專利名稱：一種管道截止閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于管道閥門技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種管道截止閥。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有管道截止閥結(jié)構(gòu)中，流體介質(zhì)進(jìn)口被設(shè)計成垂直于閥瓣底面，介質(zhì)以 垂直于閥瓣底面的方向從進(jìn)口流進(jìn)閥腔并以垂直于閥瓣底面的方向直接沖擊在 閥瓣底面，然后轉(zhuǎn)過一個直角后進(jìn)入閥腔出口。這種流動方式造成的局部阻力
損失較大，是相同介質(zhì)在相同壓力、流速下圓滑轉(zhuǎn)過90。的約3倍。并且由于 高壓流體以垂直方向直接沖擊在闊瓣底面，流體在接觸底面后動能除一部分轉(zhuǎn) 變成內(nèi)能，另一部分轉(zhuǎn)變成壓力能，使流體對閥桿的壓力增大。
現(xiàn)有技術(shù)為解決閥桿壓力由于流體介質(zhì)在閥瓣底面流動滯止而使壓力增大 的問題，出現(xiàn)了將閥瓣底面設(shè)計成球面或錐面或內(nèi)凹的曲面，現(xiàn)有技術(shù)使流體
沿閥瓣底面的光滑曲線以噴泉形成兩個方向流動的合成其一是沿著闊瓣軸向
的流動，其一是沿著閥瓣的徑向流動。這種結(jié)構(gòu)能有效減小滯止流體對閥桿的 壓力，但使介質(zhì)流動更加復(fù)雜，不能減小閥腔流動的局部阻力。另外，介質(zhì)流 過現(xiàn)有的截止閥，由于介質(zhì)輸送壓力的存在，介質(zhì)直接沖擊在閥瓣上，在閥體 內(nèi)產(chǎn)生漩渦，給整個管道系統(tǒng)造成了較大的能量損失。上述能量損失在現(xiàn)有管
道系統(tǒng)中占去了維持管道運行電力的80%，這是現(xiàn)有的截止閥的一大缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是構(gòu)造一種管道 截止閥，該截止閥能夠使閥門的局部阻力有極大下降；由于構(gòu)造的閥瓣能夠使 介質(zhì)從閥腔進(jìn)口到出口光順流動，能夠降低介質(zhì)對閥桿的壓力。本發(fā)明實現(xiàn)了 截止閥閥體內(nèi)介質(zhì)流向的順滑過渡，減少了閥腔內(nèi)流動的紊亂度，因此大幅度減少了流體阻力，根據(jù)計算最少可節(jié)能40%。
為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明包括如下技術(shù)特征 一種管道截止閥，包 括閥體和閥瓣，所述閥體的流體入口和流體出口成90度轉(zhuǎn)向，其特征在于所述 閥瓣外表面為密封閥板和與密封閥板垂直的下圓柱體；所述閥瓣的下圓柱體的
內(nèi)表面為彎曲曲面，且該彎曲曲面朝向流體出口處。所述彎曲曲面為一個中心 線為光滑曲線的圓柱環(huán)面或中心線為兩個或兩個以上折線的圓柱環(huán)面。所述光 滑曲線為雙曲線、拋物線或圓弧線。
如果流體流道中出現(xiàn)90。折轉(zhuǎn)，流體會垂直撞擊在折轉(zhuǎn)內(nèi)壁面上，使流動 速度突然降為零，向前流動的動能降為零，絕大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽箍?近閥瓣底面處流體的壓力增加，這個增加的壓力一方面使閥桿受到的軸向力增 大， 一方面阻止進(jìn)口處的流體向前流動。折轉(zhuǎn)角度越小，流體動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?能的部分就越少，動能減少量的就越小，對上游流體的阻力就越小。因此當(dāng)閥 體兩端A (最低點)、B (最高點)兩點連線為2根以上的直線組成時，原來成 90°折轉(zhuǎn)的流動分成被分成了折轉(zhuǎn)角的和等于90。的3次以上的折轉(zhuǎn)。連線數(shù) 目越多，流體流過每一根直線時的折轉(zhuǎn)角度就越小，總的流動損失就越小。當(dāng) 折線數(shù)目無限大時，AB兩點的連線就趨向于一條光滑的曲線，此時流動阻力最 小。以此線(光滑曲線、折線等)作為一個圓柱環(huán)的外環(huán)母線，構(gòu)造一個等直 徑或變直徑的回轉(zhuǎn)體，就形成了空間結(jié)構(gòu)的流道，該流道為一個中心線為光滑 曲線的圓柱環(huán)面或中心線為折線的圓柱環(huán)面。而且，采用流道的結(jié)構(gòu)比單純通 過閥瓣底面過渡的結(jié)構(gòu)，具有如下優(yōu)點當(dāng)閥門全開時，閥瓣下圓柱的完整的 圓柱環(huán)的外圓柱面與閥體密封面下部的、流體進(jìn)入閥腔通道的內(nèi)圓柱面相重疊 一定長度的軸向距離，使流入閥腔的流體全部經(jīng)過閥瓣下圓柱體的內(nèi)圓柱環(huán)面， 從而避免了流體以任意方向進(jìn)入閥腔，減小了流動損失。進(jìn)入闊瓣下圓柱體的內(nèi)圓柱環(huán)面的流體在流入閥體出口前的大部分流動過程為相當(dāng)于一個光順彎曲 的管流，減小了閥腔內(nèi)流動的亂流，從而減小了流體在閥腔內(nèi)的流動損失。
另外，所述該圓柱環(huán)面是等直徑的圓柱環(huán)，或變直徑的圓柱環(huán)。因為本發(fā) 明的閥瓣的下圓柱體內(nèi)表面為圓柱環(huán)面，因此可以采用變徑設(shè)計，這樣在特殊 用途場合，可以調(diào)整圓柱環(huán)面的直徑大小，控制流體進(jìn)出的壓力，比如入口處 的直徑達(dá)，出口處的直徑小，這樣可以增加出口處的流體壓力、流體的流速。
發(fā)明截止閥的閥瓣優(yōu)選方案中，所述彎曲曲面在流體入口處與流入方向相 切，流體出口處與流出方向相切。
所述下圓柱體下部的完整圓環(huán)下邊線設(shè)有倒角。所述下圓柱體在流體出口 處設(shè)置成與圓柱環(huán)面相貫形成的銳邊。出口處不加工出倒角，防止在出口處形 成一個小喇叭口，其目的是使出口水流沿著下圓柱體內(nèi)圓環(huán)面中心線的切線方 向離開閥瓣下圓柱體(即下圓柱體內(nèi)圓柱環(huán)面的軸線方向)，在離開下圓柱體時 不產(chǎn)生沿下圓柱體內(nèi)圓環(huán)面的徑向方向的流動。
本發(fā)明的閥門，在所述閥桿上設(shè)有支撐體，以使閥門可以承受更大的流體 壓力。所述閥桿上設(shè)有限制閥瓣軸線運動的導(dǎo)向裝置，以減少不對稱的閥瓣因 轉(zhuǎn)動帶來的不利影響。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明提供的截止闊結(jié)構(gòu)， 其閥瓣能夠使閥門的局部阻力有明顯下降，由于閥瓣構(gòu)造能夠使介質(zhì)從閥腔進(jìn) 口到出口光順流動，能夠降低介質(zhì)對閥桿的壓力；本發(fā)明還實現(xiàn)了截止閥閥體 內(nèi)介質(zhì)流向的順滑過渡，大幅度減少了流體阻力，根據(jù)計算最少可節(jié)能40%; 本發(fā)明還減小了介質(zhì)對閥板的沖擊力，減低了閥板的磨損。由于本發(fā)明閥瓣底 面的結(jié)構(gòu)，使得在關(guān)閉閥門和打開閥門的過程中，流道面積逐漸變化，使得此 種結(jié)構(gòu)的截止閥可以做調(diào)節(jié)閥使用。本發(fā)明的技術(shù)方案大幅減少了管道閥門的能量損耗，節(jié)約了管道運行成本，在環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約方面有著不可忽視的
積極作用。


圖1是實施例1中截止閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的閥瓣結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖2中III的倒角結(jié)構(gòu)示意圖4是圖1中II方向看去的消除徑向力的閥瓣支撐體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是闊體內(nèi)側(cè)與閥瓣支撐導(dǎo)軌配合的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
如圖l、圖2所示，本發(fā)明包括閥體1和閥瓣2，所述閥體1的流體入口3 和流體出口 4成90度光順轉(zhuǎn)向，所述閥瓣2外表面由構(gòu)成一體的平板型密封閥 瓣21和一個與密封閥板21垂直的下圓柱體22構(gòu)成，所述閥瓣的下圓柱體22 的內(nèi)表面為一個圓柱環(huán)面23，該圓柱環(huán)面23在流體入口 3處與閥座密封面5垂 直，出口處4與閥體進(jìn)口6相切，即出口處4圓柱環(huán)面中心線的切線與閥體入 口處截面中心線的切線重合。所述該圓柱環(huán)面23可以是等直徑的圓柱環(huán)，也可 以是變直徑的圓柱環(huán)。
當(dāng)閥門全開時，閥瓣2下圓柱的完整的圓柱環(huán)的外圓柱面23與閥體密封面 下部的、流體進(jìn)入閥腔通道的內(nèi)圓柱面相重疊一定長度的軸向距離，使流入閥 腔的流體全部經(jīng)過閥瓣2下圓柱體22的內(nèi)圓柱環(huán)面23，從而避免了流體以任意 方向進(jìn)入閥腔，減小了流動損失。進(jìn)入閥瓣下圓柱體的內(nèi)圓柱環(huán)面23的流體在 流入閥體出口前的大部分流動過程為相當(dāng)于一個光順彎曲的管流，減小了閥腔 內(nèi)流動的亂流，從而減小了流#:在閥腔內(nèi)的流動損失。
所述閥瓣2下圓柱體22下部完整圓環(huán)的下邊線為被切成一個倒角，這對進(jìn)入闊瓣下圓柱體的流體有一個導(dǎo)向作用，壁面流體直接撞擊在下圓柱體的下端 面。所述閥瓣2下圓柱體22的流體出口為下圓柱體22與內(nèi)圓柱環(huán)面23相貫形 成的銳邊，不加工出倒角，防止在出口處形成一個小喇叭口，其目的是使出口 水流沿著下圓柱體22內(nèi)圓環(huán)面23中心線的切線方向離開閥瓣下圓柱體22 (即 下圓柱體內(nèi)圓柱環(huán)面的軸線方向)，在離開下圓柱體時不產(chǎn)生沿下圓柱體22內(nèi) 圓環(huán)面23的徑向方向的流動。本發(fā)明的目的是構(gòu)造一種截止閥的閥瓣結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能夠使閥門的局部阻 力有極大下降；本發(fā)明的另一個目的是由于構(gòu)造的閥瓣能夠使介質(zhì)從閥腔進(jìn)口 到出口光順流動，能夠降低介質(zhì)對閥桿的壓力。本發(fā)明實現(xiàn)了截止閥閥體內(nèi)介 質(zhì)流向的順滑過渡，減少了閥腔內(nèi)流動的紊亂度，因此大幅度減少了流體阻力， 根據(jù)計算最少可節(jié)能40%。為了達(dá)到本發(fā)明的目的，發(fā)明人采用改變閥瓣形狀的方式使得閥瓣的形狀 與閥體兩端A (最低點)、B (最高點)兩點過渡，這兩點中，A點是介質(zhì)流入 閥腔的初始點，B點是流體流出閥腔的初始點，是介質(zhì)流動必經(jīng)的兩點。這兩點 在各種結(jié)構(gòu)的截止閥中均存在，也是各種結(jié)構(gòu)形式的截止閥中的共性點，介質(zhì) 流動過程中，最外部流體必然經(jīng)過這兩點。以這兩點做一條線(可以是圓弧線， 也可以是任意形狀的曲線或折線)，并以這條現(xiàn)作為閥瓣下圓柱體內(nèi)圓柱環(huán)面的 外環(huán)母線，流體必將在該線的約束下從閥腔進(jìn)口流入閥腔出口。并且在A點處， 閥腔進(jìn)口段母線與AB兩點連線相切，閥腔出口段母線與AB兩點連線在B點 相切，目的是使介質(zhì)能夠光順地從進(jìn)口段流進(jìn)閥腔，并在閥瓣下圓柱面的內(nèi)圓 柱環(huán)面約束下，光順地流入出口段。該結(jié)構(gòu)形式由于使介質(zhì)在閥內(nèi)沿著最小阻 力的流線流動而使流過閥門的阻力最小。當(dāng)AB兩點連線為直線時，流體將在以AB線為母線的閥瓣底面約束下，以與閥桿中心線成一定角度的方向流入閥腔， 并以與閥門出口段中心線呈一定角度的方向進(jìn)入出口段，將原來成90。折轉(zhuǎn)的 流動分成了兩次各小于90°的折轉(zhuǎn)，從而減小了流體內(nèi)流動的流動損失。其原 理是當(dāng)流體流道中出現(xiàn)90°折轉(zhuǎn)時，流體垂直撞擊在折轉(zhuǎn)內(nèi)壁面上，使流動 速度突然降為零，向前流動的動能降為零，絕大部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，使?近閥瓣底面處流體的壓力增加，這個增加的壓力一方面使閥桿受到的軸向力增 大， 一方面阻止進(jìn)口處的流體向前流動。折轉(zhuǎn)角度越小，流體動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?能的部分就越少，動能減少量的就越小，對上游流體的阻力就越小。因此當(dāng)AB 兩點連線為2根以上的直線組成時，原來成90°折轉(zhuǎn)的流動分成被分成了折轉(zhuǎn) 角的和等于90。的3次以上的折轉(zhuǎn)。連線數(shù)目越多，流體流過每一根直線時的 折轉(zhuǎn)角度就越小，總的流動損失就越小。當(dāng)折線數(shù)目無限大時，AB兩點的連線 就趨向于一條光滑的曲線，此時流動阻力最小。以此線(光滑曲線、折線等) 作為一個圓柱環(huán)的外環(huán)母線，構(gòu)造一個等直徑或變直徑的回轉(zhuǎn)體，就形成了空 間結(jié)構(gòu)的流道，該流道為一個中心線為光滑曲線的圓柱環(huán)面或中心線為折線的 圓柱環(huán)面。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使流體介質(zhì)經(jīng)過時順著闊瓣的方向流動，實現(xiàn)了順滑的過度， 根據(jù)流體力學(xué)可以得出結(jié)論，介質(zhì)的機械能損耗大大降低。實際上，閥瓣2形 狀的定義是在截止閥中連接A、 B兩點的線包括雙曲線、拋物線、圓在內(nèi)的任意 曲線組成的平面或者曲面中的全部或部分。以此線(光滑曲線、折線等)作為 一個圓柱環(huán)的外環(huán)母線，構(gòu)造一個等直徑或變直徑的回轉(zhuǎn)體，就形成了空間結(jié) 構(gòu)的流道，該流道為一個中心線為光滑曲線的圓柱環(huán)面或中心線為折線的圓柱 環(huán)面。另一定義是在截止閥中，介質(zhì)流入方向與流出方向之間起著順滑過渡作 用的任意平面或者曲面的閥瓣形狀。本發(fā)明采用上述這些閥瓣底面結(jié)構(gòu)，當(dāng)流體流過閥瓣底面時，除給閥瓣一個沿著闊桿中心線方向的力，還給閥瓣一個沿著閥瓣徑向的力。為消除徑向力的影響，本發(fā)明在在閥腔內(nèi)還可以設(shè)有支撐體7，如圖4所示，從圖1的II方向看過去，有兩個凸起與平面一起構(gòu)成支撐座，該支撐座從閥體的法蘭面一直延伸到密封座處，支撐座與支撐體用來平衡徑向力對閥桿產(chǎn)生的彎曲力矩其高度不超過密封圈的外圓。。
因本發(fā)明的閥瓣是不對稱的結(jié)構(gòu)，閥瓣受介質(zhì)的沖擊有一個與閥瓣底面反向的作用力，該作用力可分解成沿著閥桿軸向的壓力和沿閥瓣外圓柱的徑向力。
由一個彎曲力矩。為了克服這個力矩，如圖5所示，在閥體上設(shè)置一個支撐導(dǎo)軌8，閥門在打開的時候閥瓣2靠在導(dǎo)向裝置即支撐導(dǎo)軌8上，起到平衡力矩和導(dǎo)向的作用；由于閥瓣2是非對稱面，若陶桿帶動閥瓣旋轉(zhuǎn)，則闊瓣2的底面與理想狀態(tài)會旋成一定的角度，導(dǎo)致減小過流面積，大大增加流體阻力，所以需要對閥瓣2的軸向自由度限制，加裝了支撐導(dǎo)軌8以限制閥桿的旋轉(zhuǎn)。
9
權(quán)利要求
1、一種管道截止閥，包括閥體和閥瓣，所述閥體的流體入口和流體出口成90度轉(zhuǎn)向，其特征在于所述閥瓣外表面為密封閥板和與密封閥板垂直的下圓柱體；所述閥瓣的下圓柱體的內(nèi)表面為彎曲曲面，且該彎曲曲面朝向流體出口處。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道截止閥，其特征在于所述彎曲曲面為一個 中心線為光滑曲線的圓柱環(huán)面或中心線為兩個或兩個以上折線的圓柱環(huán)面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的管道截止閥，其特征在于所述光滑曲線為雙曲 線、拋物線或圓弧線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的管道截止閥，其特征在于所述該圓柱環(huán)面是等 直徑的圓柱環(huán)，或變直徑的圓柱環(huán)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的管道截止閥，其特征在于所述彎曲曲 面在流體入口處與流入方向相切，流體出口處與流出方向相切。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項所述的管道截止閥，其特征在于所述下圓柱 體下部的完整圓環(huán)下邊線設(shè)有倒角。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2 4任一項所述的管道截止閥，其特征在于所述下圓柱 體在流體出口處設(shè)置成與圓柱環(huán)面相貫形成的銳邊。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道截止閥，所述閥瓣連接在閥桿上，其特征 在于所述閥桿上設(shè)有支撐體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道截止閥，其特征在于所述閥桿上設(shè)有限制 閥瓣軸線運動的導(dǎo)向裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種管道截止閥，包括閥瓣，所述閥瓣由密封閥板和與閥板垂直的下圓柱體構(gòu)成，所述閥瓣的下圓柱體的內(nèi)表面為一個圓柱環(huán)面，該圓柱環(huán)面在流體入口處與閥座密封面垂直，出口處與閥體進(jìn)口相切，即出口處圓柱環(huán)面中心線的切線與閥體入口處截面中心線的切線重合。所述該圓柱環(huán)面可以是等直徑的圓柱環(huán)，也可以是變直徑的圓柱環(huán)。本發(fā)明提供的截止閥結(jié)構(gòu)，其閥瓣能夠使閥門的局部阻力有明顯下降，由于閥瓣構(gòu)造能夠使介質(zhì)從閥腔進(jìn)口到出口光順流動，能夠降低介質(zhì)對閥桿的壓力，大幅減少了管道閥門的能量損耗，節(jié)約了管道運行成本，在環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約方面有著不可忽視的積極作用。
文檔編號F16K1/36GK101672368SQ20091004236
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者黃虹賓 申請人:廣東聯(lián)塑科技實業(yè)有限公司