專利名稱:用于碟形閥的閥殼的制作方法
本發(fā)明涉及一種用于碟形閥上的閥殼，尤其涉及一種結(jié)構(gòu)新穎、用金屬板經(jīng)壓力加工制成的閥殼。
閥殼傳統(tǒng)的制作方法是先鑄造諸如鑄鐵或有色金屬等金屬材料，然后對(duì)鑄件進(jìn)行機(jī)械加工。但是，近年來(lái)隨著板材壓力加工技術(shù)的進(jìn)步，已采用壓力加工方法把鐵板或有色金屬板制成閥殼，從而省略了機(jī)械加工，或使機(jī)械加工量減至最少。采用這種方法，目前已能高效地成批生產(chǎn)大量閥殼，并能保證尺寸精度。這種方法與傳統(tǒng)的先經(jīng)鑄造然后機(jī)械加工的方法相比，能大量節(jié)省費(fèi)用。
此外，采用壓力加工制作的閥，由于其重量大大減輕，因此，當(dāng)把它安裝到管道上時(shí)，具有明顯的優(yōu)越性。當(dāng)此閥工作時(shí)，減少了管道上受到的載荷，并且維修方便。
然而，采用壓力加工生產(chǎn)的碟形閥閥殼，卻存在用鑄造方法生產(chǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)的幾個(gè)缺點(diǎn)，下面對(duì)此加以詳細(xì)討論。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是要提供一種新穎的碟形閥閥殼結(jié)構(gòu)，這種閥殼適合于用壓力加工方法大量生產(chǎn)，其閥殼薄，重量輕，當(dāng)把它安裝到管道上，并從兩邊緊固時(shí)，閥殼能充分抵抗壓縮應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力。
本發(fā)明的另一目標(biāo)是要提供一種閥殼結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，放置于密封環(huán)槽座內(nèi)的密封環(huán)逆對(duì)流動(dòng)液體的壓力而牢固地保持在位置上，不會(huì)因壓力大而移動(dòng)或損壞。
本發(fā)明的再一個(gè)目標(biāo)是提供一種閥殼結(jié)構(gòu)，這種閥殼對(duì)通過(guò)閥體孔內(nèi)的流體與管道外大氣之間的溫差不敏感。
本發(fā)明還有一個(gè)目標(biāo)，就是要提供一種閥殼結(jié)構(gòu)，這種閥殼對(duì)通過(guò)閥殼孔內(nèi)的流體與管道外大氣之間的化學(xué)上差異不敏感。
上述本發(fā)明的第一個(gè)目標(biāo)是這樣實(shí)現(xiàn)的其閥殼采用雙層結(jié)構(gòu)的形式，由外殼套和內(nèi)殼套組成，其中，內(nèi)殼套由限定內(nèi)孔的圓筒部分和兩端直徑較大(比圓筒部分直徑大)的密封環(huán)槽座部分組成;外殼套套裝在內(nèi)殼套的外周，形成一個(gè)空腔，內(nèi)殼套和外殼套在閥殼的兩端彼此剛性固定。
采用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)把此閥殼安裝到管道上，并從兩端緊固時(shí)，施加于密封環(huán)槽座處的壓縮應(yīng)力能均勻地為兩端部所承受，在此處，外殼套疊置于內(nèi)殼套上，因而應(yīng)力由兩個(gè)殼套分擔(dān)，使內(nèi)殼套彎曲線L處的負(fù)荷減少一半。
在這種連接中，由于流體經(jīng)內(nèi)孔通過(guò)時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力施加于內(nèi)殼套的圓筒體處，而此處并不會(huì)隨生產(chǎn)過(guò)程中的擴(kuò)張工序而減薄，因此，此圓筒部分足以抵抗內(nèi)應(yīng)力，而無(wú)需特別加厚或加固。此外，施加于密封環(huán)槽座處的內(nèi)應(yīng)力同時(shí)也由外殼套承受，從其里面分擔(dān)了內(nèi)、外殼套之間的壓力。
這種由內(nèi)殼套和外殼套構(gòu)成的閥殼，其更為突出的特點(diǎn)是，即使其殼套是由薄的材料制造，但在遇到地震或類似情況而使管道受到不正常的彎曲載荷時(shí)，其損壞或失效的可能性仍很小。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目標(biāo)是要獲得一種結(jié)構(gòu)，采用這種結(jié)構(gòu)，其密封環(huán)與密封環(huán)槽座之間的緊密接合不會(huì)反過(guò)來(lái)因密封環(huán)的老化而影響和降低密封性能。
此外，由于外殼套套裝于內(nèi)殼套的外周，形成了一個(gè)空腔，從而產(chǎn)生了一個(gè)不導(dǎo)熱層，因而無(wú)需采取措施，以防止由于偶然的高溫，或由于外界氣溫降低產(chǎn)生露水所造成的能量損失，無(wú)需采用絕熱材料和/或加熱器以防止冰凍。
此外，由于內(nèi)殼套不受外界氣溫的影響，當(dāng)流體從孔內(nèi)和閥門(mén)旋塞中通過(guò)時(shí)，能保持同一溫度水平，因此可以消除由于外界氣溫升高時(shí)閥殼膨脹，或由于外界氣溫降低時(shí)閥殼收縮(這兩種情況以前經(jīng)常發(fā)生)而造成密封不良的缺陷。
除了第一目標(biāo)以外，上述的目標(biāo)可以通過(guò)采用本發(fā)明幾種實(shí)施例中的獨(dú)特的閥殼結(jié)構(gòu)加以實(shí)現(xiàn)，下面結(jié)合附圖闡述，各圖中，相同的零件采用同一號(hào)碼標(biāo)記，其中圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的閥殼結(jié)構(gòu)的局部剖切正視圖;
圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的閥殼結(jié)構(gòu)的局部剖切側(cè)視圖;
圖3是把此閥殼局部切除拿開(kāi)后的立體圖;
圖4是第二個(gè)實(shí)施例的閥殼結(jié)構(gòu)的局部剖視圖;
圖5是第三個(gè)實(shí)施例的閥殼結(jié)構(gòu)的局部剖視圖;
圖6是第四個(gè)實(shí)施例的閥殼結(jié)構(gòu)的剖視圖;
圖7、圖8和圖9分別是先有技術(shù)中的閥殼結(jié)構(gòu)的正剖視圖，局部立體圖和剖視略圖。
首先討論圖7、圖8和圖9所示先有技術(shù)中的閥殼結(jié)構(gòu)。圖7所示為安裝狀態(tài)下的普通碟形閥。
在圖7中，閥殼1a由圓筒體6a和密封環(huán)槽座7a組成，7a是把圓筒體兩端彎成直角而成的。密封環(huán)9a裝在密封環(huán)槽座內(nèi)，與置于兩端的管道法蘭10a接觸。法蘭上帶有若干圓孔，使一邊的孔與另一邊相應(yīng)的孔連接。借助壓緊穿過(guò)各孔的螺栓28和螺母29，使裝在槽座內(nèi)的防水密封環(huán)受壓和密緊接觸。當(dāng)壓緊力沿水平方向施加時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中在各密封環(huán)槽座7a的彎曲線L處，因此，若金屬板的厚度減小，便可能出現(xiàn)變形、損壞或失效。特別是如果是用壓力機(jī)滾壓增大兩端直徑，使之比圓筒體6a處的直徑大時(shí)，會(huì)使彎曲線區(qū)域的厚度比原來(lái)的小。另外，分開(kāi)制作的密封環(huán)槽又處于這個(gè)區(qū)域。因此，在閥殼的各部分中，這一區(qū)域的強(qiáng)度最低，也就最容易損壞。
對(duì)上述問(wèn)題曾幾次試圖解決，例如，按圖8所示，在密封環(huán)槽座7b鄰接圓筒體6a的轉(zhuǎn)角處，焊接許多三角形加強(qiáng)肋30。另一方面，按圖9所示，圓筒體6c從中間部分向外擴(kuò)張成象展開(kāi)的風(fēng)扇形(這是日本已公開(kāi)的，公開(kāi)號(hào)為60-8577，名為“閥體結(jié)構(gòu)”的形式)。
可是，這兩種結(jié)構(gòu)有以下缺點(diǎn)。
在圖8結(jié)構(gòu)中，由于所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力抗力隨不同部位而有所變化，因此需要許多加強(qiáng)肋，從而降低了生產(chǎn)效率，給大量生產(chǎn)帶來(lái)困難。
在圖9結(jié)構(gòu)中，由于加于其上的載荷是以矢量的形式分配的，因此對(duì)抵抗壓縮應(yīng)力有利?？墒牵ㄟ^(guò)流體壓力施加到管子周邊上的載荷隨管徑的增大而增大，因此大量載荷加到了擴(kuò)張的那部分內(nèi)壁上。因此，需要計(jì)算承受這一載荷的金屬板厚度，并在決定厚度時(shí)要考慮到在壓力加工過(guò)程中由于擴(kuò)大管徑而減小了的那部分厚度。
用壓力加工方法制作閥殼的另一個(gè)缺點(diǎn)是密封環(huán)容易從其座中脫開(kāi)或易于損壞。參看圖7和圖9中各密封環(huán)槽座的截面7a或7c可見(jiàn)，由于待安裝的密封環(huán)外徑周邊寬度Wa1或Wc1與內(nèi)徑周邊寬度Wa2或Wc2一樣大或者稍小一些，故當(dāng)流體通過(guò)閥體時(shí)，密封環(huán)向內(nèi)收縮，使密封環(huán)密封不良或者損壞。
一般來(lái)說(shuō)，閥殼(包括壓力加工的閥殼和鑄造的閥殼)中存在的共同問(wèn)題是，隨著使用時(shí)間的加長(zhǎng)，密封環(huán)本身不可避免地會(huì)變質(zhì)，使閥體的密封性能降低，因而必須更換密封環(huán)，或再緊固壓緊螺栓以提高密封性。
如果密封環(huán)老化，也可能安裝時(shí)因配合松動(dòng)而在密封環(huán)和密封環(huán)槽座之間出現(xiàn)空隙，這樣，根據(jù)使用材料的情況。在零件之間的空隙處可能發(fā)生腐蝕，并且會(huì)縮短閥的使用壽命。眾所周知，使用奧氏體不銹鋼容易發(fā)生腐蝕。
此外，如果管道里邊和外邊的溫度或化學(xué)成份不同，就要選擇好閥的結(jié)構(gòu)，并選擇與管道相適應(yīng)的閥殼材料。
例如，如果通過(guò)閥中的流體溫度高，而外界氣溫低，則由于熱輻射而增加能量損失。如果流體的溫度一般，而外界氣溫低，則管道可能出現(xiàn)冰凍或破損。
至于對(duì)化學(xué)氣體，則材料的選擇比較困難，特別是如果管道外面是堿性氣體時(shí)，材料選擇的難度就更大。
現(xiàn)在參看圖1、圖2和圖3本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的閥體結(jié)構(gòu)，下面加以詳細(xì)敘述。
在這些圖中，由內(nèi)殼套4和外殼套5組成的閥殼1安裝到管道上，并夾持在管道的兩個(gè)法蘭10之間。
內(nèi)殼套4是由薄鋼板制成的圓筒體，它規(guī)定了內(nèi)孔的大小。殼套4的中間部分就是所說(shuō)的圓筒形部分6，其兩端經(jīng)壓力加工成S形密封環(huán)槽座7。在本實(shí)施例中，此S形是偏斜的，即有些變形，因此，放置于各密封環(huán)槽座7內(nèi)的密封環(huán)9，其外徑周邊寬度W1比其內(nèi)徑周邊寬度W2大。
這種連接情況，若采用圖7和圖9所示的傳統(tǒng)閥殼結(jié)構(gòu)，則如圖中密封環(huán)槽座剖面的7a和7c所示，由于內(nèi)徑周邊寬度Wa2或Wc2，或者比外徑周邊的寬度Wa1或Wc1大，或者兩者寬度相等，因此，不足以抵抗液體流動(dòng)的粘附力(即帶走的力)，結(jié)果，密封環(huán)9a或9c可能會(huì)移動(dòng)，失去密封作用，或者破損和被沖掉。
反之，若采用上述本發(fā)明密封環(huán)槽座的結(jié)構(gòu)，即其W2的寬度較窄，則會(huì)產(chǎn)生獨(dú)特的效果，能克服上面討論的先有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的缺點(diǎn)，從而達(dá)到上述本發(fā)明的第二個(gè)目標(biāo)。
由薄金屬板制成的S形密封環(huán)槽座的槽壁表面會(huì)產(chǎn)生彈性，能起彈簧和減振作用，從而大大改善了密封環(huán)槽座和裝入其中的密封環(huán)之間的緊密配合性，即使密封環(huán)本身的彈性降低了，但密封環(huán)槽座的槽壁表面彈性不會(huì)降低，故密封環(huán)的緊密配合能保持很長(zhǎng)的時(shí)間。因此，無(wú)需去做這樣的煩瑣性工作由于密封環(huán)老化降低了閥體的密封性，而要用夾緊螺栓對(duì)配合部分壓緊。
此外，由于密封環(huán)槽座的彎曲突出部分與其他配合部分相比，具有較大的承載能力，因此，金屬件與暴露于流體的密封環(huán)之間的連接部分能得到緊密的接合，其間完全沒(méi)有空隙。因此，不可能有接觸流體的空隙而造成腐蝕，但假如出現(xiàn)空隙，則根據(jù)使用材料的情況，腐蝕是可能發(fā)生的(如通常使用奧氏體不銹鋼時(shí)的情況)。只有當(dāng)密封環(huán)是由薄金屬板制成，并放置于特有形狀的密封環(huán)槽座內(nèi)時(shí)才會(huì)達(dá)到這種效果。
外殼套5是用鋼板制成的薄圓筒體，通過(guò)對(duì)焊連接到內(nèi)殼套的外周邊上。
閥桿2是一根截面為方形的軸件，分別借助上襯套11和下襯套13可旋轉(zhuǎn)地支承在上支承12和下支承14處，其旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)方法(沒(méi)有用圖加以說(shuō)明)可以是把諸如板手、操縱桿、手輪或類似操作件裝到從上支承12中突出來(lái)的從動(dòng)部分15處，以轉(zhuǎn)動(dòng)閥殼1中的閥桿2。
上、下兩個(gè)襯套的內(nèi)周邊也是做成方形的，與閥桿2的外周邊相符合，它們之間采用壓配安裝。襯套11和13的外周邊是圓筒形的，可在上、下支承12和14處旋轉(zhuǎn)。
閥片3牢固地安裝在閥體1的閥桿2上，由閥板16和覆蓋件17組成。而閥板16由一對(duì)夾持在閥桿上的薄圓鋼板構(gòu)成;覆蓋件17由例如橡膠等彈性材料制成，完全覆蓋著閥板的外邊。
把內(nèi)殼套的一部分壓入，以形成圍繞于閥桿2四周的上平面18和下平面19，而閥桿2是貫穿過(guò)內(nèi)殼套的孔的。在閥片3的外周上，也做出與平面18和19相一致的平面20和21，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿，使閥片滑動(dòng)時(shí)，閥體和閥片能保持密閉狀態(tài)。
供轉(zhuǎn)動(dòng)閥桿2的驅(qū)動(dòng)裝置安裝到法蘭22上，而其他零件如密封環(huán)23、對(duì)開(kāi)環(huán)24和25，以及密封壓蓋26等則緊接裝在法蘭22的下方，用以密封閥桿和上支承。
對(duì)于除閥殼1以外的其他零件，當(dāng)然可以用已知的裝置代替。例如，閥桿2也可以用六角形材料制造，以代替上述的方形材料，閥片3也無(wú)需總是用彈性件覆蓋，也可以用兩塊閥板疊制，在其外周邊上形成凹槽，使密封環(huán)27(見(jiàn)圖6)裝于此槽中，滑動(dòng)時(shí)保持密封。
圖4表示本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其內(nèi)殼套各密封環(huán)槽座7的端部壓折成截面為
字形，而外殼套的端部插入凹槽中，用焊接固定。圖5表示第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其外殼套的端部壓折成截面為
字形，而密封環(huán)槽座7的端部插入凹槽中，也是用焊接固定。
第二和第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)布局獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是，由于閥殼的端部是由三層組成，或者壓折內(nèi)殼套，或者壓折外殼套，因此提高了對(duì)壓力的抗力。由于此端部是處于緊固連接的狀態(tài)，故可以縮短焊縫的長(zhǎng)度，或可采用點(diǎn)焊，以簡(jiǎn)化焊接操作。此外，上述結(jié)構(gòu)的受熱變形也減小了。
根據(jù)需要，上述任何一種結(jié)構(gòu)的內(nèi)殼套4和外殼套5，都可以用各種不同的材料制造，因?yàn)檫@兩者是分開(kāi)用壓力加工制成的。可以建議使用各種各樣的金屬材料組合，如高抗拉強(qiáng)度鋼和軟鋼、不銹鋼和軟鋼、不銹鋼和蒙乃爾高強(qiáng)度合金、軟鋼和鈦或鎳和銅等，只要相配的材料中可以對(duì)內(nèi)殼套進(jìn)行壓力加工的都可以采用。
上述組合形式可以得到獨(dú)特的效果，例如，由高抗拉強(qiáng)度鋼制成的外殼套具有很高的強(qiáng)度，而由軟鋼制成的內(nèi)殼套適合于塑性變形加工，故可易于進(jìn)行所需的如深拉延等操作。
其另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，可以選擇適用于流經(jīng)管道中的流體特性的材料和適用于管道外邊大氣特性的材料，例如，如果流體是堿性的，而外界空氣是酸性的，則可以采用外殼套材料耐酸、外殼套材料耐堿的閥殼材料組合形式。也可以根據(jù)外界空氣和管內(nèi)流體的特殊情況，選擇專用的耐腐蝕、耐熱、抗磨和類似金屬板材，從而達(dá)到本發(fā)明的上述目標(biāo)。
最后，在上述的任何一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)中，都可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)哪Ｗ颖ＷC壓力加工的制造精度，且易于以合理的成本進(jìn)行大量生產(chǎn)，因此，對(duì)上述先有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的問(wèn)題，可以無(wú)需失去(即仍然保持)傳統(tǒng)壓力加工制作碟形閥的優(yōu)點(diǎn)而得到解決。
上面已敘述了本發(fā)明的各種實(shí)施例，顯然，還可以根據(jù)以上所說(shuō)，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于碟形閥上的閥殼，包括一個(gè)帶孔的圓筒形閥殼；一根可旋轉(zhuǎn)地安裝于閥殼上的閥桿，該閥桿在閥殼的中間部分垂直地穿過(guò)閥孔；一塊安裝到閥殼上并可在孔中滑動(dòng)的，大體上為圓形的閥片，該閥片隨閥桿相應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能保持密封狀態(tài)；安裝到閥殼上的密封環(huán)，該密封環(huán)帶有內(nèi)、外徑；其中閥殼是用薄金屬板經(jīng)壓力加工制成雙層結(jié)構(gòu)的形式，由內(nèi)殼套和外殼套組成；內(nèi)殼套由限定了閥孔的圓筒形部分和成形于兩端擴(kuò)大孔徑上，截面大體上呈S形的密封環(huán)槽座部分組成。放置于密封環(huán)槽座內(nèi)的密封環(huán)外徑周邊寬度比密封環(huán)的內(nèi)徑周邊寬度大，因此，密封環(huán)能緊密地裝入密封環(huán)槽座相應(yīng)的S形凹槽內(nèi)；外殼套套裝于內(nèi)殼套的外周邊上，形成了一個(gè)空腔；內(nèi)殼套與外殼套疊置并相互固定住，因此提高了其強(qiáng)度、抗振耐久性和彈性。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所規(guī)定的碟形閥閥殼，其制作內(nèi)殼套的金屬和制作外殼套的金屬可以由彼此不同的各種金屬組合形式構(gòu)成。
專利摘要
本發(fā)明涉及用于碟形閥的閥殼，先有技術(shù)中是用壓力加工制作的有易破損、易變形的缺點(diǎn)；當(dāng)把閥安裝到管道上并從兩端夾緊時(shí)，由于密封環(huán)的脫開(kāi)或老化，會(huì)降低密封性能。為此，本發(fā)明閥殼是采用由內(nèi)殼套和外殼套組成的雙層結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)殼套由限定閥孔的圓筒形部分和成形于兩端擴(kuò)大直徑處的密封環(huán)槽座部分組成。密封環(huán)槽座的截面大體上呈S形。外殼套套裝于整個(gè)內(nèi)殼套上，形成一個(gè)空腔，內(nèi)殼套和外殼套在閥殼的兩端互相疊裝在一起。
文檔編號(hào)F16K27/02GK87101698SQ87101698
公開(kāi)日1988年9月14日 申請(qǐng)日期1987年3月5日
發(fā)明者萬(wàn)信宮生, 弘堀井, 涓二生駒 申請(qǐng)人:株式會(huì)社栗木鐵工所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan