一种用于旋塞阀的阀塞和旋塞阀的制作方法

1.本技术涉及通用机械阀门技术领域，尤其涉及一种用于旋塞阀的阀塞和旋塞阀。


背景技术：

2.旋塞阀是关闭件或柱塞型的旋转阀，通过旋转90度使阀塞上的通道口与阀体上的通道口相通或分开，实现开启或关闭的一种阀门。旋塞阀阀塞的塞体形状可为圆柱状或圆台状。在圆柱状塞体中，通道成矩形，而在圆台状塞体中，通道成梯形。目前，塞体为圆台状的阀塞更为常用。
3.目前，旋塞阀通过精加工的阀塞与阀体间的ptfe套接触来实现密封，阀塞的塞体为配合得很好的圆台状，通过压紧使阀塞与密封面压紧，靠结合面贴合密封。在实际加工中，阀塞呈梯形的通道铸造时会断续切削，导致阀塞塞体刚性不好。尤其对于大口径阀塞，阀塞塞体的强度和刚度较低，塞体容易变形，导致塞体加工尺寸和精度不易保证，另外，塞体的强度和刚度较低，也会导致塞体加工后较大的通道在介质压力作用下容易变形，进而影响到旋塞阀的密封性能。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种用于旋塞阀的阀塞和旋塞阀，能够解决现有用于旋塞阀的阀塞强度和刚度较低的问题。
5.第一方面，本实用新型实施例提供了一种用于旋塞阀的阀塞，包括塞体和导流横板；所述塞体为圆台状，其上设置有文丘里流道；所述导流横板卡设于所述文丘里流道的中部，以将所述文丘里流道划分为上流道和下流道，且沿垂直于所述塞体的中轴线所截的截面上，所述导流横板的轮廓与所述文丘里流道的轮廓相匹配。
6.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述文丘里流道中，垂直于所述塞体中轴线，沿所述塞体高度的中心截面所在位置处设置所述导流横板。
7.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，沿所述导流横板的上导流面到下导流面的方向上，所述导流横板的迎水面和背水面均为圆弧面。
8.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述导流横板的上导流面为平面并与流体流动方向平行；所述导流横板的下导流面为平面，其前端与所述迎水面的下侧相接，末端与背水面的下侧相接，并使所述导流横板的末端最小厚度为导流横板的前端最大厚度的0.35~0.45倍。
9.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述迎水面包括第一弧面和第二弧面； 所述迎水面的迎水端与上导流面的前端采用所述第一弧面过渡，所述第一弧面为1/4第一椭圆面，所述第一椭圆面的长半轴长度等于导流横板的前端最大厚度的0.8倍；所述迎水面的迎水端与下导流面的前端采用所述第二弧面过渡，所述第二弧面为1/4第二椭圆面，所述第二椭圆面的长半轴长度等于导流横板的前端最大厚度的1.2倍。
10.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述上流道和所述下流道的表面粗糙
度均小于ra6.3um。
11.结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述导流横板的迎水端与背水端所在圆的直径等于所述塞体的中心截面的直径的0.85~0.95倍。
12.第二方面，本实用新型另一实施例提供了一种旋塞阀，包括上述所述的用于旋塞阀的阀塞。
13.本实用新型实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
14.本实用新型实施例提供了一种用于旋塞阀的阀塞，包括塞体和导流横板。塞体为圆台状，其上设置有文丘里流道。导流横板卡设于文丘里流道的中部，以将文丘里流道划分为上流道和下流道，且沿垂直于塞体的中轴线所截的截面上，导流横板的轮廓与文丘里流道的轮廓相匹配。本实用新型通过在塞体的文丘里流道卡设导流横板，能够得到一种被加强和改善的用于旋塞阀的阀塞，适用于高压大口径旋塞阀的阀塞的流道设计，满足阀塞强度和刚度需要得到加强的要求，结构简单，并且阀塞的加工精度、尺寸、使用时的变形和受力情况得到改善，加强的阀塞可保证成品旋塞阀的密闭性能和使用安全，在介质压力作用下不容易变形，结构简单易实现。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本技术实施例提供的用于旋塞阀的阀塞的结构示意图一；
17.图2为图1中a-a向示意图；
18.图3为本技术实施例提供的用于旋塞阀的阀塞的结构示意图二；
19.图4为本技术实施例提供的导流横板的结构示意图；
20.图5为现有技术中机翼的结构示意图。
21.图标：1-塞体；2-导流横板；21-上导流面；22-下导流面；23-迎水面；231-第一弧面；232-第二弧面；24-背水面；3-文丘里流道；31-上流道；32-下流道；4-中心截面；5-中轴线。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限
制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
24.如图1~3所示，本实用新型实施例提供了一种用于旋塞阀的阀塞，包括塞体1和导流横板2。塞体1为圆台状，即为图1中标示的高度l处对应的立体结构，其上设置有文丘里流道3，如图1所示，塞体1的上底面和下底面的圆心的连线为塞体1的中轴线5，若过塞体1的中轴线5且平行于流体流动方向（图1和图2中，由左向右的两个横向箭头指示的方向即为流体流动方向）的平面为第一平面，第一平面将塞体1所截得到的截面上，文丘里流道3为梯形。
25.导流横板2卡设于文丘里流道3的中部，以将文丘里流道3划分为上流道31和下流道32，从而分隔的上流道31和下流道32将文丘里流道3的压腔面积减小，提高了阀塞的安全系数余量，形成加强的阀塞结构。且沿垂直于塞体1的中轴线5所截的截面上，导流横板2的轮廓与文丘里流道3的轮廓相匹配，从而避免截面突变造成铸件应力集中，即如图2所示，由于塞体1为圆台状，故该截面上，文丘里流道3的入水端和出水端的轮廓为圆弧形，位于阀体的内侧壁处的轮廓为直线，由于导流横板2的轮廓与文丘里流道3的轮廓相匹配，从而导流横板2的迎水面23和背水面24的轮廓也为圆弧形，与阀体的内侧壁相接处的轮廓为直线。其中，上流道31即导流横板2的上导流面21以上的腔体，下流道32即导流横板2的下导流面22以下的腔体。进一步地，导流横板2通过铸造的方式卡设于文丘里流道3的中部。
26.本实用新型实施例通过在塞体1的文丘里流道3卡设导流横板2，能够得到一种被加强和改善的用于旋塞阀的阀塞，适用于高压大口径旋塞阀的阀塞的流道设计，满足阀塞强度和刚度需要得到加强的要求，结构简单，并且阀塞的加工精度、尺寸、使用时的变形和受力情况得到改善，加强的阀塞可保证成品旋塞阀的密闭性能和使用安全，在介质压力作用下不容易变形，结构简单易实现。
27.进一步地，在文丘里流道3中，垂直于塞体1的中轴线5，沿塞体1的高度l的中心截面4所在位置处设置导流横板2，即如图1所示，中心截面4位于l/2处。由于第一平面将塞体1所截得到的截面上，文丘里流道3为梯形，故此时导流横板2设置的位置使该截面上，上流道31与下流道32的面积比值约为1.1，使分配的介质流动体积基本一致，减少因通道变化对介质流速、压力的影响，减小流体对阀塞的扰动以及提高阀塞工作时的稳定性。另外，通过设置导流横板2连接文丘里流道3的梯形的两腰，使两腰之间形成连接筋板，实现了对塞体1强度和刚度的加强。同时，阀塞下压时，此时导流横板2设置的位置刚好正对管道的中间位置，方便流体的流通。
28.如图1和图4所示，沿导流横板2的上导流面21到下导流面22的方向上，导流横板2的迎水面23和背水面24均为圆弧面，从而能够减小流体流经导流横板2时的阻力。其中，迎水面23即为图1和图4所示的截面中左侧的圆弧线所在的面，背水面24即为图1和图4所示的截面中右侧的圆弧线所在的面。
29.继续参照图1和图4所示，导流横板2的上导流面21为平面并与流体流动方向平行。
30.导流横板2的下导流面22为平面，其前端与迎水面23的下侧相接，末端与背水面24的下侧相接，并使导流横板2的末端最小厚度t1为导流横板2的前端最大厚度t0的0.35~0.45
倍，优选地，导流横板2的末端最小厚度t1为导流横板2的前端最大厚度t0的0.4倍。即下导流面22从前端到末端为向上倾斜的状态，下导流面22与流体流动方向有夹角。其中，导流横板2的前端最大厚度t0取文丘里流道3面积确立的名义直径对应口径-压力阀体的最小壁厚tm，能够增强阀塞整体强度和刚性，图3中阴影部分面积与文丘里流道面积一致。而导流横板2的前端的厚度比末端的厚度厚，适合介质流动。
31.可选的，如图4所示，迎水面23包括第一弧面231和第二弧面232。迎水面23的迎水端与上导流面21的前端采用第一弧面231过渡，第一弧面231为1/4第一椭圆面，第一椭圆面的长半轴长度m等于导流横板2的前端最大厚度t0的0.8倍，该长半轴的方向与流体流动方向平行。迎水面23的迎水端与下导流面22的前端采用第二弧面232过渡，第二弧面232为1/4第二椭圆面，第二椭圆面的长半轴长度n等于导流横板2的前端最大厚度t0的1.2倍，该长半轴的方向与流体流动方向平行，从而能够防止介质流过阀塞时，由于干扰或阻碍（如堵塞、突变等）改变流速而发生紊流的现象。此时导流横板2采用截面垂直翻转后的机翼形设计（如图5示出了现有技术中的机翼形状的截面）。导流横板2被平行于第一平面的任意第二平面所截的截面均为垂直翻转后的机翼形。机翼形设计的导流横板2，为适合流体流动的流线型设计，对介质流动扰动降至最小，改善了阀塞的结构强度，提高了阀塞在关闭位置（介质流过）的承压能力，在流体流过时调整了旋塞阀的受力分布，减少结构变化对旋塞阀的流阻影响，改善旋塞阀受力，降低了中法兰连接和压紧塞体1的紧固件的承受载荷，提高了旋塞阀使用安全可靠性，延长了旋塞阀的使用寿命。另外，由于导流横板2的形状为与飞机机翼形状相反的设计，飞机机翼设计为被向上推动，则导流横板2被向下推动，具体的，如图4所示，机翼形的导流横板2的上导流面21水平，下导流面22从前端到末端为向上倾斜的状态，形成介质流过下导流面22的路径长于流过上导流面21的路径。而由于导流横板2下方流过的介质有较长行进路径，如果下方介质要加入到上方流体中，则必须增加流速。利用流体流速增加，压力下降的原理，设计的导流横板2下方的介质流速较高，其压力将下降到低于上方，上、下介质压力的压力差推动导流横板2的上导流面21下压，阀塞整体受向下的推力作用，使阀塞的密闭效果更好。其中，迎水端是指第一弧面231与第二弧面232的交界线处。
32.图4所示，当迎水面23包括第一弧面231和第二弧面232时，导流横板2的前端最大厚度t0为第二弧面232的末端与上导流面21之间的距离，即机翼形前端翼缘厚度为导流横板2的前端最大厚度t0。导流横板2的末端最小厚度t1为上导流板的末端与下导流板末端之间的距离，即机翼形末端翼缘厚度取导流横板2的前端最大厚度t0的0.35~0.45倍。
33.如图3所示，上流道31和下流道32的表面粗糙度均小于ra6.3um，具体的，即导流横板2的上导流面21、下导流面22，上流道31的内侧壁和顶壁，下流道32的内侧壁和底壁的表面粗糙度均小于ra6.3um，从而光滑的流道减小了介质流过摩擦，降低了流阻。
34.可选的，导流横板2的迎水端与背水端所在圆的直径d1等于塞体1的中心截面4的直径d2的0.85~0.95倍。优选地，导流横板2的迎水端与背水端所在圆的直径d1等于塞体1的中心截面4的直径d2的0.9倍，从而阀塞在工作时，更好旋转，也不会磨损周围设置的其他部件。
35.本实用新型另一实施例提供了一种旋塞阀，包括上述的用于旋塞阀的阀塞，从而本技术实施例的旋塞阀强度和刚度较好，使用寿命较长。
36.在实际中，旋塞阀的阀塞的形状可为圆柱状或圆台状。在圆柱状的阀塞中，通道一
般成矩形，而在圆台状的阀塞中，通道成梯形。本技术实施例中在文丘里流道3中卡设导流横板2以加强阀塞的强度和刚度，对形状为圆柱状的阀塞同样适用。
37.本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
38.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对本技术限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术技术方案的范围。