用於碟形閥的閥殼的製作方法

2023-06-23 07:33:31 1

專利名稱:用於碟形閥的閥殼的製作方法
本發明涉及一種用於碟形閥上的閥殼，尤其涉及一種結構新穎、用金屬板經壓力加工製成的閥殼。
閥殼傳統的製作方法是先鑄造諸如鑄鐵或有色金屬等金屬材料，然後對鑄件進行機械加工。但是，近年來隨著板材壓力加工技術的進步，已採用壓力加工方法把鐵板或有色金屬板製成閥殼，從而省略了機械加工，或使機械加工量減至最少。採用這種方法，目前已能高效地成批生產大量閥殼，並能保證尺寸精度。這種方法與傳統的先經鑄造然後機械加工的方法相比，能大量節省費用。
此外，採用壓力加工製作的閥，由於其重量大大減輕，因此，當把它安裝到管道上時，具有明顯的優越性。當此閥工作時，減少了管道上受到的載荷，並且維修方便。
然而，採用壓力加工生產的碟形閥閥殼，卻存在用鑄造方法生產時不會出現的幾個缺點，下面對此加以詳細討論。
因此，本發明的一個目標是要提供一種新穎的碟形閥閥殼結構，這種閥殼適合於用壓力加工方法大量生產，其閥殼薄，重量輕，當把它安裝到管道上，並從兩邊緊固時，閥殼能充分抵抗壓縮應力和內應力。
本發明的另一目標是要提供一種閥殼結構，在這種結構中，放置於密封環槽座內的密封環逆對流動液體的壓力而牢固地保持在位置上，不會因壓力大而移動或損壞。
本發明的再一個目標是提供一種閥殼結構，這種閥殼對通過閥體孔內的流體與管道外大氣之間的溫差不敏感。
本發明還有一個目標，就是要提供一種閥殼結構，這種閥殼對通過閥殼孔內的流體與管道外大氣之間的化學上差異不敏感。
上述本發明的第一個目標是這樣實現的其閥殼採用雙層結構的形式，由外殼套和內殼套組成，其中，內殼套由限定內孔的圓筒部分和兩端直徑較大(比圓筒部分直徑大)的密封環槽座部分組成;外殼套套裝在內殼套的外周，形成一個空腔，內殼套和外殼套在閥殼的兩端彼此剛性固定。
採用上述結構，當把此閥殼安裝到管道上，並從兩端緊固時，施加於密封環槽座處的壓縮應力能均勻地為兩端部所承受，在此處，外殼套疊置於內殼套上，因而應力由兩個殼套分擔，使內殼套彎曲線L處的負荷減少一半。
在這種連接中，由於流體經內孔通過時產生的內應力施加於內殼套的圓筒體處，而此處並不會隨生產過程中的擴張工序而減薄，因此，此圓筒部分足以抵抗內應力，而無需特別加厚或加固。此外，施加於密封環槽座處的內應力同時也由外殼套承受，從其裡面分擔了內、外殼套之間的壓力。
這種由內殼套和外殼套構成的閥殼，其更為突出的特點是，即使其殼套是由薄的材料製造，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，其損壞或失效的可能性仍很小。
本發明更進一步的目標是要獲得一種結構，採用這種結構，其密封環與密封環槽座之間的緊密接合不會反過來因密封環的老化而影響和降低密封性能。
此外，由於外殼套套裝於內殼套的外周，形成了一個空腔，從而產生了一個不導熱層，因而無需採取措施，以防止由於偶然的高溫，或由於外界氣溫降低產生露水所造成的能量損失，無需採用絕熱材料和/或加熱器以防止冰凍。
此外，由於內殼套不受外界氣溫的影響，當流體從孔內和閥門旋塞中通過時，能保持同一溫度水平，因此可以消除由於外界氣溫升高時閥殼膨脹，或由於外界氣溫降低時閥殼收縮(這兩種情況以前經常發生)而造成密封不良的缺陷。
除了第一目標以外，上述的目標可以通過採用本發明幾種實施例中的獨特的閥殼結構加以實現，下面結合附圖闡述，各圖中，相同的零件採用同一號碼標記，其中圖1是本發明第一個實施例的閥殼結構的局部剖切正視圖;
圖2是本發明第一個實施例的閥殼結構的局部剖切側視圖;
圖3是把此閥殼局部切除拿開後的立體圖;
圖4是第二個實施例的閥殼結構的局部剖視圖;
圖5是第三個實施例的閥殼結構的局部剖視圖;
圖6是第四個實施例的閥殼結構的剖視圖;
圖7、圖8和圖9分別是先有技術中的閥殼結構的正剖視圖，局部立體圖和剖視略圖。
首先討論圖7、圖8和圖9所示先有技術中的閥殼結構。圖7所示為安裝狀態下的普通碟形閥。
在圖7中，閥殼1a由圓筒體6a和密封環槽座7a組成，7a是把圓筒體兩端彎成直角而成的。密封環9a裝在密封環槽座內，與置於兩端的管道法蘭10a接觸。法蘭上帶有若干圓孔，使一邊的孔與另一邊相應的孔連接。藉助壓緊穿過各孔的螺栓28和螺母29，使裝在槽座內的防水密封環受壓和密緊接觸。當壓緊力沿水平方向施加時，所產生的應力集中在各密封環槽座7a的彎曲線L處，因此，若金屬板的厚度減小，便可能出現變形、損壞或失效。特別是如果是用壓力機滾壓增大兩端直徑，使之比圓筒體6a處的直徑大時，會使彎曲線區域的厚度比原來的小。另外，分開製作的密封環槽又處於這個區域。因此，在閥殼的各部分中，這一區域的強度最低，也就最容易損壞。
對上述問題曾幾次試圖解決，例如，按圖8所示，在密封環槽座7b鄰接圓筒體6a的轉角處，焊接許多三角形加強肋30。另一方面，按圖9所示，圓筒體6c從中間部分向外擴張成象展開的風扇形(這是日本已公開的，公開號為60-8577，名為「閥體結構」的形式)。
可是，這兩種結構有以下缺點。
在圖8結構中，由於所產生的內應力抗力隨不同部位而有所變化，因此需要許多加強肋，從而降低了生產效率，給大量生產帶來困難。
在圖9結構中，由於加於其上的載荷是以矢量的形式分配的，因此對抵抗壓縮應力有利。可是，通過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張的那部分內壁上。因此，需要計算承受這一載荷的金屬板厚度，並在決定厚度時要考慮到在壓力加工過程中由於擴大管徑而減小了的那部分厚度。
用壓力加工方法製作閥殼的另一個缺點是密封環容易從其座中脫開或易於損壞。參看圖7和圖9中各密封環槽座的截面7a或7c可見，由於待安裝的密封環外徑周邊寬度Wa1或Wc1與內徑周邊寬度Wa2或Wc2一樣大或者稍小一些，故當流體通過閥體時，密封環向內收縮，使密封環密封不良或者損壞。
一般來說，閥殼(包括壓力加工的閥殼和鑄造的閥殼)中存在的共同問題是，隨著使用時間的加長，密封環本身不可避免地會變質，使閥體的密封性能降低，因而必須更換密封環，或再緊固壓緊螺栓以提高密封性。
如果密封環老化，也可能安裝時因配合鬆動而在密封環和密封環槽座之間出現空隙，這樣，根據使用材料的情況。在零件之間的空隙處可能發生腐蝕，並且會縮短閥的使用壽命。眾所周知，使用奧氏體不鏽鋼容易發生腐蝕。
此外，如果管道裡邊和外邊的溫度或化學成份不同，就要選擇好閥的結構，並選擇與管道相適應的閥殼材料。
例如，如果通過閥中的流體溫度高，而外界氣溫低，則由於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，則管道可能出現冰凍或破損。
至於對化學氣體，則材料的選擇比較困難，特別是如果管道外面是鹼性氣體時，材料選擇的難度就更大。
現在參看圖1、圖2和圖3本發明的優選實施例中的閥體結構，下面加以詳細敘述。
在這些圖中，由內殼套4和外殼套5組成的閥殼1安裝到管道上，並夾持在管道的兩個法蘭10之間。
內殼套4是由薄鋼板製成的圓筒體，它規定了內孔的大小。殼套4的中間部分就是所說的圓筒形部分6，其兩端經壓力加工成S形密封環槽座7。在本實施例中，此S形是偏斜的，即有些變形，因此，放置於各密封環槽座7內的密封環9，其外徑周邊寬度W1比其內徑周邊寬度W2大。
這種連接情況，若採用圖7和圖9所示的傳統閥殼結構，則如圖中密封環槽座剖面的7a和7c所示，由於內徑周邊寬度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的粘附力(即帶走的力)，結果，密封環9a或9c可能會移動，失去密封作用，或者破損和被衝掉。
反之，若採用上述本發明密封環槽座的結構，即其W2的寬度較窄，則會產生獨特的效果，能克服上面討論的先有技術結構中的缺點，從而達到上述本發明的第二個目標。
由薄金屬板製成的S形密封環槽座的槽壁表面會產生彈性，能起彈簧和減振作用，從而大大改善了密封環槽座和裝入其中的密封環之間的緊密配合性，即使密封環本身的彈性降低了，但密封環槽座的槽壁表面彈性不會降低，故密封環的緊密配合能保持很長的時間。因此，無需去做這樣的煩瑣性工作由於密封環老化降低了閥體的密封性，而要用夾緊螺栓對配合部分壓緊。
此外，由於密封環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，金屬件與暴露於流體的密封環之間的連接部分能得到緊密的接合，其間完全沒有空隙。因此，不可能有接觸流體的空隙而造成腐蝕，但假如出現空隙，則根據使用材料的情況，腐蝕是可能發生的(如通常使用奧氏體不鏽鋼時的情況)。只有當密封環是由薄金屬板製成，並放置於特有形狀的密封環槽座內時才會達到這種效果。
外殼套5是用鋼板製成的薄圓筒體，通過對焊連接到內殼套的外周邊上。
閥杆2是一根截面為方形的軸件，分別藉助上襯套11和下襯套13可旋轉地支承在上支承12和下支承14處，其旋轉帶動方法(沒有用圖加以說明)可以是把諸如板手、操縱杆、手輪或類似操作件裝到從上支承12中突出來的從動部分15處，以轉動閥殼1中的閥杆2。
上、下兩個襯套的內周邊也是做成方形的，與閥杆2的外周邊相符合，它們之間採用壓配安裝。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。
閥片3牢固地安裝在閥體1的閥杆2上，由閥板16和覆蓋件17組成。而閥板16由一對夾持在閥杆上的薄圓鋼板構成;覆蓋件17由例如橡膠等彈性材料製成，完全覆蓋著閥板的外邊。
把內殼套的一部分壓入，以形成圍繞於閥杆2四周的上平面18和下平面19，而閥杆2是貫穿過內殼套的孔的。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，當轉動閥杆，使閥片滑動時，閥體和閥片能保持密閉狀態。
供轉動閥杆2的驅動裝置安裝到法蘭22上，而其他零件如密封環23、對開環24和25，以及密封壓蓋26等則緊接裝在法蘭22的下方，用以密封閥杆和上支承。
對於除閥殼1以外的其他零件，當然可以用已知的裝置代替。例如，閥杆2也可以用六角形材料製造，以代替上述的方形材料，閥片3也無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27(見圖6)裝於此槽中，滑動時保持密封。
圖4表示本發明的第二個實施例的結構，其內殼套各密封環槽座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表示第三個實施例的結構，其外殼套的端部壓折成截面為
字形，而密封環槽座7的端部插入凹槽中，也是用焊接固定。
第二和第三個實施例的結構布局獨特的優點是，由於閥殼的端部是由三層組成，或者壓折內殼套，或者壓折外殼套，因此提高了對壓力的抗力。由於此端部是處於緊固連接的狀態，故可以縮短焊縫的長度，或可採用點焊，以簡化焊接操作。此外，上述結構的受熱變形也減小了。
根據需要，上述任何一種結構的內殼套4和外殼套5，都可以用各種不同的材料製造，因為這兩者是分開用壓力加工製成的。可以建議使用各種各樣的金屬材料組合，如高抗拉強度鋼和軟鋼、不鏽鋼和軟鋼、不鏽鋼和蒙乃爾高強度合金、軟鋼和鈦或鎳和銅等，只要相配的材料中可以對內殼套進行壓力加工的都可以採用。
上述組合形式可以得到獨特的效果，例如，由高抗拉強度鋼製成的外殼套具有很高的強度，而由軟鋼製成的內殼套適合於塑性變形加工，故可易於進行所需的如深拉延等操作。
其另一個優點是，可以選擇適用於流經管道中的流體特性的材料和適用於管道外邊大氣特性的材料，例如，如果流體是鹼性的，而外界空氣是酸性的，則可以採用外殼套材料耐酸、外殼套材料耐鹼的閥殼材料組合形式。也可以根據外界空氣和管內流體的特殊情況，選擇專用的耐腐蝕、耐熱、抗磨和類似金屬板材，從而達到本發明的上述目標。
最後，在上述的任何一種實施例的結構中，都可以通過使用適當的模子保證壓力加工的製造精度，且易於以合理的成本進行大量生產，因此，對上述先有技術結構中的問題，可以無需失去(即仍然保持)傳統壓力加工製作碟形閥的優點而得到解決。
上面已敘述了本發明的各種實施例，顯然，還可以根據以上所說，對本發明進行改進和變更。
權利要求
1.一種用於碟形閥上的閥殼，包括一個帶孔的圓筒形閥殼；一根可旋轉地安裝於閥殼上的閥杆，該閥杆在閥殼的中間部分垂直地穿過閥孔；一塊安裝到閥殼上並可在孔中滑動的，大體上為圓形的閥片，該閥片隨閥杆相應轉動時，能保持密封狀態；安裝到閥殼上的密封環，該密封環帶有內、外徑；其中閥殼是用薄金屬板經壓力加工製成雙層結構的形式，由內殼套和外殼套組成；內殼套由限定了閥孔的圓筒形部分和成形於兩端擴大孔徑上，截面大體上呈S形的密封環槽座部分組成。放置於密封環槽座內的密封環外徑周邊寬度比密封環的內徑周邊寬度大，因此，密封環能緊密地裝入密封環槽座相應的S形凹槽內；外殼套套裝於內殼套的外周邊上，形成了一個空腔；內殼套與外殼套疊置並相互固定住，因此提高了其強度、抗振耐久性和彈性。
2.根據權利要求
1所規定的碟形閥閥殼，其製作內殼套的金屬和製作外殼套的金屬可以由彼此不同的各種金屬組合形式構成。
專利摘要
本發明涉及用於碟形閥的閥殼，先有技術中是用壓力加工製作的有易破損、易變形的缺點；當把閥安裝到管道上並從兩端夾緊時，由於密封環的脫開或老化，會降低密封性能。為此，本發明閥殼是採用由內殼套和外殼套組成的雙層結構形式。內殼套由限定閥孔的圓筒形部分和成形於兩端擴大直徑處的密封環槽座部分組成。密封環槽座的截面大體上呈S形。外殼套套裝於整個內殼套上，形成一個空腔，內殼套和外殼套在閥殼的兩端互相疊裝在一起。
文檔編號F16K27/02GK87101698SQ87101698
公開日1988年9月14日 申請日期1987年3月5日
發明者萬信宮生, 弘堀井, 涓二生駒 申請人:株式會社慄木鐵工所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan