對于主要部分以第一角度延伸，在第一盤和第二盤之間具有可靠形狀配合鎖定。
在第一盤和第二盤之間的形狀配合鎖定可進(jìn)一步通過另外包括第二輔助部分的接觸表面來加強(qiáng)，第二輔助部分從主要部分的下端部以第二角度延伸到外表面。由于第一盤和第二盤對稱構(gòu)造，第一角度和第二角度具有相同的范圍，但在閉合構(gòu)件的安裝狀態(tài)下相對取向。最好是，主要部分和第一輔助部分之間的第一角度和主要部分和第二輔助部分之間的第二角度兩者小于大約90°，由此使得接觸表面具有大致Z形輪廓，并確?？煽康男螤钆浜湘i定。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，主要部分沿著垂直軸線延伸。以此方式，對稱軸線和垂直軸線重合，造成軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相對于垂直軸線以傾斜角度傾斜。接觸表面的主要部分以此方式在閉合構(gòu)件的座置平面內(nèi)延伸。因此施加在第一和第二盤上以及在閥殼體內(nèi)流動(dòng)的氣體造成的力支承第一和第二盤的鄰靠配置。
按照本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例，第一盤和第二盤各自包括開口，其中這些開口對準(zhǔn)并容納軸。開口使得軸穿過閉合構(gòu)件，并由此確保閉合構(gòu)件的方便組裝和牢固安裝。
最好是，每個(gè)開口相對于接觸表面的主要部分以傾斜角度延伸。以此方式，開口的軸線與軸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線重合。
對于閉合構(gòu)件的快速和方便的組裝來說，軸最好通過形狀配合鎖定固定在開口內(nèi)。閉合構(gòu)件由此只包括第一和第二盤以及軸。不需要例如非形狀配合的連接元件或螺釘?shù)牧硗饩o固裝置來緊固閉合構(gòu)件的單個(gè)部件。但是，這不妨礙這種緊固裝置的使用，如果需要，在組裝過程中可用來臨時(shí)固定閉合構(gòu)件的單個(gè)部件。
按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，軸構(gòu)造成花鍵軸。這意味著第一和第二盤的開口的內(nèi)表面設(shè)置與花鍵軸相對應(yīng)的輪廓。以此方式，在軸和第一和第二盤之間實(shí)現(xiàn)可靠的形狀配合鎖定。
最后，按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，傾斜角度小于大約15°，最好在大約5°和大約10°之間。已經(jīng)證實(shí)具有這種傾斜角度的蝶閥可以有利地控制航空器艙室內(nèi)的氣體壓力。


結(jié)合附圖，參考以下詳細(xì)說明，將更好理解本發(fā)明的不同特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中相同的參考標(biāo)號表示相同的部件，其中圖1a是表示閉合構(gòu)件閉合位置的蝶閥的截面圖；圖1b是按照圖1a表示閉合構(gòu)件開啟位置的截面圖；圖2是表示圖1a和1b的閉合構(gòu)件的透視圖；圖3是表示與軸連接的圖2的閉合構(gòu)件的側(cè)視圖；
圖4a是按照圖3線IVa-IVa的截面圖；圖4b是按照圖3線IVb-IVb的截面圖；圖5a是按照圖3線Va-Va的截面圖；圖5b是表示圖5a中的Vb標(biāo)示的細(xì)節(jié)的放大視圖；圖6a是按照圖3的閉合構(gòu)件的側(cè)視圖；圖6b是按照圖6a的閉合構(gòu)件的截面7是按照圖6a的閉合構(gòu)件的一部分的平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1a和1b所示的蝶閥包括具有縱向軸線11并沿著縱向軸線限定空氣流出航空器艙室的流動(dòng)路徑的閥殼體10。蝶閥還包括樞轉(zhuǎn)安裝在閥殼體10內(nèi)并連接到軸20上的閉合構(gòu)件20或瓣片，軸具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21并通過例如電動(dòng)馬達(dá)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。以此方式，閉合構(gòu)件30在圖1b所示的使得空氣流過閥殼體10的開啟位置和圖1a所示的防止空氣流過閥殼體10的閉合位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)。
商用航空器裝備這種蝶閥以便控制艙室內(nèi)的空氣壓力。在航空器飛行過程中，航空器高度的變化造成環(huán)境壓力的快速變化。通常通過艙室壓力控制系統(tǒng)控制的蝶閥用來通過調(diào)節(jié)艙室空氣流出蝶閥的外流量將艙室內(nèi)的空氣壓力保持在相對舒適程度上。艙室空氣的流動(dòng)取決于閉合構(gòu)件30的位置。在閉合位置上，如圖1a所示，閉合構(gòu)件30密封地接合閥殼體10的壁13，以便關(guān)斷其中的空氣流動(dòng)。為此，閉合構(gòu)件30的周邊設(shè)置與壁13協(xié)作的密封元件36。密封元件36布置在周向凹槽35內(nèi)，如圖4a和4b清楚所示。布置在凹槽35內(nèi)的彈簧元件38施加預(yù)定預(yù)應(yīng)力到密封元件36上，由此確保閉合構(gòu)件30在閥殼體10內(nèi)緊密安裝。
閉合構(gòu)件30包括相互鄰靠的第一盤40和互補(bǔ)的第二盤50。第一盤40和第二盤50包括面對的內(nèi)表面46、56和外表面47、57。如圖2所示，外表面47和57設(shè)置加強(qiáng)肋34和限定對準(zhǔn)并容納軸20的通孔48、58的通道37。
另外，相同構(gòu)造的第一盤40和第二盤50各自包括遠(yuǎn)端41、51和近端42、52，如圖6b所示。第一和第二盤40、50的遠(yuǎn)端41、51在內(nèi)表面46、56和外表面47、57之間具有第一厚度，第一厚度大于近端42、52的內(nèi)表面46、56和外表面47、57之間的第二厚度。以此方式，第一盤40和第二盤50具有大致楔形結(jié)構(gòu)。
圖5a和6b表示第一盤40和第二盤50各自包括沿著垂直于閥殼體10的縱向軸線11延伸的垂直軸線12從近端42、52朝著遠(yuǎn)端41、51延伸的接觸表面43-45、53-55，由此覆蓋內(nèi)表面46、56的大約50％。接觸表面包括平行于對稱軸線31延伸的主要部分44、54。接觸表面還包括從主要部分44、54的上端部以第一角度α延伸到內(nèi)表面46、56的第一輔助部分43、53和從主要部分44、54的下端部以第二角度β延伸到外表面47、57的第二輔助部分45、55，如圖5a所示。第一盤40和第二盤50相對于對準(zhǔn)軸線31對稱布置，使得第一盤40的主要部分44、第一輔助部分43和第二輔助部分45鄰靠第二盤50的主要部分54、第一輔助部分53和第二輔助部分55。由于第一盤40和第二盤50的對稱結(jié)構(gòu)，主要部分44、54和第一輔助部分43、53之間的第一角度α和主要部分44、54和第二輔助部分45、55之間的第二角度β是相同的范圍。最好是，第一角度α和第二角度β都小于90°，由此，使得接觸表面43-45、53-55具有大致Z形輪廓。接觸表面43-45、53-55的這種輪廓確保第一盤40和第二盤50之間的可靠的形狀配合鎖定。
閉合構(gòu)件30的穩(wěn)定性進(jìn)一步通過軸20和第一盤40和第二盤50之間的形狀配合鎖定來增加。如圖3-7所示，軸20構(gòu)造成具有花鍵的花鍵軸，花鍵與通孔48、58中的相應(yīng)凹口接合?；旧喜恍枰獙⒌谝槐P40連接到第二盤50上的另外緊固裝置。但是，如圖2-5a所示，加強(qiáng)肋34設(shè)置容納螺釘44的孔口32。最好由例如鋁的輕金屬制成的這些螺釘44只用來在將軸20引入通孔48、58之前臨時(shí)固定和對準(zhǔn)第一和第二盤40、50。在閉合件30組裝之后，只需要螺釘44閉合孔口32，由此避免噪音的產(chǎn)生。
特別是圖5a-6b表示出對稱軸線31相對于軸20的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21以預(yù)定傾斜角度γ延伸。傾斜角度γ通常小于大約15°，在圖5a-6b所示的優(yōu)選實(shí)施例中是大約8°。通孔48、58的軸線與轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21重合，并且因此同樣以傾斜角度γ相對于對稱軸線31傾斜。對稱軸線31和轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21之間的傾斜造成閉合構(gòu)件31的固有穩(wěn)定性。這種固有穩(wěn)定性通過主要部分44、54在閉合構(gòu)件30的座置平面內(nèi)的配置來加強(qiáng)。這意味著主要部分44、54沿著垂直于縱向軸線11的垂直軸線12延伸。由此，轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21相對于垂直軸線12以傾斜角度γ延伸，如圖3所示。為此，通道37逐漸露出外表面47、57，如圖4a、4b所示。由于接觸表面的主要部分44、54在閉合構(gòu)件30的座置平面內(nèi)延伸，施加在第一和第二盤40、40上并由流過閥殼體10的空氣造成的力支承第一和第二盤40、40的鄰靠配置。
由于閉合構(gòu)件30的部件數(shù)量受到限制，以上所述蝶閥的優(yōu)點(diǎn)在于便于組裝。另外，對于第一和第二盤40、40和軸20的形狀配合鎖定來說，閉合構(gòu)件30具有自穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。最后但非最不重要，如果出現(xiàn)閉合構(gòu)件30損壞，蝶閥確保閥殼體10的截面區(qū)域受到限制。其原因在于由于第一和第二盤40、40相對于對稱軸線31的對稱配置造成的閉合構(gòu)件30的劃分結(jié)構(gòu)。
參考標(biāo)號列表閥殼體10、縱向軸線11、垂直軸線12、壁13、花鍵軸20、轉(zhuǎn)動(dòng)軸線21、閉合構(gòu)件30、對稱軸線31、孔口32、螺釘44、加強(qiáng)肋34、周向凹槽35、密封元件36、通道37、彈簧元件38、第一盤40、遠(yuǎn)端41、近端42、第一輔助部分43、主要部分44、第二輔助部分45、內(nèi)表面46、外部分47、通孔48、第二盤50、遠(yuǎn)端51、近端52、第一輔助部分53、主要部分54、第二輔助部分55、內(nèi)表面56、外部分57、通孔58、第一角度α、第二角度β、傾斜角度γ。
權(quán)利要求
1.一種特別在航天器艙室內(nèi)控制氣體壓力的蝶閥，包括具有縱向軸線(11)并沿著縱向軸線(11)限定氣體流動(dòng)路徑的閥殼體(10)；具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)的軸(20)；以及連接到軸(20)上的閉合構(gòu)件(30)，閉合構(gòu)件(30)樞轉(zhuǎn)地安裝在閥殼體(10)上以便圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)在使得氣體流過閥殼體(10)的開啟位置和防止氣體流過閥殼體(10)的閉合位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于閉合構(gòu)件(30)包括相互鄰靠的第一盤(40)和互補(bǔ)的第二盤(50)，其中第一盤(40)和第二盤(50)相對于對稱軸線(31)對稱布置，對稱軸線相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)以預(yù)定傾斜角度(γ)延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的蝶閥，其特征在于，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括內(nèi)表面(46、56)、外表面(47、57)、在內(nèi)表面(46、56)和外表面(47、57)之間具有第一厚度的遠(yuǎn)端(41、51)和在內(nèi)表面(46、56)和外表面(47、57)之間具有第二厚度的近端(42、52)，第一厚度大于第二厚度。
3.如權(quán)利要求2所述的蝶閥，其特征在于，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括與各自其它盤(40、50)的相應(yīng)接觸表面(53、54、55；43、44、45)鄰靠的至少一個(gè)接觸表面(43、44、45；53、54、55)。
4.如權(quán)利要求3所述的蝶閥，其特征在于，接觸表面(43、44、45；53、54、55)沿著垂直于閥殼體(10)的縱向軸線(11)的垂直軸線(12)從近端(42、52)朝著遠(yuǎn)端(41、51)延伸，覆蓋內(nèi)表面(46、56)的大約10％到大約90％，優(yōu)選大約50％。
5.如權(quán)利要求3或4所述的蝶閥，其特征在于，接觸表面包括平行于對稱軸線(31)延伸的主要部分(44、54)和以第一角度(α)從主要部分(44、54)的上端部延伸到內(nèi)表面(46、56)的第一輔助部分(43、53)。
6.如權(quán)利要求5所述的蝶閥，其特征在于，接觸表面包括以第二角度(β)從主要部分(44、54)的下端部延伸到外表面(47、57)的第二輔助部分(45、55)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的蝶閥，其特征在于，主要部分(44、54)和第一輔助部分(43、53)之間的第一角度(α)小于大約90°。
8.如權(quán)利要求6或7所述的蝶閥，其特征在于，主要部分(44、54)和第二輔助部分(45、55)之間的第二角度(β)小于大約90°。
9.如權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的蝶閥，其特征在于，主要部分(44、54)沿著垂直軸線(12)延伸。
10.如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的蝶閥，其特征在于，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括開口(48、58)，開口(48、58)對準(zhǔn)并容納軸(20)。
11.如權(quán)利要求10所述的蝶閥，其特征在于，開口(48、58)相對于接觸表面的主要部分(44、54)以傾斜角度(γ)延伸。
12.如權(quán)利要求10或11所述的蝶閥，其特征在于，軸(20)通過形狀配合鎖定固定在開口(48、58)內(nèi)。
13.如權(quán)利要求12所述的蝶閥，其特征在于，軸構(gòu)造成花鍵軸(20)。
14.如權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的蝶閥，其特征在于，傾斜角度(γ)小于大約15°，最好在大約5°和大約10°之間。
全文摘要
一種特別在航天器艙室內(nèi)控制氣體壓力的蝶閥，包括具有縱向軸線(11)并沿著縱向軸線(11)限定氣體流動(dòng)路徑的閥殼體(10)；具有轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)的軸(20)；以及連接到軸(20)上的閉合構(gòu)件(30)，閉合構(gòu)件(30)樞轉(zhuǎn)地安裝在閥殼體(10)上以便圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)在使得氣體流過閥殼體(10)的開啟位置和防止氣體流過閥殼體(10)的閉合位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)；閉合構(gòu)件(30)包括相互鄰靠的第一盤(40)和互補(bǔ)的第二盤(50)，其中第一盤(40)和第二盤(50)相對于對稱軸線(31)對稱布置，對稱軸線相對于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(21)以預(yù)定傾斜角度(γ)延伸。即使閉合構(gòu)件(30)出現(xiàn)損壞，這種蝶閥也可確保閥殼體(10)的截面區(qū)域受到限制。
文檔編號B64D13/02GK1695019SQ02829460
公開日2005年11月9日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月14日
發(fā)明者R·德雷斯克, B·佩特里 申請人:北方微機(jī)股份公司