专利名称：凸轮浮球阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及阀，是一种浮子致动的浮球阀。
为控制水箱、水池的水位，一般都采用浮球阀。传统的浮球阀由阀体、阀塞、传动机构、浮球及浮球横杆所组成，传动机构铰接在阀体上后一端与浮球横杆相连，另一端与阀塞相连。浮球的浮力通过传动机构作用于阀塞，随着水箱中水位的升高浮球升起，与之相连的传动机构则推动阀塞逐步压向阀体上的阀座，直至完全关闭而仃止向水箱送水，水位不再升高;反之，当水箱放水时浮球随水位下降，阀塞则脱离阀座，逐向水箱送水，这种结构形式的浮球阀，其锁紧力较小，特别是当水压波动时，浮球会发生跳动，使阀塞关闭不稳定，导致阀门漏水，密封面也易损坏。为加大关闭阀门的压力，往往采用增大浮球体积或加长浮球横杆的办法，但这样既增加了用材量，更易使浮球横杆扭弯，阀门更关不紧。为克服上述缺点，本申请人曾于1989年1月19日向中国专利局申请、并已授于专利权的一件专利号为89211383.9的“凸轮浮球阀”专利，主要特点是连接阀塞和浮球的传动机构采用凸轮结构，以增加机械效率，从而增大了对阀塞的压力。具体结构是，把凸轮设计成V形(扇形)，V形凸轮之一边(扇面边)的端部开有回转中心孔(扇轴孔)，另一边(扇面宽弧边)开有弧形凸轮曲线槽孔;装配时使凸轮回转中心位于阀塞杆的轴线上，而阀塞杆的端部通过设置在其上的滚子嵌设在弧形凸轮曲线槽孔中，亦即使当阀塞位于最大开启位置时，槽孔的最上端中心位置与凸轮回转中心位于同一水平位置上。这种结构形式的凸轮浮球阀，因其凸轮回转中心位于阀塞杆的轴线上，它必须使压力角(阀塞杆轴线与凸轮曲线槽孔工作点曲率半径间的夹角)大于10度，否则，凸轮传动机构将发生自锁;并且，凸轮槽孔的曲线为线性曲线，仅能起压力传递作用而无明显的放大作用。
本发明的目的是为了提供一种改进的凸轮浮球阀，使作用于阀塞杆的压力能获得两次放大，从而进一步提高对阀塞的压力，并且使阀塞能在小压力角工作条件下可靠地工作。
本发明的目的是这样达到的把连接浮球并传动阀塞杆的扇形凸轮传动机构以偏置方式设置，即凸轮回转中心相对于阀塞杆轴线具有一偏置距，阀塞杆轴线与凸轮回转中心和阀塞杆顶端间的连线构成的夹角为偏置角θ。根据凸轮机构的效率公式η＝ (cos(α+φ1+φ2)sin(θ+α))/(cosφ2sin(θ+α+φ1)cosα)其中φ1为凸轮和从动件之间的摩擦角，φ2为从动件和轴套(阀体)间的摩擦角。
合理选用偏置角θ，能提高凸轮机构的效率;并且，具有偏置角的凸轮机构能减小其凸轮曲线槽孔工作点处的压力角α，从而加大浮力作用于阀塞杆上的轴向压力分量，即增加对阀塞杆的压力。同时，遵循阀门越接近全关闭，凸轮升程越小的原则，把凸轮槽孔曲线设计成至少具有一段非线性曲线段，使凸轮转角和与之对应的槽孔曲线升程(亦即阀塞的升程)间呈非线性关系，即凸轮转角变量△δ和槽孔曲线升程变量△h(阀塞的即时升程)之比不为常数。弧槽孔的非曲线段所占整个弧槽孔曲线的长度由工艺特性，不同的使用要求及其浮球阀的不同规格而定，曲线形状则用作图法作出。
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构外形示意图。
图2为本发明的结构剖视图。
由图1见，本凸轮浮球阀包括阀体1、阀塞、扇形凸轮传动机构2、浮球5及浮球横杆4。扇形凸轮2上开制有一回转中心孔和弧槽孔6，该凸轮2以其回转中心孔铰接在阀体1上后，把与浮球5相连接的浮球横杆4用固定螺丝3固定在凸轮2上回转中心孔的相对端(直边上)，把阀塞杆7嵌设在凸轮弧槽孔6中。
由图2所示结构剖视图见，扇形凸轮2的回转中心A相对于阀塞12的轴线13具有一偏置距H，阀塞杆7顶端B与回转中心A间的连线AB与阀塞杆轴线13的夹角θ为偏置角，阀塞杆7端点处曲线的曲率半径与阀塞杆轴线13的夹角α为压力角。阀塞杆7端部通过轴销9和滚子10嵌设在凸轮弧槽6中。
图中弧槽6的曲线形状8为非线性曲线，但也可在非线性曲线中加一段线性曲线。例如在2″凸轮浮球阀实施例中，其凸轮弧形槽孔的曲线分为两段与凸轮转角为0°-15°所对应的曲线段设计为线性曲线段、与转角为15°-30°所对应的曲线段设计为非线性曲线段，亦即对阀门起始关闭段，由非线性曲线段推动阀塞杆，其曲线形状使凸轮在起始5°范围内转动时，阀塞杆移动3毫米，5°-15°范围内转动时，阀塞杆的移动以非线性变化;在阀门接近全关闭时，由凸轮的线性曲线段推动阀塞杆，其曲线形状使凸轮每转动5°，阀塞杆移动1.2毫米。又如，在4″凸轮浮球阀实施例的设计中，弧形槽孔的曲线全部为非线性曲线。
如上所述，由于本发明对凸轮传动机构作了偏置设计和对凸轮曲线作了特殊曲线设计，则具有了两次放大能力(一是杠杆放大，二是凸轮放大)和提高了传动机构的机械效率，使本发明所述的凸轮浮球阀启闭平稳可靠，结构上可采用小浮球、短横杆设计，使得浮球阀重量减轻，节省材料，从而使成本下降。以2″浮球阀为例，老式浮球阀之阀主体部件净重2.4公斤、浮球净重1.2-1.8公斤，本发明凸轮浮球阀的阀主体部件净重只有1.2公斤、浮球净重只有0.65公斤，节省有色金属50%。目前，光上海市的铜质浮球阀年产量就逾10万套，若多采用本发明的技术，仅铜材一项就可节约200吨，按现行价计算，价值达400万元左右。本发明的样品经一年多试用，不自锁、不漏水，运转正常，达到设计要求。
权利要求
1.一种凸轮浮球阀，包括阀体1、阀塞、凸轮传动机构2、浮球5及浮球横4杆，凸轮传动机构2以其回转中心铰接在阀体1上后，一端与浮球横杆4相连，另一端与阀塞杆7相连，阀塞杆7的端部通过设置其上的滚子10嵌设在凸轮曲线槽孔6中，其特征在于凸轮回转中心相对于阀塞杆轴线13具有一偏置距H；凸轮槽孔曲线8至少具有一段非线性曲线段。
全文摘要
本发明是一种控制水箱、水池水位以浮子致动的凸轮浮球阀，其主要特点是连接浮球并传动阀塞杆的凸轮传动机构是以偏置方式设置，凸轮槽孔曲线至少具有一段非线性曲线段。本发明启闭平稳、可靠，能使浮球阀重量减轻，节省材料、降低成本。
文档编号F16K1/00GK1078779SQ9210841
公开日1993年11月24日 申请日期1992年5月15日 优先权日1992年5月15日
发明者吕渭清, 张兼程 申请人:吕渭清, 张兼程