闸阀的构造及其制造方法与流程

本申请要求于2016年10月11日提交的第2016-199813号日本专利申请的优先权，其内容通过引用结合在本申请中。

本发明涉及一种适用于输送液体或气体的管路、地热蒸汽、机械设备中的控制流体等流动的阀中的闸阀的构造和制造方法。

背景技术：

图1a、图1b示出了以往的闸阀的形状、构造。在低压用途情况下，作为包裹住闸板的最小的形状，阀体的形状形成为扁平的圆筒或盒形。在承受高压的用途的情况下，为了减小阀材料上产生的应力，连接管部17以及阀体14的形状一般呈圆筒形。为了以垂直于连接管部17的圆筒轴的方式配置闸板12，并使闸板在阀体14内上下运动，阀体14形成为比连接管17粗且垂直于连接管17的圆筒形的形状。

如图2a、图2b所示，由于阀体形成为由2根圆筒20、22组成的复杂的形状，所以一般通过铸造来制造。但是在铸造过程中，会在材料中产生气孔或砂眼等缺陷。为了减少这些缺陷，需要使用与产品大致等量的冒口熔融金属(熔化的金属)。因相应增加的原材料以及加热所消耗的燃料造成了原材料的浪费，从而导致成本增加(专利文献1、非专利文献1)。在闸阀的制造过程中，像这样通过铸造制作出阀体的大致形状后，对作为路径的管内部的用于配置闸板段(gatesegment)或附属部件的部位进行机械加工，再组装上另外制作的闸板段、阀头，从而完成产品制造。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-291065号公报

专利文献2：日本特开2014-065058号公报

非专利文献

非专利文献1：日本平成25年年度战略基础技术进步支持项目“利用铸造成品率提高10％以上的新冒口方式的铸造方法的开发”，中部经济产业发行，(http://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2012/24142110052.pdf)

非专利文献2：日本电气技术规定jeac37064.5.5(1)

技术实现要素：

发明要解决的问题

如专利文献2的背景技术所记载，在铸造中，存在如下问题：在材料中多有气孔或砂眼等缺陷，对其修补要耗费工作量和费用，另外由于机械切削的额外加工还会发生制造期限延迟。而且在铸造中还存在以下问题：需要根据产品规格对能够进行检查的所有部位进行放射检查，由此会产生很大的相应的检查工作量(非专利文献2)。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，在阀体的制造过程中，本发明用锻造代替铸造来制作构件，并在机械加工后通过焊接实现一体化。在锻造的工序中，因不使用砂所以不会产生砂眼缺陷。与铸造件相比，锻造前的钢材气孔少，即使存在气孔，也能够通过热锻将其减少至可以忽略该缺陷的程度。

但是，在通过对单纯的圆筒构造的构件20、22进行焊接来制造图2a、2b所示的现在市售的闸阀的阀体形状的情况下，如图2c所示，焊接部24形成为特殊的形状，不易焊接。即，当从连接管(圆筒构造的构件22)的轴向观察时，焊接部24呈圆形，但当从与连接管的轴垂直的方向观察时，如图2c所示，焊接部24呈立体弯曲的形状。当欲通过工作台可旋转的通用型焊接机进行焊接时，设置为使工作台的旋转轴与连接管的圆筒轴一致。但是，随着工作台的旋转，焊接部位距工作台面的距离产生变动，因此不仅需要使焊头上下运动，而且焊缝的厚度也变动。若焊缝的厚度不同，则需要改变焊接速度来使厚度一致等，对焊接条件增加了制限，从而使实施变得困难。

而且，在对该焊接部进行放射检查时会产生以下问题：由于无法使焊接的深度方向和放射线的穿透方向保持恒定，所以还存在因焊接缺陷以外的原因引起对比度变化从而使检测缺陷的灵敏度下降的问题。由于从图1a、1b所示的闸阀的法兰16至另一侧的法兰的距离要符合美国石油协会(americanpetroleuminstitute)等规定的国际标准，所以不能任意增大阀体的尺寸。若使整个阀体形成为球形，则法兰至法兰的距离会大于该标准。

本发明的另一个目的在于提供一种使该焊接部的形状形成为简单形状的阀体的构造。

在本发明中，如图3a所示，使阀体上的焊接连接管32的部位的周边部30的形状成为球形的一部分，形成为焊接部33的所有部分的形状均相同的圆环状。在这样设置的情况下，从图3a、3c可知，焊接部33的形状位于平面上，且如图3b所示，所有部分的形状均相同(即形成为圆形)，因此能够通过一般市售的工作台可旋转的焊接机进行焊接。而且，根据本发明，在制造闸阀的阀体时，将其分为多个部分再进行制造，从而能够使锻造变得容易进行。

发明的效果

通过使焊接部的形状形成为单纯的圆环状，能够使用通用的焊接机进行量产。另外，在焊接部的放射检查中，能够消除焊接缺陷以外的引起对比度变化的因素，从而能够进行正常的放射检查。

而且，因为通过锻造进行制造，所以不会出现铸造产生的气孔渗漏的问题，从而减少了返修的成本，且不需要返工，能够缩短工期。另外，与铸造相比，锻造不需要冒口处的熔融金属，能够减少这部分材料的消耗，从而能够降低成本。另外，在铸造中，为了检查缺陷，需要对能够检查的部位全部进行放射检查，然而，通过锻造进行制造使焊接部位的放射检查等非破坏性检查变得容易。或者也可以省略检查。

另外，在用于高内压的用途的情况下，通过使阀体形成为球形，能够承受高压，还能够使容器的材料厚度变薄。

这样，使焊接部的形状形成为单纯的圆环状并将阀体分开锻造来进行制造，能够低成本以及高可靠性地制造闸阀的阀体。

本发明的其它目的、特征以及优点可以通过与附图相对应的下面的本发明实施例的记载来了解。

附图说明

图1a是以往的闸阀的构造(去掉阀体、连接管等部分)的立体图。

图1b是以往的闸阀的剖视图。

图2a是以往的铸造闸阀的圆筒形阀体与连接管部的接合部的俯视图。

图2b是以往的铸造闸阀的圆筒形阀体与连接管部的接合部的立体图。

图2c是以往的铸造闸阀的圆筒形阀体与连接管部的接合部的剖视图。

图3a是本发明的球形阀体与连接管部的接合部的俯视图。

图3b是本发明的球形阀体与连接管部的接合部的侧视图。

图3c是本发明的球形阀体与连接管部的接合部的主视图。

图4a是本发明的阀体球形部的分离图。

图4b是本发明的阀体球形部的焊接图。

图4c是本发明的球形部的加工图。

图4d是本发明的连接管部与连接管的焊接图。

图4e是本发明的连接管部与阀体下部的焊接图。

图5是本发明的连接管焊接部的非破坏性检查时的剖视图。

具体实施方式

实施例1

在通过锻造制作阀体时，如果是轴对称的形状，可以使用环锻和模锻来容易地进行制造。但是，环锻和模锻均难以形成长度/直径比大的产品或壁厚薄的产品。为了便于锻造，如图4a所示，将阀体在连接管部分割从而使长度/直径比变小。另外，通过分割能够模锻出阀体中央部的鼓出部，并能够使用接近最终形态的坯料，从而能够降低材料费。

使用含碳量0.1～0.4％的钢铁材料，在1000～1500℃条件下热锻阀体的各部分40、41，必要时进行热处理(淬火、退火)。在如图4b那样对半球形的阀体部分40、41进行焊接后，通过机械加工在阀体的两侧制作用于插入连接管的开口42(图4c)。例如，通过具备u轴的加工中心切出圆状切口，再直接进行切削来加工。

接着，如图4d所示，将连接管45、46分别插入制作好的相向的开口42中并进行焊接。此时，由于阀体的连接管所插入的周边部分44形成为球形，所以焊接部分43的形状是水平面内的圆环状。因此，只需要使焊枪与被焊接物的角度保持恒定并使被焊接物在水平面内旋转，便能够容易地进行焊接。此外，为了使焊接部分的形状在水平面内呈圆环状，除了使周边部分44形成为球形之外，还可以形成为旋转轴与连接管的轴一致的圆锥形或旋转轴与连接管的轴一致的其它曲面。

接着，如图4e所示，对成为阀体的底部的部分48进行焊接，最后对与阀盖10的螺栓对接的部分进行焊接(未图示)。在进行阀体焊接后，若有必要，为了缓解应力，还要进行热处理。此外，本实施例的焊接可以使用非熔化极惰性气体保护电弧焊(tig)、熔化极惰性气体保护电弧焊(mig)、熔化极活性气体保护电弧焊(mag)、埋弧焊中的各种方法。

在阀体的焊接结束后，为了嵌入闸板段部件，通过具有u轴的加工中心对图4d中的插入的连接管22上的相向的圆筒形部位进行机械加工(未图示)，以形成规定的间隔、形状和表面粗糙度。然后，再组装上另外制造的闸板12、阀盖10、阀杆6等部件，从而完成闸阀制造。

实施例2

在本发明中，也可以使连接管的焊接部形成为图5所示的结构。即，在连接管55的外侧，以形成为阀体的球形部的一部分的形状的方式，与连接管一体形成环状的突出部分57，并将该突出部分57的外周与制成的与之匹配的开口之间的边界作为焊接部53。若该突出部分57在连接管的外侧伸出2cm以上，则在放射检查中，能够使来自放射线源60的放射线61易于照射到焊接部53，另外，能够容易地将放射线检测用的感光胶片62固定在阀体内部，因此能够容易地进行放射检查。

此外，上述记载是关于实施例的内容，但是本发明并不限定于此，对于本领域的普通技术人员来说显然可以在本发明的主旨以及所附的权利要求书的范围内进行各种变更以及修改。

附图标记说明

1阀杆指示器(stemindicator)

2阀杆罩

3手轮(handwheel)

4阀轭螺母(yokenut)

5阀轭

6阀杆

7阀轭螺栓

8阀杆填料(stempacking)

9安全阀

10阀盖

11阀盖螺栓

12闸板

13阀座环

14阀体

15脚

16法兰(flange)

17、22、32、45、46、55连接管

20、50阀体

30、44阀体的焊接部位的周边部

33、43、53焊接部

40、41阀体部分

42开口

57突出部分

60放射线源

61放射线

62胶片