專利名稱：蝶形閥的閥芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在配管系統(tǒng)中對(duì)供水、氣體、油等流體流過的管路進(jìn)行打開和關(guān)閉、調(diào)節(jié)的蝶形閥的閥芯。
背景技術(shù)：
以往，在圓筒狀的閥盒內(nèi)以使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)自由的方式軸支承圓板狀的閥芯、通過安裝在閥盒內(nèi)周面上的由彈性構(gòu)件構(gòu)成的座環(huán)和閥芯外周面之間接觸和分離來對(duì)管路進(jìn)行打開和關(guān)閉的蝶形閥的構(gòu)造簡(jiǎn)單，因此被廣泛應(yīng)用于各種流體的流量控制。通常，蝶形閥具有這樣的功能通過利用電動(dòng)機(jī)、壓力缸等驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)閥桿旋轉(zhuǎn)而使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，使閥芯外周部相對(duì)于安裝在閥盒內(nèi)周的座環(huán)接觸和分離來對(duì)管路進(jìn)行打開和關(guān)閉，另外，利用閥芯外 周部與座環(huán)之間的間隙大小來改變流路面積，從而調(diào)整流體流量。閥關(guān)閉是通過閥芯外周部與作為彈性體的座環(huán)之間的壓接來實(shí)現(xiàn)的，但在閥芯打開和關(guān)閉的過程中，因閥芯外周部與座環(huán)接觸而產(chǎn)生的相互作用力是產(chǎn)生閥操作轉(zhuǎn)矩的一個(gè)原因。因而，通過減小該相互作用力，閥的操作轉(zhuǎn)矩降低，使閥操作變?nèi)菀住６?，閥芯承受在管路中流動(dòng)的流體的壓力，在完全關(guān)閉了流路的位置處，管路內(nèi)的全部流體壓負(fù)載于閥芯表面，對(duì)閥芯施加的流體壓力成為最大。因?yàn)槌惺芰黧w壓力的閥芯變形，因此，為了使管路完全閉塞，閥芯的變形下的閥芯和座環(huán)的閥座密封位置需要有最小限度重疊的部分(密封帶)，為了維持閥座密封性，對(duì)閥芯要求較高的剛性。作為提高閥芯剛性的方法，通常能夠通過增加閥芯的厚度來應(yīng)對(duì)，但是由于閥芯的質(zhì)量也增加，因此，在成本升高的同時(shí)重量變大，給操作帶來不便。因此，為了解決該問題，提出了沿著流體的流過方向在閥芯表面設(shè)置肋的方法(專利文獻(xiàn)I)、將閥芯內(nèi)部設(shè)成空心而在結(jié)構(gòu)力學(xué)上確保剛性的方法(專利文獻(xiàn)2)等。然而，在閥芯上設(shè)置肋的方法中，雖然對(duì)于肋的配置方向的應(yīng)力來說剛性較高，但是在相對(duì)于肋具有預(yù)定角度的方向上，閥芯的剛性變低。例如，在沿與流體的流過方向相同的方向在閥芯上配置有肋的情況下，若自與流過方向不同的方向(例如與肋成45度的方向)受到壓力，則有可能導(dǎo)致閥芯撓曲、在閥芯外周部與座環(huán)之間的密封位置處產(chǎn)生錯(cuò)位，閥座密封性降低。另外，在蝶形閥較小的情況下，由于閥芯的大小受到限制，因此，有時(shí)無法將閥芯形成為在閥芯內(nèi)部設(shè)置空洞部這樣的結(jié)構(gòu)力學(xué)上的形狀。另一方面，因閥芯外周部壓接并滑動(dòng)于座環(huán)而產(chǎn)生的摩擦力影響使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的閥桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。特別是，在閥芯的剛性較低、閥芯容易變形的情況下，出于保持氣密性的必要性，需要增大閥芯外周部與座環(huán)之間的接觸面積，因此摩擦力增加，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩變大。因而，為了提高蝶形閥的操作性，減少使閥桿旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)的能量，重要的是提高閥芯剛性，并且改善閥芯外周部的形狀，減少與座環(huán)之間的摩擦力從而抑制閥桿的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。因此，提出了將供閥芯外周面抵接的設(shè)置在座環(huán)的內(nèi)周面上的山形密封部的形狀朝向供閥桿貫穿的轂部間的中央形成為以轂部為基點(diǎn)的余弦函數(shù)的曲線形狀(專利文獻(xiàn)3)。專利文獻(xiàn)I :日本特開2004 - 239343號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2 :日本特開平9 - 60751號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 :日本特開昭55 - 142169號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種提高閥芯的剛性、且減小閥的操作轉(zhuǎn)矩、使閥操作變得容易的蝶形閥的閥芯。
第I技術(shù)方案是一種蝶形閥的閥芯，其特征在于，將沿構(gòu)成閥芯的圓板狀基板的直徑方向延伸的圓筒部以在基板表面和背面隆起的方式形成在該基板的中心處，在該圓筒部中穿設(shè)閥桿插入孔，并且將與該圓筒部相交且接觸的多個(gè)圓形肋以呈同心圓狀隆起的方式形成在基板的表面和背面上。第2技術(shù)方案的特征在于，沿著基板的邊緣設(shè)置最外周的肋。第3技術(shù)方案的特征在于，將圓筒部的中央的外徑設(shè)為大于端部的外徑。第4技術(shù)方案的特征在于，將基板的中心部的厚度設(shè)為最大，將基板的外周部的厚度設(shè)為最小，并且，將基板表面的被同心圓狀的圓形肋分隔的部分的傾斜角度設(shè)為基板表面的與中心側(cè)相鄰接的部分的傾斜角度以下。本發(fā)明的特征在于，由球面的一部分構(gòu)成閥芯的外周部，利用相對(duì)于外周部的最外圓周端的切線具有30度 50度角度的直線連結(jié)最外周的圓形肋和由球面構(gòu)成的閥芯外周部。根據(jù)本發(fā)明，由于將沿構(gòu)成閥芯的圓板狀基板的直徑方向延伸的圓筒部以在基板表面和背面隆起的方式形成在該基板的中心處，因此，該圓筒部成為負(fù)擔(dān)閥芯強(qiáng)度的骨架，并且，由于將以同心圓狀延伸的多個(gè)圓形肋以與該圓筒部相交并接觸且隆起的方式形成在基板的表面和背面，因此，在閥芯的相對(duì)于閥芯中心線成任何角度的截面中，都能夠獲得大致均勻的截面系數(shù)，閥芯的剛性在整個(gè)閥芯中大致均勻，從而能夠獲得剛性較高的閥芯。由于圓筒部針對(duì)承受的壓力成為圓形肋的支點(diǎn)，因此止于極小的變形。另外，通過使圓筒部與閥芯外周部的圓形肋相交且接觸，能夠提高閥桿孔附近的閥芯外周部的剛性，因此能夠改善閥桿周圍的座環(huán)的密封穩(wěn)定性。通過將基板的中心部的厚度設(shè)為最大，將該基板的外周部的厚度設(shè)為最小，并且使基板表面的被同心圓狀的圓形肋分隔的部分的傾斜角度設(shè)為小于基板表面的與中心側(cè)相鄰接的部分的傾斜角度，使閥芯的平坦部的傾斜在各肋之間從閥芯中心朝向外周部去成為圓錐形狀，而且，由于該傾斜在中心最大且朝向外周部去而逐漸變小，因此，使針對(duì)壓力的截面強(qiáng)度均等化，并且能夠輕量化。通過利用相對(duì)于外周部的最外圓周端的切線具有30度 50度角度的直線連結(jié)最外周的圓形肋和由球面構(gòu)成的閥芯外周部，在閥芯從打開到關(guān)閉或者從關(guān)閉到打開地運(yùn)動(dòng)時(shí)，抑制構(gòu)成座環(huán)的彈性體，從而能夠消除因彈性體表面的隆起而產(chǎn)生的閥芯的阻力，減小由閥芯和座環(huán)的相互作用引起的轉(zhuǎn)矩阻力。另外，使因閥芯的緣部對(duì)彈性體拖拽所產(chǎn)生的彈性體的疲勞成為最小限度，能夠謀求提高閥的開閉耐久性。而且，由于能夠增大閥芯與座環(huán)之間的接觸面積，因此，即使在因時(shí)間流逝與閥芯接觸而在座環(huán)中產(chǎn)生了變形的情況下，也能夠維持密閉性。


圖I是蝶形閥的主視圖(A)和Y — Y剖視圖(B)。圖2是第I實(shí)施例的閥芯立體圖。圖3是圓筒部沿著中心線的中心剖視圖。圖4是第I實(shí)施例的閥芯的主視圖。圖5是第I實(shí)施例的閥芯的與中心線成90度的中心剖視圖。圖6是第I實(shí)施例的閥芯的與中心線成45度的中心剖視圖。圖7是第I實(shí)施例的閥芯的與中心線成30度的中心剖視圖。
圖8是用于減小閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原理圖。圖9是閥芯外周部的放大剖視圖。圖10是第2實(shí)施例的閥芯立體圖。
具體實(shí)施例方式下面，使用

本發(fā)明的實(shí)施方式。圖I中附圖標(biāo)記(I)為蝶形閥主體，其具有空心圓筒狀的流路，利用被閥桿(3)、(4)軸支承為轉(zhuǎn)動(dòng)自由的圓板狀的閥芯(2)對(duì)空心圓筒狀的流路進(jìn)行打開和關(guān)閉。在閥主體(I)的空心圓筒部?jī)?nèi)周面安裝有由弾性體構(gòu)成的座環(huán)(5)，使閥芯(2)的外周面接觸該座環(huán)(5)以及離開該座環(huán)(5)，對(duì)閥進(jìn)行打開和關(guān)閉。參照?qǐng)D2，閥芯(2)由圓板狀的基板(6)構(gòu)成，在基板(6)的中心具有供閥桿插入的圓筒部(7)。圓筒部(7)為自基板(6)的表面和背面鼓起的形狀。這種圓筒部(7)的形狀能夠增大閥芯中心線(8)方向上的截面系數(shù)，從而能夠提高閥芯針對(duì)來自與閥芯中心線(8)垂直的方向的壓カ的剛性。圓筒部(7)設(shè)為從一端到另一端空心，或者設(shè)為兩端部空心。無論哪種情況，該圓筒部的中央在鋳造方面易于成型。另外，能夠利用最少量的材料獲得充分的剛性，從而能夠使閥芯輕量化。而且，圖2是在基板(6)的中心具有供閥桿插入的圓筒部(7)的形狀，但并不限于該形狀，也可以是閥芯中心線(8)與圓筒部的中心線、即與閥桿的旋轉(zhuǎn)軸線具有一定距離的所謂的偏心型的閥芯。圖3表示圓筒部(7)的沿著閥芯中心線(8)的中心剖視圖。為了提高閥芯(2)的剛性，圓筒部(7)的截面形狀設(shè)為，芯部的外徑(9)大于閥桿插入孔的外徑(10)，另外，與此相伴，芯部的內(nèi)徑(11)大于閥桿插入孔的內(nèi)徑(12)。另外，如圖5所示，在與閥芯中心線
(8)成90度的閥芯中心剖視圖中，由于圓筒部(7)的截面積較大，閥芯截面系數(shù)較大，因此，針對(duì)與中心線成90度的方向(在圖3中為上方向或者下方向)上的力，能夠使閥芯的變形極小。另外，由于針對(duì)壓カ的截面強(qiáng)度均等化，因此，不必設(shè)置多余的厚度，能夠使閥芯輕量化。根據(jù)閥芯的大小，有時(shí)將芯部的外徑設(shè)為小于閥桿插入孔的外徑。其原因在于，雖然芯部的外徑對(duì)應(yīng)于閥芯的大小而變小，但從強(qiáng)度的方面考慮，閥桿的粗度需要維持在一定程度以上。在這種情況下，芯部的內(nèi)徑也小于閥桿插入孔的內(nèi)徑，或者芯部的空洞部消失。肋(13)在基板(6)的表面和背面上以同心圓狀設(shè)有多個(gè)(圖2、圖4)，通過使各肋(13)的末端與圓筒部(7)的側(cè)面接合而成為剛性均勻的閥芯。圖5、圖6、圖7是表示與圖4的閥芯的閥芯中心線成30度、45度、90度的中心剖視圖，但各截面的除圓筒部以外的截面系數(shù)相近，在對(duì)閥芯(2)施加了流體的壓カ時(shí)，由于閥芯(2)的應(yīng)カ在整個(gè)閥芯中被均等化，因此閥芯不會(huì)變形。通過沿著基板(6)的邊緣設(shè)置最外周的肋(13)，將肋的末端接合于圓筒部(7)的側(cè)面，能夠提高閥桿插入孔附近、即在使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下被施加最大力的部分的剛性，從而能夠提高閥芯(2)與座環(huán)(5)的密封穩(wěn)定性。接著，使用圖5對(duì)基板(6)的形狀進(jìn)行說明。圖5是表示與閥芯中心線(8)成90度的閥芯中心剖視圖?；?6)的截面形狀為越接近圓筒部(中心)越厚、越接近緣端(外周)越薄的形狀。另外，若將被肋(13)分隔的基板表面從靠近圓筒部的一個(gè)面開始按順序稱為面I、面2、...、面(η — I)、面η，將各面相對(duì)于基板中心的傾斜角度設(shè)為α I、α 2、. . .、α(η — I)、α η,則基板的傾斜角度成為α 彡α 2 ^ .彡an— I彡an的形狀。通過設(shè)成該形狀，針對(duì)壓力的截面強(qiáng)度被均等化，從而能夠輕量化。圖8表示對(duì)利用閥芯外周部的邊緣形狀減小閥芯的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行說明的原理圖。閥芯向箭頭方向進(jìn)行關(guān)閉操作，或者向相反方向進(jìn)行打開操作。例如在進(jìn)行沿圖8的箭頭方向關(guān)閉閥芯的操作的情況下，被閥芯的緣部(15)按壓的構(gòu)成座環(huán)的弾性體表面隆起，成為閥芯關(guān)閉動(dòng)作的阻礙。本發(fā)明的閥芯緣部(15)通過利用相對(duì)于外周部(16)的最外圓周端的切線具有30度 50度角度的直線連接閥芯的外周部(16)的球面加工部和肋，來抑制閥芯緣后面的弾性體隆起，使因弾性體隆起而產(chǎn)生的阻カ成為最小限度。由此，消除對(duì)閥芯的阻力，減小由閥芯與座環(huán)的相互作用力帯來的轉(zhuǎn)矩阻力。另外，使因閥芯的緣部對(duì)弾性體的拖拽所產(chǎn)生的弾性體的疲勞成為最小限度，提高閥的開閉耐久性。圖9表示閥芯外周部的放大截面。示出利用與閥芯的外周部(16)的最外圓周端的切線的角度α為30度 50度的直線連結(jié)閥芯的外周部(16)的球面加工部和肋的形狀。角度α利用閥芯的緣部(15)影響弾性體的隆起，通過將該角度設(shè)為30度 50度，維持閥芯的氣密性，并使因弾性體的隆起而產(chǎn)生的阻カ成為最小限度。即，若該角度小于30度，則阻カ增大、若該角度大于50度，則有可能無法維持密封穩(wěn)定性。另外,角度α最優(yōu)選為45度。
附圖標(biāo)記說明I、主體；2、閥芯；3、上閥桿；4、下閥桿；5、座環(huán)；6、基板；7、圓筒部；8、閥芯中心線；9、芯部外徑；10、閥桿插入孔的外徑；11、芯部的內(nèi)徑；12、閥桿插入孔的內(nèi)徑；13、肋；
14、座環(huán)的隆起部；15、緣部；16、外周部。
權(quán)利要求
1.一種蝶形閥的閥芯，其特征在于， 將沿構(gòu)成閥芯的圓板狀基板的直徑方向延伸的圓筒部以在基板表面和背面隆起的方式形成在該基板的中心處，在該圓筒部中穿設(shè)閥桿插入孔，并且將與該圓筒部相交且接觸的多個(gè)圓形肋以呈同心圓狀隆起的方式形成在基板的表面和背面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蝶形閥的閥芯，其特征在于， 沿著基板的邊緣設(shè)置最外周的肋。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蝶形閥的閥芯，其特征在于， 將圓筒部的中央的外徑設(shè)為大于端部的外徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的蝶形閥的閥芯，其特征在于， 將基板的中心部的厚度設(shè)為最大，將基板的外周部的厚度設(shè)為最小，并且，將基板表面的被同心圓狀的圓形肋分隔的部分傾斜角度設(shè)為基板表面的與中心側(cè)相鄰接的部分的傾斜角度以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的蝶形閥的閥芯，其特征在于， 由球面的一部分構(gòu)成閥芯的外周部，利用相對(duì)于外周部的最外圓周端的切線具有30度 50度角度的直線連結(jié)最外周的圓形肋和由球面構(gòu)成的閥芯外周部。
全文摘要
本發(fā)明的課題在于提供一種提高閥芯的剛性、并且減小閥的操作轉(zhuǎn)矩、使閥操作變得容易的蝶形閥的閥芯。該蝶形閥的閥芯的特征在于，將沿構(gòu)成閥芯的圓板狀基板的直徑方向延伸的圓筒部以在基板表面和背面隆起的方式形成在該基板的中心處，在該圓筒部中穿設(shè)閥桿插入孔，并且將與該圓筒部相交且接觸的多個(gè)圓形肋以呈同心圓狀隆起的方式形成在基板的表面和背面上。該蝶形閥的閥芯的特征還在于，沿著基板的邊緣設(shè)置最外周的肋，并將圓筒部的中央的外徑設(shè)為大于端部的外徑。
文檔編號(hào)F16K1/22GK102844598SQ20108006617
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者翁劍剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社巴技術(shù)研究所