专利名称：阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及对流经阀体内的流体流量进行控制的阀，尤其涉及具有球形阀芯(plug)的固定式(trunnion)球阀。
技术背景作为各种流体控制用阀，例如对空调用冷媒进行控制时使用的 阀，现公知的是使用二通球阀。这种二通球阀若根据球形阀芯的支 承方式不同来进行区分，可分为如下两种，即，浮动式球阀，通过 配置于上游侧和下游侧的一对阀座环(seat ring)支 fa求形阀芯为可 转动的状态；固定式球阀，通过阀杆支承球形阀芯为可转动的状态。 浮动式球阀在全闭时，其球形阀芯被一 次侧流体的压力按压在二次 侧阀座环上，主要通过J求形阀芯和下游阀座环的4妄触来i某求密封(例 如，参照日本发明专利公开7>报特开平11 - 148565 )。另一方面， 固定式球阀采用以设于阀体上的轴承孔来支承阀杆两端并4吏阀杆可 相对轴承孔转动的结构，这样，在全闭时，J求形阀芯不会纟皮一次侧 流体的压力强力地按压在二次侧阀座环上，因此，通常仅利用球形 阀芯和 一 次侧阀座环的接触来进行密封，从而可采用省略下游阀座 环的构造(例如，参照日本发明专利公开公报特开2004- 204946)。图5中表示有现有技术中的固定式球阀的密封构造。该图中，固定式球阀1 (以下，简称为阀1)中，通过弹簧等弹 性部件4产生的加载力，乂人一次侧向第1保^持部件3进4于加载，这 样，阀座环5被按压在阀芯2外周面的着座部上，以此，可防止流体8 阀芯2和阀座环5之间的间隙7泄漏。阀芯2和阀座环5间4妄触的部分A (以下，简称为4妻触部A)的 位置以及第l保持部件3外周面上与O形圏(密封部件)12接触的部分B(以下，简称为接触部B)的位置，在阀体6内流路9的径向 方向上不一致，接触部B的位置比接触部A远离流路中心轴线10。 换言之，令从流路9的中心轴线IO到接触部A的距离为a,令从流 路中心轴线IO到接触部B的距离为b，则a<b，当一次侧和二次侧 出现流体压力差P ( -P广P2)时，将阀座环5按压在阀芯2上的力 为由上述弹性部件4产生的加载力再加上由受压面积差S ( = (b2 -a2) x ;r )乘以p得到的作用力F ( = (b2-a2) x ttP)。符号11表示的是将第1保持部件3保持为可沿轴向移动的状态的第2保 持部件，通过形成于其外周面上的外螺紋14与形成于阀体6内壁面 上的内螺紋15的旋合，将该第2保持部件11固定于阀体6的内壁 上。另外，第2保持部件11也可以是与阀体6—体形成的构造。符 号13表示的是使阀芯2转动的阀杆。但是，图5所示的现有技术中的阀1的构造存在的问题在于，将 阀座环5按压在阀芯2上的压力不仅有上述弹性部件产生的加载力， 还有受压面积差S和流体压力差P的乘积(Sxp)算得的压力F， 因此，受到流体压力差P的影响，在压力F变大时，阀的操作转矩 也将增大。此外，问题还在于，在阀芯和阀座环间的表面压力增加 时，阀座环的磨损量也容易增加，阀座环性能会降低。因此，现有阀的问题在于，在阀打开的状态下，流体压力差P 变小，以较小的操作转矩就足以进行操作，但在阀处于全闭时的最 大压力差的状态下时，就需要较大的操作转矩。发明内容本发明是为了解决上述现有问题而作出的，目的在于提供一种 阀，该阀通过防止因流体压力差的变动导致作用到阀芯的压力增大， 来减小所需的最大操作转矩，降低阀座环的磨损量，使阀座环的性 能提升。为了实现上述目的，本发明提供一种阀，该阀具有:阀芯，其可 转动地配置在阀体的流路内，对流经阀体的流路的流体进行流量调节；与上述阀芯的着座部接触的阀座环；保持上述阀座环的第1保 持部件；第2保持部件，其配置于上述阀体的内壁上，将上述第1 保持部件保持为可沿轴向移动的状态；弹性部件，其以被沿轴向压 缩了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，经 由上述第1保持部件将上述阀座环按压到上述阀芯上；密封部件， 其以被沿径向压缩了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保 持部件之间，对上述第1保持部件和上述第2保持部件间的间隙加 以密封，上述阀体中，从上述阀芯和上述阀座环接触的接触部到流 路中心轴线的距离与从上述第1保持部件和上述密封部件接触的接 触部到上述流路中'"、轴线的距离相等或近似相等。此外，本发明还提供一种阀，该阀具有阀芯，其可转动地配置 在阀体的流路内，对流经阀体的流路的流体进行流量调节；与上述 阀芯的阀座部接触的阀座环；保持上述阀座环的第l保持部件；第2 保持部件，其配置于上述阀体的内壁上，将上述第1保持部件保持 为可沿轴向移动的状态；弹性部件，其以被沿轴向压缩了的状态安 装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，经由上述第1保 持部件将上述阀座环按压到上述阀芯上；密封部件，其以被沿径向 压缩了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间， 对上述第1保持部件和上述第2保持部件间的间隙加以密封，上述 阀体中，从上述阀芯和上述阀座环接触的接触部到流路中心轴线的 距离与从上述第2保持部件和上述密封部件接触的接触部到上述流 路中心轴线的距离相等或近似相等。[发明的效果]本发明中，从阀芯和阀座环接触的接触部到流路中心轴线的距离 与第1保持部件和密封部件接触的接触部到从流路中心轴线的距离 相等或近似相等，因此，可使第1保持部件上受到一次侧流体作用 的受压面积差减小。因此，即便流体压力差变大，将阀座环按压在 阀芯上的压力也不会增大。这样，操作转矩也不会增大，阀座环的 磨损也较少，可使阀的阀座环性能提高。此外，本发明中，从阀芯和阀座环^妄触的4妄触部到流^各中心轴线的距离与第2保持部件和密封部件接触的接触部到从流路中心轴线 的距离相等或近似相等，同样可使第1保持部件上的受到一次侧流 体作用的受压面积差减小。因此，即便流体压力差变大，将阀座环 按压在阀芯上的压力也不会增大。这样，操作转矩也不会增大，阀 座环的磨损也较少，可使阀的阀座环性能提高。
图1是表示本发明的一实施方式的阀在全闭时的剖视图。 图2是图1中的局部放大剖视图。 图3是表示操作转矩的图。图4是表示本发明的另一实施方式的阀的局部剖视图。 图5是现有技术中的阀的局部剖视图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施方式详细地说明本发明。图1是表示本发明的一实施方式的岡在全闭时的剖视图，图2 是图1中局部的放大剖视图。附图中，以符号30表示的整个固定式 阀中，具有阀体33,在其内部形成有流体31的流路32;球形的 阀芯35，其被配置在该阀体33内部中央，可在与阀体33的轴线(流 路中心轴线)34平行的平面内转动，打开或关闭上述流路32;阀杆 36，供从阀体33的外部来转动操作该阀芯35;等等。在上述阀体33的两端部突出设置有凸缘部37a、37b,凸缘部37a、 37b构成与管i 各相连的连接部，在阀体33的上表面中央形成供上述 阀杆36贯穿的通孔38。阀体33内的流路32^皮上述阀芯35分隔为 一次侧流^各32A和二次侧流i 各32B。上述阀芯35由大致呈球形的中空体构成，其内部形成有贯穿流 路40,阀芯35具有进液孔侧开口部41和出液口侧开口部(未图示)。 贯穿流路40的进液孔侧开口部41和出液口侧开口部祐 没置在阀芯35的周壁上，在阀芯35的转动方向上互相间隔180° 。阀芯35的 外周面上形成有球面形的着座部44，在阀芯35的上表面中央部形成 有凹陷部45,供上述阀杆36的下端部插入。另一方面，阀芯35的 下表面中央形成有凹陷部45，该凹陷部45供轴部件46以其轴线与 阀杆36的轴线重合的方式插入。该轴部件46被压入到设于阀体33 的下表面中央的轴承部件47上。上述阀体33的通孔38上嵌合有筒形的盖部件48。上述阀杆36 通过密封部件49贯穿上述盖部件48，且可相对上述盖部件48转动， 该阀杆36的突出于阀体33上方的外端部由图示省略的执行才几构驱 动，这样，可使上述阀芯35在箭头6所指的方向上在大致90。的角 度范围内往返转动。在上述阀体33的内部，在一次侧流^各32A—侧配置有与上述 阀芯35的着座部44紧密接触的阀座环50;对该阀座环50进行保持 的第1保持部件51;第2保持部件52,其将该第1保持部件51保 持为可在轴向上移动的状态；作为弹性部件的弹簧53，其向下游侧 对第1保持部件51进行加载，将阀座环50按压在阀芯35上；O形 圈(密封部件)54，其对第1保持部件51、第2保持部件52间加以 密封，通过上述这些部件构成阀座环部的密封构造。41的高度尺寸(或大致相等)，该阀座环50与第l保持部件51的 下游侧端面间紧密接触。上述第1保持部件51被形成为两端开放的筒形，在整个长度上 孔径大致相等，该第1保持部件51的前半部形成为薄壁部51A,后 半部形成为厚壁部51B。薄壁部51A的外径祐:设定为大致等于上述 阀座环50的与上述阀芯35接触的部分的直径。厚壁部51B的上游 侧端面上形成有由环形的槽构成的第1收纳部55，供收纳上述弹簧 53。此外，厚壁部51B的外周面上安装有薄壁的圓筒形体56，该圓 筒形体56向下游侧延伸，覆盖上述阀座环50的外周。该圆筒形体 56的下游侧端部上一体地设有向径向内侧弯曲的弯曲部56A。因此，在圆筒形体56与厚壁部51B的下游侧端面之间形成环形槽，供收纳 阀座环50，以此来限制阀座环50的沿径向、轴向的移动。上述第2保持部件52被形成为筒形，其中央部形成为厚壁部 52A，在厚壁部52A的外周面形成有外螺紋61,供与形成在阀体33 内壁上的内螺紋60旋合。在第2保持部件52的厚壁部52A的前半 部内周面上与之一体地突出设置有突起部52B，该突起部52B的侧 面与第1保持部件51的薄壁部51A的上游侧端面51a相对。另外， 厚壁部52A的内径大致等于上述第1保持部件51的薄壁部51A的 外径，在该厚壁部52A的内周面上形成有由环形的槽构成的第2收 纳部63，供收纳被沿径向压缩了的上述O形圏54。此外，在上述厚 壁部52A的外周面上与之一体地突出设置有向下游侧延伸的薄壁的 环形体52C,其中嵌插有上述第1保持部件51的厚壁部51B,该厚 壁部51B可相对该环形体52C滑动。厚壁部52A的下游侧端面形成 有推压面64,用于沿轴线方向按压上述弹簧53。另外，保持部件52 也可以与阀体33 —体构成。上述O形圈54以被第1保持部件51、第2保持部件52沿径向 压缩了的状态收纳在上述第2收纳部63内，从而被按压在上述第1 保持部件51的薄壁部51A的外周面上，这样，第1保持部件51的 薄壁部51A的外周面和第2保持部件52的厚壁部52A内周面之间 的间隙得以密封。薄壁部51A限制O形圏54沿与流路中心轴线34 成直角的方向向内侧的移动。第2收纳部63不^f义限制O形圏54沿 与流路中心轴线34成直角的方向向外侧的移动，还限制0形圈54 的沿与流路中心轴线34平行的方向的移动。就这样的构造的阀30而言，图1表示了阀30的全闭状态。乂人该 状态起，通过阀杆36，使阀芯35在图1中沿逆时针方向緩緩转动， 让进液孔侧开口部41与一次侧流路32A渐渐连通，出液口侧开口部 与二次侧流路32B渐渐连通，这样，流体31开始通过阀芯35的连 通流路40从一次侧流路32A流到二次侧流路32B。然后，在使阀芯 35转动到最大角度(大致为90° )时，阀30成为全开状态。在本实施方式中，通过弹簧53将阀座环50按压在阀芯35上， O形圏54被以压缩状态收纳在第2收纳部63内，因此，阀全闭时， 流体31的向二次侧流路32B侧的泄漏可净皮切实地防止。此外，在本实施方式中，阀体33中，乂人阀芯35和阀座环50接 触的接触部A到流路中心轴线34的距离a，与从第1保持部件51 和0形圏54接触的接触部B到上述流路中心轴线34的距离，也就 是从流路中心轴线34到第1保持部件51的薄壁部51A的外周面的 距离h大致相等(a-bj ，这样，可使由流体压力差P ( =P2-P1 ) 产生、将阀座环50按压向阀芯35的压力F减小。由本发明的上述实施方式中的阀30， 一方面可4吏阀体33中/人阀 芯35和阀座环50接触的接触部A到流-各中心轴线34的距离a,与 现有的阀在数值上相同、不作改变，另一方面，可使阀体33中从流 路中心轴线34到第1保持部件51的薄壁部51A的外周面的距离 与上述距离a相等或近似相等，因此，通过筒形部56实现一体化的 第1保持部件51、阀座环50上受一次侧流体压力Pd乍用的受压面 积差Si为(bj-a2) x丌。而且，如上所述，^和a相等或近似相 等，由此，该受压面积差Si大致为0，可防止因流体31的一次侧、 二次侧间流体压力差P( -Pi-Pj的变动导致的操作转矩增大。因 此，可使用操作转矩较小的执行机构，特别是，越是口径大的阀或 是压力差较大规格的阀，这样的效果就越显著。此外，将阀座环50按压向阀芯35的压力F并不因流体31的一次 侧、二次侧间流体压力差P ( -Pi-P2)的变动而增大，因此，可使阀 芯35的着座部44或阀座环50的磨损较小，阀30的持久性得以提高。图3是表示对本实施方式中的阀30和图5所示的现有技术的阀 1进行操作转矩实验得到的实验数据的图。横轴表示流体的一次侧、 二次侧间的压力差(MPa)，纵轴表示操作转矩(Nm)。图中，实 线I表示本实施方式的阀30的操作转矩，虚线II表示现有技术的阀 1的操作转矩。从该图可以得知，采用本实施方式的阀30，相比现 有技术中的阀1而言，最多可削减5成的操作转矩。这也就说明，通过使阀体33上，从阀芯35和阀座环5(U妄触的4妾触部A到流3各中 心轴线34的距离a与从第1保持部件51和0形圏54 4妄触的接触部 B到上述流路中心轴线34的距离b!相等或近似相等，使受流体压力 差P的作用将阀座环50按压在阀芯35上时的受压面积差Sl减小， 即可产生上述效果。图4是表示本发明的另一实施方式的阀的局部剖视图。对于与图1和图2结构相同的部件标注相同符号来加以表示，适当 地省略其说明。该实施方式是用于说明技术方案2所记载的阀，其中， 如下几点与图l、图2所示的阀30不同，即，第1保持部件51的薄壁 部51A的外周面和第2保持部件52的厚壁部52A的内周面上，分别形 成凹部71、凹部72，通过该凹部71、凹部72来形成环形的第2收纳部 70,用于收纳0形圈54;使从阀芯35和阀座环50接触的接触部A到 阀体33流路中心轴线34的距离a与从第2保持部件52和O形圏54接 触的接触部B到流体中心轴线34的距离b2相等(a = b2)。上述凹部71以如下结构的环形凹部构成，即，该环形凹部^皮形 成在第1保持部件51的薄壁部51A的外周面上，向上游侧和阀体 33的径向外侧这两个方向开》文。上述凹部72以如下结构的环形凹部 构成，即，该环形凹部被形成在第2保持部件52的厚壁部52A的内 周面上，向下游侧和阀体33的径向内侧这两个方向开》文。以这样的 凹部71、凹部72构成的第2收纳部70，通过沿流-各中心轴线34方 向上相对的前壁70a和后壁70b,限制O形圈54的沿流^各中心轴线 34方向的移动，通过第2收纳部70上与流^各中心轴线34方向正交 的方向上相对的上壁70c和下壁70d,限制O形圈54的沿与流;洛中 心轴线34方向正交的方向上的移动。在上述这种构造中，乂人阀芯35和阀座环50^妻触的^妾触部A到 阀体33流路中心轴线34的距离a与从第2保持部件52和O形圏4妾 触的接触部B到流路中心轴线34的距离b2被设定为相等或近似相 等，使第1保持部件51上受到一次侧流体压力Pi作用的受压面积差 减小，因此，可得到与上述实施方式相同的效果。
权利要求
1.一种阀，其特征在于，具有阀芯，其可转动地配置在阀体的流路内，对流经阀体的流路的流体进行流量调节；与上述阀芯的阀座部接触的阀座环；保持上述阀座环的第1保持部件；第2保持部件，其配置于上述阀体的内壁上，将上述第1保持部件保持为可沿轴向移动的状态；弹性部件，其以被沿轴向压缩了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，经由上述第1保持部件将上述阀座环按压到上述阀芯上；密封部件，其以被沿径向压缩了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，对上述第1保持部件和上述第2保持部件间的间隙加以密封，上述阀体中，从上述阀芯和上述阀座环接触的接触部到流路中心轴线的距离与从上述第1保持部件和上述密封部件接触的接触部到上述流路中心轴线的距离相等或近似相等。
2. —种阀，其特征在于，具有阀芯，其可转动地配置在阀体 的流路内，对流经阀体的流路的流体进行流量调节；与上述阀芯的 阀座部接触的阀座环；保持上述阀座环的第1保持部件；第2保持 部件，其配置于上述阀体的内壁上，将上述第1保持部件保持为可 沿轴向移动的状态；弹性部件，其以被沿轴向压缩了的状态安装于 上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，经由上述第1保持部 件将上述阀座环按压到上述阀芯上；密封部件，其以被沿径向压缩 了的状态安装于上述第1保持部件和上述第2保持部件之间，对上 述第1保持部件和上述第2保持部件间的间隙加以密封，上述阀体中，从上述阀芯和上述阀座环接触的接触部到流路中心 轴线的距离与从上述第2保持部件和上述密封部件接触的接触部到 上述流路中心轴线的距离相等或近似相等。
全文摘要
本发明提供一种阀。该阀可减少由流体压力差的变动而增加的阀座环作用向阀芯的压力，降低操作转矩，减少阀座环的磨损，优化持久性能。令从阀体(33)流路中心轴线(34)到阀芯(35)和阀座环(50)接触的接触部(A)距离为a，使从流路中心轴线到第1保持部件(51)的薄壁部(51A)的外周面的距离b<sub>1</sub>大致相等。以(b<sub>1</sub><sup>2</sup>-a<sup>2</sup>)×π表示通过流体压力差P将阀座环按压在阀芯上时的受压面积差S1，由于b1和a大致相等，所以S1大致为0。因此，相比现有阀中的从流路中心轴线到第1保持部件和O形圈接触的接触部B的距离b1大于距离a而言，本发明的阀可使流体压力差的变动产生的阀座环对阀芯的压力F减小，使操作转矩减小。
文档编号F16K5/06GK101270822SQ200810084650
公开日2008年9月24日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月20日
发明者本间康正 申请人:株式会社山武