用於控制氣體壓力的蝶閥的製作方法

2023-05-21 12:08:51 2

專利名稱：用於控制氣體壓力的蝶閥的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及一種控制氣體壓力的蝶閥，並特別是涉及一種控制航空器艙室內氣體壓力的蝶閥。
背景技術：
蝶閥通常用於控制液態或氣態流體的流速。為此傳統的蝶閥包括定位在閥殼體內以便圍繞通過軸限定的轉動軸線轉動的閉合構件。通常，閉合構件構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動的盤。該軸通過由例如電動馬達的外部致動器施加的扭矩驅動。
特別是在航空工業中，蝶閥用來控制航空器艙室內的空氣壓力，如USA5881995披露那樣。艙室內流通的空氣流速以及艙室內的空氣壓力受到閉合構件開啟位置的影響。由於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範圍上造成空氣動力節流作用，造成閉合構件內不利的張力狀態。這種張力狀態可造成閉合構件的例如裂紋的損壞。擴張的裂紋造成閉合構件的損壞，並由此造成閥殼體的截面區域脫開，造成壓力突然並有害的損失。

發明內容
本發明的目的在於提供一種即使出現閉合構件損壞的情況也可確保閥殼體的截面區域受到限制的蝶閥。
所述目的按照本發明通過具有權利要求1特徵的蝶閥來實現。因此，本發明的蝶閥包括具有縱向軸線並限定氣體沿著縱向軸線的流動路徑的閥殼體、具有轉動軸線的軸和連接到軸上的閉合構件。閉合構件樞轉地安裝在閥殼體上以便圍繞轉動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動。另外，閉合構件包括相互鄰靠的第一盤和互補的第二盤。第一盤和第二盤相對於對稱軸線對稱布置，對稱軸線以預定傾斜角度相對於轉動軸線延伸。
本發明的蝶閥的顯著特徵在於閉合構件包括對稱布置並相互鄰靠的兩個盤。以此方式，即使一個盤出現損壞，閥殼體的截面區域也可通過另一個盤來限制。為此，已經發現相對於對準軸線的對稱配置的盤對稱構造造成閉合構件形成劃分的結構，使得閉合構件能夠相對方便地安裝，而沒有另外的緊固裝置。另外，盤對稱軸線和軸轉動軸線之間的傾斜可以使用構造成單件並適用於沒有間斷地將閉合構件座置於閥殼體內的密封元件。
按照本發明的優選實施例，第一盤和第二盤各自包括內表面、外表面、在內表面和外表面之間具有第一厚度的遠端以及在內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構，如果第一盤和第二盤在閥殼體的縱向軸線的方向的疊置，該結構確保閉合構件的相對薄的總體厚度。因此，可以實現蝶閥的緊湊結構。
最好是，第一盤和第二盤各自包括鄰靠各自其它盤的相應接觸表面的至少一個接觸表面。設置接觸表面確保第一和第二盤準確對稱配置。
另外，按照本發明的優選實施例，接觸表面沿著垂直於閥殼體的縱向軸線延伸的垂直軸線從近端朝著遠端延伸，覆蓋內表面的大約10％-大約90％，優選是大約50％。由於第一和第二盤沿著接觸表面疊置，這種接觸表面的構造確保如果一個盤損壞，另一個盤始終覆蓋閥殼體的截面區域的大約50％-大約90％，由此可靠地防止航空器艙室不利地損失壓力。在此方面，已經證明如果接觸表面覆蓋內表面的大約一半，將具有另外的優點。在這種情況下，如果各自其它盤損壞，每個盤足以閉合閥殼體截面區域的三分之二。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件牢固地進行安裝，另一方面確保損壞盤安全取出而不影響完整盤的功能。
按照本發明的優選實施例，接觸表面包括平行於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。由於輔助部分相對於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一步通過另外包括第二輔助部分的接觸表面來加強，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。由於第一盤和第二盤對稱構造，第一角度和第二角度具有相同的範圍，但在閉合構件的安裝狀態下相對取向。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於大約90°，由此使得接觸表面具有大致Z形輪廓，並確保可靠的形狀配合鎖定。
另外，按照本發明的優選實施例，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，造成軸的轉動軸線相對於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件的座置平面內延伸。因此施加在第一和第二盤上以及在閥殼體內流動的氣體造成的力支承第一和第二盤的鄰靠配置。
按照本發明另一優選實施例，第一盤和第二盤各自包括開口，其中這些開口對準並容納軸。開口使得軸穿過閉合構件，並由此確保閉合構件的方便組裝和牢固安裝。
最好是，每個開口相對於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動軸線重合。
對於閉合構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。閉合構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的另外緊固裝置來緊固閉合構件的單個部件。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固定閉合構件的單個部件。
按照本發明的優選實施例，軸構造成花鍵軸。這意味著第一和第二盤的開口的內表面設置與花鍵軸相對應的輪廓。以此方式，在軸和第一和第二盤之間實現可靠的形狀配合鎖定。
最後，按照本發明的優選實施例，傾斜角度小於大約15°，最好在大約5°和大約10°之間。已經證實具有這種傾斜角度的蝶閥可以有利地控制航空器艙室內的氣體壓力。


結合附圖，參考以下詳細說明，將更好理解本發明的不同特徵和優點，附圖中相同的參考標號表示相同的部件，其中圖1a是表示閉合構件閉合位置的蝶閥的截面圖；圖1b是按照圖1a表示閉合構件開啟位置的截面圖；圖2是表示圖1a和1b的閉合構件的透視圖；圖3是表示與軸連接的圖2的閉合構件的側視圖；
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標示的細節的放大視圖；圖6a是按照圖3的閉合構件的側視圖；圖6b是按照圖6a的閉合構件的截面7是按照圖6a的閉合構件的一部分的平面圖。
具體實施例方式
圖1a和1b所示的蝶閥包括具有縱向軸線11並沿著縱向軸線限定空氣流出航空器艙室的流動路徑的閥殼體10。蝶閥還包括樞轉安裝在閥殼體10內並連接到軸20上的閉合構件20或瓣片，軸具有轉動軸線21並通過例如電動馬達的致動器驅動。以此方式，閉合構件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的閉合位置之間轉動。
商用航空器裝備這種蝶閥以便控制艙室內的空氣壓力。在航空器飛行過程中，航空器高度的變化造成環境壓力的快速變化。通常通過艙室壓力控制系統控制的蝶閥用來通過調節艙室空氣流出蝶閥的外流量將艙室內的空氣壓力保持在相對舒適程度上。艙室空氣的流動取決於閉合構件30的位置。在閉合位置上，如圖1a所示，閉合構件30密封地接合閥殼體10的壁13，以便關斷其中的空氣流動。為此，閉合構件30的周邊設置與壁13協作的密封元件36。密封元件36布置在周向凹槽35內，如圖4a和4b清楚所示。布置在凹槽35內的彈簧元件38施加預定預應力到密封元件36上，由此確保閉合構件30在閥殼體10內緊密安裝。
閉合構件30包括相互鄰靠的第一盤40和互補的第二盤50。第一盤40和第二盤50包括面對的內表面46、56和外表面47、57。如圖2所示，外表面47和57設置加強肋34和限定對準並容納軸20的通孔48、58的通道37。
另外，相同構造的第一盤40和第二盤50各自包括遠端41、51和近端42、52，如圖6b所示。第一和第二盤40、50的遠端41、51在內表面46、56和外表面47、57之間具有第一厚度，第一厚度大於近端42、52的內表面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具有大致楔形結構。
圖5a和6b表示第一盤40和第二盤50各自包括沿著垂直於閥殼體10的縱向軸線11延伸的垂直軸線12從近端42、52朝著遠端41、51延伸的接觸表面43-45、53-55，由此覆蓋內表面46、56的大約50％。接觸表面包括平行於對稱軸線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相對於對準軸線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。由於第一盤40和第二盤50的對稱結構，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是相同的範圍。最好是，第一角度α和第二角度β都小於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。
閉合構件30的穩定性進一步通過軸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構造成具有花鍵的花鍵軸，花鍵與通孔48、58中的相應凹口接合。基本上不需要將第一盤40連接到第二盤50上的另外緊固裝置。但是，如圖2-5a所示，加強肋34設置容納螺釘44的孔口32。最好由例如鋁的輕金屬製成的這些螺釘44隻用來在將軸20引入通孔48、58之前臨時固定和對準第一和第二盤40、50。在閉合件30組裝之後，只需要螺釘44閉合孔口32，由此避免噪音的產生。
特別是圖5a-6b表示出對稱軸線31相對於軸20的轉動軸線21以預定傾斜角度γ延伸。傾斜角度γ通常小於大約15°，在圖5a-6b所示的優選實施例中是大約8°。通孔48、58的軸線與轉動軸線21重合，並且因此同樣以傾斜角度γ相對於對稱軸線31傾斜。對稱軸線31和轉動軸線21之間的傾斜造成閉合構件31的固有穩定性。這種固有穩定性通過主要部分44、54在閉合構件30的座置平面內的配置來加強。這意味著主要部分44、54沿著垂直於縱向軸線11的垂直軸線12延伸。由此，轉動軸線21相對於垂直軸線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。由於接觸表面的主要部分44、54在閉合構件30的座置平面內延伸，施加在第一和第二盤40、40上並由流過閥殼體10的空氣造成的力支承第一和第二盤40、40的鄰靠配置。
由於閉合構件30的部件數量受到限制，以上所述蝶閥的優點在於便於組裝。另外，對於第一和第二盤40、40和軸20的形狀配合鎖定來說，閉合構件30具有自穩定的優點。最後但非最不重要，如果出現閉合構件30損壞，蝶閥確保閥殼體10的截面區域受到限制。其原因在於由於第一和第二盤40、40相對於對稱軸線31的對稱配置造成的閉合構件30的劃分結構。
參考標號列表閥殼體10、縱向軸線11、垂直軸線12、壁13、花鍵軸20、轉動軸線21、閉合構件30、對稱軸線31、孔口32、螺釘44、加強肋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、內表面46、外部分47、通孔48、第二盤50、遠端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。
權利要求
1.一種特別在太空飛行器艙室內控制氣體壓力的蝶閥，包括具有縱向軸線(11)並沿著縱向軸線(11)限定氣體流動路徑的閥殼體(10)；具有轉動軸線(21)的軸(20)；以及連接到軸(20)上的閉合構件(30)，閉合構件(30)樞轉地安裝在閥殼體(10)上以便圍繞轉動軸線(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)的閉合位置之間轉動；其特徵在於閉合構件(30)包括相互鄰靠的第一盤(40)和互補的第二盤(50)，其中第一盤(40)和第二盤(50)相對於對稱軸線(31)對稱布置，對稱軸線相對於轉動軸線(21)以預定傾斜角度(γ)延伸。
2.如權利要求1所述的蝶閥，其特徵在於，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括內表面(46、56)、外表面(47、57)、在內表面(46、56)和外表面(47、57)之間具有第一厚度的遠端(41、51)和在內表面(46、56)和外表面(47、57)之間具有第二厚度的近端(42、52)，第一厚度大於第二厚度。
3.如權利要求2所述的蝶閥，其特徵在於，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括與各自其它盤(40、50)的相應接觸表面(53、54、55；43、44、45)鄰靠的至少一個接觸表面(43、44、45；53、54、55)。
4.如權利要求3所述的蝶閥，其特徵在於，接觸表面(43、44、45；53、54、55)沿著垂直於閥殼體(10)的縱向軸線(11)的垂直軸線(12)從近端(42、52)朝著遠端(41、51)延伸，覆蓋內表面(46、56)的大約10％到大約90％，優選大約50％。
5.如權利要求3或4所述的蝶閥，其特徵在於，接觸表面包括平行於對稱軸線(31)延伸的主要部分(44、54)和以第一角度(α)從主要部分(44、54)的上端部延伸到內表面(46、56)的第一輔助部分(43、53)。
6.如權利要求5所述的蝶閥，其特徵在於，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.如權利要求5或6所述的蝶閥，其特徵在於，主要部分(44、54)和第一輔助部分(43、53)之間的第一角度(α)小於大約90°。
8.如權利要求6或7所述的蝶閥，其特徵在於，主要部分(44、54)和第二輔助部分(45、55)之間的第二角度(β)小於大約90°。
9.如權利要求5-8任一項所述的蝶閥，其特徵在於，主要部分(44、54)沿著垂直軸線(12)延伸。
10.如權利要求1-9任一項所述的蝶閥，其特徵在於，第一盤(40)和第二盤(50)各自包括開口(48、58)，開口(48、58)對準並容納軸(20)。
11.如權利要求10所述的蝶閥，其特徵在於，開口(48、58)相對於接觸表面的主要部分(44、54)以傾斜角度(γ)延伸。
12.如權利要求10或11所述的蝶閥，其特徵在於，軸(20)通過形狀配合鎖定固定在開口(48、58)內。
13.如權利要求12所述的蝶閥，其特徵在於，軸構造成花鍵軸(20)。
14.如權利要求1-13任一項所述的蝶閥，其特徵在於，傾斜角度(γ)小於大約15°，最好在大約5°和大約10°之間。
全文摘要
一種特別在太空飛行器艙室內控制氣體壓力的蝶閥，包括具有縱向軸線(11)並沿著縱向軸線(11)限定氣體流動路徑的閥殼體(10)；具有轉動軸線(21)的軸(20)；以及連接到軸(20)上的閉合構件(30)，閉合構件(30)樞轉地安裝在閥殼體(10)上以便圍繞轉動軸線(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)的閉合位置之間轉動；閉合構件(30)包括相互鄰靠的第一盤(40)和互補的第二盤(50)，其中第一盤(40)和第二盤(50)相對於對稱軸線(31)對稱布置，對稱軸線相對於轉動軸線(21)以預定傾斜角度(γ)延伸。即使閉合構件(30)出現損壞，這種蝶閥也可確保閥殼體(10)的截面區域受到限制。
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 優先權日2002年8月14日
發明者R·德雷斯克, B·佩特裡 申請人:北方微機股份公司