专利名称：用于控制气体压力的蝶阀的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种控制气体压力的蝶阀，并特别是涉及一种控制航空器舱室内气体压力的蝶阀。
背景技术：
蝶阀通常用于控制液态或气态流体的流速。为此传统的蝶阀包括定位在阀壳体内以便围绕通过轴限定的转动轴线转动的闭合构件。通常，闭合构件构造成通过轴在使得流体流过阀壳体的开启位置和防止流体流过壳体的闭合位置之间转动的盘。该轴通过由例如电动马达的外部致动器施加的扭矩驱动。
特别是在航空工业中，蝶阀用来控制航空器舱室内的空气压力，如USA5881995披露那样。舱室内流通的空气流速以及舱室内的空气压力受到闭合构件开启位置的影响。由于空气是可压缩的流体，控制空气压力的蝶阀受到例如振、磨损和噪声的不希望的影响。例如，空气的高压和高速流速在开启位置的宽范围上造成空气动力节流作用，造成闭合构件内不利的张力状态。这种张力状态可造成闭合构件的例如裂纹的损坏。扩张的裂纹造成闭合构件的损坏，并由此造成阀壳体的截面区域脱开，造成压力突然并有害的损失。
发明内容
本发明的目的在于提供一种即使出现闭合构件损坏的情况也可确保阀壳体的截面区域受到限制的蝶阀。
所述目的按照本发明通过具有权利要求1特征的蝶阀来实现。因此，本发明的蝶阀包括具有纵向轴线并限定气体沿着纵向轴线的流动路径的阀壳体、具有转动轴线的轴和连接到轴上的闭合构件。闭合构件枢转地安装在阀壳体上以便围绕转动轴线在使得气体流过阀壳体的开启位置和防止气体流过阀壳体的闭合位置之间转动。另外，闭合构件包括相互邻靠的第一盘和互补的第二盘。第一盘和第二盘相对于对称轴线对称布置，对称轴线以预定倾斜角度相对于转动轴线延伸。
本发明的蝶阀的显著特征在于闭合构件包括对称布置并相互邻靠的两个盘。以此方式，即使一个盘出现损坏，阀壳体的截面区域也可通过另一个盘来限制。为此，已经发现相对于对准轴线的对称配置的盘对称构造造成闭合构件形成划分的结构，使得闭合构件能够相对方便地安装，而没有另外的紧固装置。另外，盘对称轴线和轴转动轴线之间的倾斜可以使用构造成单件并适用于没有间断地将闭合构件座置于阀壳体内的密封元件。
按照本发明的优选实施例，第一盘和第二盘各自包括内表面、外表面、在内表面和外表面之间具有第一厚度的远端以及在内表面和外表面之间具有第二厚度的近端。以此方式，第一盘和第二盘具有大致楔形结构，如果第一盘和第二盘在阀壳体的纵向轴线的方向的叠置，该结构确保闭合构件的相对薄的总体厚度。因此，可以实现蝶阀的紧凑结构。
最好是，第一盘和第二盘各自包括邻靠各自其它盘的相应接触表面的至少一个接触表面。设置接触表面确保第一和第二盘准确对称配置。
另外，按照本发明的优选实施例，接触表面沿着垂直于阀壳体的纵向轴线延伸的垂直轴线从近端朝着远端延伸，覆盖内表面的大约10％-大约90％，优选是大约50％。由于第一和第二盘沿着接触表面叠置，这种接触表面的构造确保如果一个盘损坏，另一个盘始终覆盖阀壳体的截面区域的大约50％-大约90％，由此可靠地防止航空器舱室不利地损失压力。在此方面，已经证明如果接触表面覆盖内表面的大约一半，将具有另外的优点。在这种情况下，如果各自其它盘损坏，每个盘足以闭合阀壳体截面区域的三分之二。此外，第一和第二盘的叠置在这种情况下一方面足以确保闭合构件牢固地进行安装，另一方面确保损坏盘安全取出而不影响完整盘的功能。
按照本发明的优选实施例，接触表面包括平行于对称轴线延伸的主要部分和从主要部分的上端部以第一角度延伸到内表面的第一辅助部分。第一辅助部分增加接触表面的延伸。由于辅助部分相对于主要部分以第一角度延伸，在第一盘和第二盘之间具有可靠形状配合锁定。
在第一盘和第二盘之间的形状配合锁定可进一步通过另外包括第二辅助部分的接触表面来加强，第二辅助部分从主要部分的下端部以第二角度延伸到外表面。由于第一盘和第二盘对称构造，第一角度和第二角度具有相同的范围，但在闭合构件的安装状态下相对取向。最好是，主要部分和第一辅助部分之间的第一角度和主要部分和第二辅助部分之间的第二角度两者小于大约90°，由此使得接触表面具有大致Z形轮廓，并确保可靠的形状配合锁定。
另外，按照本发明的优选实施例，主要部分沿着垂直轴线延伸。以此方式，对称轴线和垂直轴线重合，造成轴的转动轴线相对于垂直轴线以倾斜角度倾斜。接触表面的主要部分以此方式在闭合构件的座置平面内延伸。因此施加在第一和第二盘上以及在阀壳体内流动的气体造成的力支承第一和第二盘的邻靠配置。
按照本发明另一优选实施例，第一盘和第二盘各自包括开口，其中这些开口对准并容纳轴。开口使得轴穿过闭合构件，并由此确保闭合构件的方便组装和牢固安装。
最好是，每个开口相对于接触表面的主要部分以倾斜角度延伸。以此方式，开口的轴线与轴的转动轴线重合。
对于闭合构件的快速和方便的组装来说，轴最好通过形状配合锁定固定在开口内。闭合构件由此只包括第一和第二盘以及轴。不需要例如非形状配合的连接元件或螺钉的另外紧固装置来紧固闭合构件的单个部件。但是，这不妨碍这种紧固装置的使用，如果需要，在组装过程中可用来临时固定闭合构件的单个部件。
按照本发明的优选实施例，轴构造成花键轴。这意味着第一和第二盘的开口的内表面设置与花键轴相对应的轮廓。以此方式，在轴和第一和第二盘之间实现可靠的形状配合锁定。
最后，按照本发明的优选实施例，倾斜角度小于大约15°，最好在大约5°和大约10°之间。已经证实具有这种倾斜角度的蝶阀可以有利地控制航空器舱室内的气体压力。
结合附图，参考以下详细说明，将更好理解本发明的不同特征和优点，附图中相同的参考标号表示相同的部件，其中图1a是表示闭合构件闭合位置的蝶阀的截面图；图1b是按照图1a表示闭合构件开启位置的截面图；图2是表示图1a和1b的闭合构件的透视图；图3是表示与轴连接的图2的闭合构件的侧视图；
图4a是按照图3线IVa-IVa的截面图；图4b是按照图3线IVb-IVb的截面图；图5a是按照图3线Va-Va的截面图；图5b是表示图5a中的Vb标示的细节的放大视图；图6a是按照图3的闭合构件的侧视图；图6b是按照图6a的闭合构件的截面7是按照图6a的闭合构件的一部分的平面图。
具体实施例方式
图1a和1b所示的蝶阀包括具有纵向轴线11并沿着纵向轴线限定空气流出航空器舱室的流动路径的阀壳体10。蝶阀还包括枢转安装在阀壳体10内并连接到轴20上的闭合构件20或瓣片，轴具有转动轴线21并通过例如电动马达的致动器驱动。以此方式，闭合构件30在图1b所示的使得空气流过阀壳体10的开启位置和图1a所示的防止空气流过阀壳体10的闭合位置之间转动。
商用航空器装备这种蝶阀以便控制舱室内的空气压力。在航空器飞行过程中，航空器高度的变化造成环境压力的快速变化。通常通过舱室压力控制系统控制的蝶阀用来通过调节舱室空气流出蝶阀的外流量将舱室内的空气压力保持在相对舒适程度上。舱室空气的流动取决于闭合构件30的位置。在闭合位置上，如图1a所示，闭合构件30密封地接合阀壳体10的壁13，以便关断其中的空气流动。为此，闭合构件30的周边设置与壁13协作的密封元件36。密封元件36布置在周向凹槽35内，如图4a和4b清楚所示。布置在凹槽35内的弹簧元件38施加预定预应力到密封元件36上，由此确保闭合构件30在阀壳体10内紧密安装。
闭合构件30包括相互邻靠的第一盘40和互补的第二盘50。第一盘40和第二盘50包括面对的内表面46、56和外表面47、57。如图2所示，外表面47和57设置加强肋34和限定对准并容纳轴20的通孔48、58的通道37。
另外，相同构造的第一盘40和第二盘50各自包括远端41、51和近端42、52，如图6b所示。第一和第二盘40、50的远端41、51在内表面46、56和外表面47、57之间具有第一厚度，第一厚度大于近端42、52的内表面46、56和外表面47、57之间的第二厚度。以此方式，第一盘40和第二盘50具有大致楔形结构。
图5a和6b表示第一盘40和第二盘50各自包括沿着垂直于阀壳体10的纵向轴线11延伸的垂直轴线12从近端42、52朝着远端41、51延伸的接触表面43-45、53-55，由此覆盖内表面46、56的大约50％。接触表面包括平行于对称轴线31延伸的主要部分44、54。接触表面还包括从主要部分44、54的上端部以第一角度α延伸到内表面46、56的第一辅助部分43、53和从主要部分44、54的下端部以第二角度β延伸到外表面47、57的第二辅助部分45、55，如图5a所示。第一盘40和第二盘50相对于对准轴线31对称布置，使得第一盘40的主要部分44、第一辅助部分43和第二辅助部分45邻靠第二盘50的主要部分54、第一辅助部分53和第二辅助部分55。由于第一盘40和第二盘50的对称结构，主要部分44、54和第一辅助部分43、53之间的第一角度α和主要部分44、54和第二辅助部分45、55之间的第二角度β是相同的范围。最好是，第一角度α和第二角度β都小于90°，由此，使得接触表面43-45、53-55具有大致Z形轮廓。接触表面43-45、53-55的这种轮廓确保第一盘40和第二盘50之间的可靠的形状配合锁定。
闭合构件30的稳定性进一步通过轴20和第一盘40和第二盘50之间的形状配合锁定来增加。如图3-7所示，轴20构造成具有花键的花键轴，花键与通孔48、58中的相应凹口接合。基本上不需要将第一盘40连接到第二盘50上的另外紧固装置。但是，如图2-5a所示，加强肋34设置容纳螺钉44的孔口32。最好由例如铝的轻金属制成的这些螺钉44只用来在将轴20引入通孔48、58之前临时固定和对准第一和第二盘40、50。在闭合件30组装之后，只需要螺钉44闭合孔口32，由此避免噪音的产生。
特别是图5a-6b表示出对称轴线31相对于轴20的转动轴线21以预定倾斜角度γ延伸。倾斜角度γ通常小于大约15°，在图5a-6b所示的优选实施例中是大约8°。通孔48、58的轴线与转动轴线21重合，并且因此同样以倾斜角度γ相对于对称轴线31倾斜。对称轴线31和转动轴线21之间的倾斜造成闭合构件31的固有稳定性。这种固有稳定性通过主要部分44、54在闭合构件30的座置平面内的配置来加强。这意味着主要部分44、54沿着垂直于纵向轴线11的垂直轴线12延伸。由此，转动轴线21相对于垂直轴线12以倾斜角度γ延伸，如图3所示。为此，通道37逐渐露出外表面47、57，如图4a、4b所示。由于接触表面的主要部分44、54在闭合构件30的座置平面内延伸，施加在第一和第二盘40、40上并由流过阀壳体10的空气造成的力支承第一和第二盘40、40的邻靠配置。
由于闭合构件30的部件数量受到限制，以上所述蝶阀的优点在于便于组装。另外，对于第一和第二盘40、40和轴20的形状配合锁定来说，闭合构件30具有自稳定的优点。最后但非最不重要，如果出现闭合构件30损坏，蝶阀确保阀壳体10的截面区域受到限制。其原因在于由于第一和第二盘40、40相对于对称轴线31的对称配置造成的闭合构件30的划分结构。
参考标号列表阀壳体10、纵向轴线11、垂直轴线12、壁13、花键轴20、转动轴线21、闭合构件30、对称轴线31、孔口32、螺钉44、加强肋34、周向凹槽35、密封元件36、通道37、弹簧元件38、第一盘40、远端41、近端42、第一辅助部分43、主要部分44、第二辅助部分45、内表面46、外部分47、通孔48、第二盘50、远端51、近端52、第一辅助部分53、主要部分54、第二辅助部分55、内表面56、外部分57、通孔58、第一角度α、第二角度β、倾斜角度γ。
权利要求
1.一种特别在航天器舱室内控制气体压力的蝶阀，包括具有纵向轴线(11)并沿着纵向轴线(11)限定气体流动路径的阀壳体(10)；具有转动轴线(21)的轴(20)；以及连接到轴(20)上的闭合构件(30)，闭合构件(30)枢转地安装在阀壳体(10)上以便围绕转动轴线(21)在使得气体流过阀壳体(10)的开启位置和防止气体流过阀壳体(10)的闭合位置之间转动；其特征在于闭合构件(30)包括相互邻靠的第一盘(40)和互补的第二盘(50)，其中第一盘(40)和第二盘(50)相对于对称轴线(31)对称布置，对称轴线相对于转动轴线(21)以预定倾斜角度(γ)延伸。
2.如权利要求1所述的蝶阀，其特征在于，第一盘(40)和第二盘(50)各自包括内表面(46、56)、外表面(47、57)、在内表面(46、56)和外表面(47、57)之间具有第一厚度的远端(41、51)和在内表面(46、56)和外表面(47、57)之间具有第二厚度的近端(42、52)，第一厚度大于第二厚度。
3.如权利要求2所述的蝶阀，其特征在于，第一盘(40)和第二盘(50)各自包括与各自其它盘(40、50)的相应接触表面(53、54、55；43、44、45)邻靠的至少一个接触表面(43、44、45；53、54、55)。
4.如权利要求3所述的蝶阀，其特征在于，接触表面(43、44、45；53、54、55)沿着垂直于阀壳体(10)的纵向轴线(11)的垂直轴线(12)从近端(42、52)朝着远端(41、51)延伸，覆盖内表面(46、56)的大约10％到大约90％，优选大约50％。
5.如权利要求3或4所述的蝶阀，其特征在于，接触表面包括平行于对称轴线(31)延伸的主要部分(44、54)和以第一角度(α)从主要部分(44、54)的上端部延伸到内表面(46、56)的第一辅助部分(43、53)。
6.如权利要求5所述的蝶阀，其特征在于，接触表面包括以第二角度(β)从主要部分(44、54)的下端部延伸到外表面(47、57)的第二辅助部分(45、55)。
7.如权利要求5或6所述的蝶阀，其特征在于，主要部分(44、54)和第一辅助部分(43、53)之间的第一角度(α)小于大约90°。
8.如权利要求6或7所述的蝶阀，其特征在于，主要部分(44、54)和第二辅助部分(45、55)之间的第二角度(β)小于大约90°。
9.如权利要求5-8任一项所述的蝶阀，其特征在于，主要部分(44、54)沿着垂直轴线(12)延伸。
10.如权利要求1-9任一项所述的蝶阀，其特征在于，第一盘(40)和第二盘(50)各自包括开口(48、58)，开口(48、58)对准并容纳轴(20)。
11.如权利要求10所述的蝶阀，其特征在于，开口(48、58)相对于接触表面的主要部分(44、54)以倾斜角度(γ)延伸。
12.如权利要求10或11所述的蝶阀，其特征在于，轴(20)通过形状配合锁定固定在开口(48、58)内。
13.如权利要求12所述的蝶阀，其特征在于，轴构造成花键轴(20)。
14.如权利要求1-13任一项所述的蝶阀，其特征在于，倾斜角度(γ)小于大约15°，最好在大约5°和大约10°之间。
全文摘要
一种特别在航天器舱室内控制气体压力的蝶阀，包括具有纵向轴线(11)并沿着纵向轴线(11)限定气体流动路径的阀壳体(10)；具有转动轴线(21)的轴(20)；以及连接到轴(20)上的闭合构件(30)，闭合构件(30)枢转地安装在阀壳体(10)上以便围绕转动轴线(21)在使得气体流过阀壳体(10)的开启位置和防止气体流过阀壳体(10)的闭合位置之间转动；闭合构件(30)包括相互邻靠的第一盘(40)和互补的第二盘(50)，其中第一盘(40)和第二盘(50)相对于对称轴线(31)对称布置，对称轴线相对于转动轴线(21)以预定倾斜角度(γ)延伸。即使闭合构件(30)出现损坏，这种蝶阀也可确保阀壳体(10)的截面区域受到限制。
文档编号B64D13/02GK1695019SQ02829460
公开日2005年11月9日 申请日期2002年8月14日 优先权日2002年8月14日
发明者R·德雷斯克, B·佩特里 申请人:北方微机股份公司