專利名稱：雙板止回閥的閥板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雙板止回閥的閥板。
雙板止回閥已為公眾所知，它包括帶有兩個框裝在徑向鉸銷上、大致呈半圓或D形的閥件或閥板的環(huán)形殼體。這些閥板使閥處于閉合位置，在該位置上閥板通過徑向十字叉件來關(guān)閉在殼體內(nèi)限定的相應(yīng)的半圓形或D形小孔。該板通常被彈簧推向閉合位置。閥板能被閥上游側(cè)上給定的壓力值推向開啟位置，在開啟位置，閥板大致平行于殼體軸線。閥板可設(shè)置一個突緣形的緩沖器從閥板側(cè)面半圓邊緣伸出，該閥板側(cè)邊緣不與半圓開口周圍的閥座接觸。通常還有一個平行于鉸銷的止動銷，止動銷還防止該閥從閉合位置轉(zhuǎn)動大于90°。
這種雙板止回閥是非回流閥，它根據(jù)在上游側(cè)上給定的壓力值開啟，也就是說根據(jù)經(jīng)半圓形開口施加到閥板的壓力打開。當(dāng)壓力降低時，流動速度下降，閥板被反向壓力推向閥的閉合位置，在某些情況下借助于彈簧裝置。這種雙板止回閥比包括單板或切向鉸接閥瓣的回轉(zhuǎn)止回閥具有許多優(yōu)點。在較回轉(zhuǎn)止回閥重量輕，緊湊和快速閉合反應(yīng)的有利方面雙板止回閥得到了特殊的應(yīng)用。
低壓應(yīng)用情況下雙板止回閥板由塑料或金屬板材制成，而高壓應(yīng)用時，即300級ANSI壓力級(PN50)或更高時，一般用鑄造或鍛造金屬板。
依靠金屬對金屬密封的已知雙板止回閥與其他止回閥相比較其應(yīng)用限制是他們的反流泄漏性能。
這種限制在國際和國家標(biāo)準(zhǔn)中已認(rèn)定，例如API598可使金屬座雙板止回閥比其他類型的閥可具有較大的泄漏，如帶金屬座的回轉(zhuǎn)止回閥能有零泄漏。在某些應(yīng)用范圍內(nèi)反流泄漏問題可通過在閥座上設(shè)置彈性體密封件來解決，但對其他方面的應(yīng)用來說，如低溫或高溫使用時這種解決方案很不適用。
雙板止回閥已使用達(dá)30年以上，這種止回閥的有害反流泄漏性質(zhì)已經(jīng)被了解，其特點是閥體上兩D形座和圍繞鉸銷轉(zhuǎn)動的兩個單獨D形板。
反流泄漏性能是由于D形閥板上的反壓造成的。尤其是認(rèn)為反壓力增加了作用在壓力中心上的力，壓力中心在D形板直徑的1/3左右的中心線上，這樣造成D形閥元件彎曲或撓曲。撓曲的效果是不均勻的，在D形閥板的角部或環(huán)邊最大，并且首先出現(xiàn)在泄漏點上。
高壓流體設(shè)備中采用增加背壓的方法致力于減小泄漏，已有的薄板止回閥采用增加閥座區(qū)板厚和增加剛度的方法，例如通過加大徑向桿的橫斷面積和周邊座合面積的方法。目的是利用背壓提供最大的剛度防止扭曲，試圖在板和座之間，特別是在“環(huán)邊”地區(qū)保持盡可能多的接觸。這意味著對高壓應(yīng)用來說增加了閥板的材料數(shù)量。因此提高了成本。另外，使用厚板減少流動面積并增大了閥的壓降。重量較大的密封板，主要是用在高壓大尺寸的閥上，也增加了閥板在鉸鏈上的摩擦和磨損，降低閥的性能和增加閉合響應(yīng)時間。這些性能上的降低加大閥板撞擊關(guān)閉的可能性，使磨損、噪聲和對其他管路設(shè)備可能的毀壞增加。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種雙板止回閥的金屬板，其包括帶直邊緣的基本呈D形的板件和將所述板框裝的裝置，以便圍繞平行和相鄰所述直邊的軸線轉(zhuǎn)動，所述板件包括增強(qiáng)的中央部分和從中央部分延伸的非增強(qiáng)端部，因此當(dāng)背壓作用于所述板上時，所述增強(qiáng)部分限制所述D形板件彎曲，所述板扭曲使板的端部能保持或改善與閥座的密封接觸。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種止回閥，其包括一個閥體；一個具有上游側(cè)和下游側(cè)的閥座，包括一個環(huán)形座件，以及一個徑向的十字叉件；所述環(huán)形座件和所述徑向十字叉件限定一對大致呈D形的小孔；一個平行于所述閥座的所述徑向十字叉件設(shè)置于下游側(cè)上的徑向鉸銷。
一對大致呈D形的板，樞接于所述徑向鉸銷，并具有一上游側(cè)和一下游側(cè)；所述板在閥開啟位置和閥閉合位置之間是可轉(zhuǎn)動的；所述D形板件具有增強(qiáng)的中央部分和從中央部分延伸的非增強(qiáng)端部；因此當(dāng)背壓作用在所述板上時，所述增強(qiáng)部分限制所述D形板件的彎曲，所述板變形使所述板的端部與所述閥座維持密封接觸。
優(yōu)選情況下的金屬板是鑄造或鍛造的，最佳方案是作為單個零件制造。中央部位最好通過在預(yù)定板厚基礎(chǔ)上局部增加板中央部分的厚度而增強(qiáng)，例如借助在板的一側(cè)或兩側(cè)的隆起區(qū)來增強(qiáng)。
本發(fā)明用新的設(shè)計方案解決了雙板薄板止回閥的反流泄漏問題，它保證在提高了的反壓下使密封作用保持并得到實際改善。與現(xiàn)有技術(shù)中采取的使閥座和板的剛度加大力圖防止它們產(chǎn)生扭曲的方案相反，本發(fā)明的研究工作的理論是泄漏是即使在小負(fù)荷下板產(chǎn)生變形的特性，并設(shè)計板使其能將板的端部變形以便與閥體保持密封接觸，這是通過將板端的撓性和板中央部位的剛性結(jié)合在一起來達(dá)到的。
通過下面對實施例的描述并參照附圖將對本發(fā)明更加清楚地理解，其中

圖1本發(fā)明雙板止回閥一個實施例的軸向端視圖；圖2沿圖1中2-2線的徑向剖面圖；圖3沿圖1中3-3線的徑向剖面圖；圖4本發(fā)明第一實施例中閥板的局部視圖；圖5和圖6發(fā)明中另兩個閥板的局部視圖；圖7和圖8發(fā)明中另外兩個閥板的局部視圖；圖9至圖13發(fā)明中其他5個閥板的視圖。
圖1，2和3中示意表示的閥包括有普通中空圓柱形的閥體4。閥體上帶有位于圓柱形側(cè)壁10二端的端部突緣6和8，以便將閥連到管路組件。從側(cè)壁10向內(nèi)突出的，一般和側(cè)壁一體形成的是環(huán)形座件12。環(huán)形座件12和徑向十字叉件14一起構(gòu)成大致平面形的閥座區(qū)16。環(huán)形座件12和徑向十字叉件14一起限定了兩個D形小孔18，流體可穿過小孔18從閥座的上游側(cè)流到下游側(cè)，即從圖2和圖3的頂部到底部。
第一和第二個大致呈半圓形的板20可轉(zhuǎn)動地連到鉸銷22上，鉸銷22徑向延伸橫跨閥體4并平行于十字叉件14。當(dāng)閥處于閉合位置時，兩個大致呈半圓形或D形板20圍繞鉸銷22轉(zhuǎn)動，密封地接觸閥座16的環(huán)形座件12和徑向十字叉件14。止動銷24徑向延伸橫跨閥體4并平行于鉸銷22，用以限制閥板20的開啟程度?？蛇x擇一個彈簧或幾個彈簧件26，偏壓兩個閥板20與閥座16密封地接觸。
D形閥板20包括鉸接件30，以便轉(zhuǎn)動地連接鉸銷22。閥板20還包括大致呈D形的周邊32，其在第一上游側(cè)有為密封閥座16的平座面33和第二下游側(cè)上的斜緣34。在中央，設(shè)置向下游方向突出的在閥板20的上游中央部位上帶有凹穴或空心37的墩塊36。一止動件或緩沖塊38，在閥板下游側(cè)取凸臺的形式，在閥開啟位置上(如圖2中虛線所示)協(xié)同第二閥板20上的對應(yīng)止動件工作。
增強(qiáng)堤擋36加強(qiáng)了板20的中央部位，防止在閥閉合位置上由背壓造成的撓曲。閥板20的未增強(qiáng)端部35比較起來帶有撓性，其厚度比現(xiàn)有技術(shù)中的平板止回閥在相同壓力負(fù)荷下的厚度小很多。在閉合位置時，背壓作用在板20上，然后順序使環(huán)形座件12和包括閥座16的十字叉件14變形。反向壓力作用在閥板20上，將閥的端部壓入閥座里。這樣隨著反向壓力的增加，保持并且甚至改善密封接觸。閥板20的端部35具有相對的撓性意味著反向壓力使端部35產(chǎn)生變形，以保持在所述密封面33和所述閥座16之間的密封接觸。
中央堤擋或圓頂區(qū)36提供了增強(qiáng)作用，以防止由于作用到閥板20中線上某點的背壓造成合力而促使D形元件20產(chǎn)生的彎曲，這種彎曲趨向于提升密封面33使其與閥座16脫離接觸。由于中央堤擋或圓頂區(qū)36在板20下游側(cè)上產(chǎn)生的增強(qiáng)作用，還有助于使板20密封面上的背壓分配更加均勻。
如圖1至3所示，增強(qiáng)件36可以大致延伸到板20中央部分的曲線周邊，但留有D板直邊各端附近的非增強(qiáng)端部35，也就是說留有圍繞板20的環(huán)邊地區(qū)，最好沿板20的直邊也是非增強(qiáng)部分。
本發(fā)明板的第一實施例的變型表示在圖4的局部剖面圖中，其中止動元件38在堤擋36的蜂頂處呈大致平直形狀。這就能使緩沖塊38安放在慣量的中心或附近，而與現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中安放在閥板外邊緣相反，于是減少鉸鏈上的負(fù)荷，并因此減小鉸鏈上的彎曲力矩。
加強(qiáng)板的中央以防止板凹下變形，可采取很多方法。適宜的加強(qiáng)方法可以利用下游側(cè)上的圓頂，墩塊或突臺，如圖1至4所示，但板的上游面基本上應(yīng)是平面。另外如圓頂，墩塊或突臺等的增強(qiáng)部分可安設(shè)在上游側(cè)的中心，如圖5和6所示，或者將圓頂，墩塊或突臺等對中地設(shè)置在板20上游側(cè)和下游側(cè)，如圖7和8所示。在另一個實施例中增強(qiáng)部分采取隆起的翼肋形式，如圖9至13所示。
因此如圖中所示，具有預(yù)定厚度的板可在板的中央部位局部加大厚度，例如在板的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置突臺，墩或翼肋。
使板20的中央部分增強(qiáng)的作用是防止或限制板產(chǎn)生凹陷變形，但不應(yīng)當(dāng)過度干涉板20端部35的撓性或扭曲能力，在端部是需要產(chǎn)生扭曲的。增強(qiáng)最好是借助于在板20的任一側(cè)或兩側(cè)的強(qiáng)化突臺，使板20的壓力中心附近地區(qū)強(qiáng)化。比較有利的情況是使這些突臺在直接圍繞壓力中心地區(qū)延伸到最大范圍，同心隨著遠(yuǎn)離這個地區(qū)的距離增加；向板20的端部35逐漸減少。
在一個部件中端部的撓性和中心部的剛性組合起來加強(qiáng)了包括這種閥板20的閥的密封性，它是通過使端部35產(chǎn)生扭曲將閥板20的周邊密封面33跟環(huán)形座件12與十字叉件14保持密封接觸。
板20可以用合適的金屬如鋼，不銹鋼或銅進(jìn)行鍛造或鑄造方法制作。此外板20也可通過其他方法如沖壓成形法采用合適的金屬制作。
通過采用剛性中心和非增強(qiáng)的端部的合成設(shè)計，在閥板20上需要剛度和撓性的區(qū)域，更精確地安排它們，因而可使重量大大減小。例如現(xiàn)有技術(shù)中相對于300級ANSI壓力級(PN50)的10英寸(245mm)直徑的閥，其板厚為0.75英寸(19mm)名義尺寸。對于2500級ANSI壓力級(PN420)的相同直徑的閥，板厚度超過1.625英寸(41mm)。本發(fā)明對于2500級ANSI壓力級(PN420)閥板20，其端部35的厚度可采用小于0.75英寸(19mm)名義尺寸，這就是說小于現(xiàn)有技術(shù)中用于300級(ANSI)壓力級(PN50)閥的尺寸。
由于閥板20的質(zhì)量輕，因此新穎的閥板設(shè)計提供了改善的高壓閥響應(yīng)時間，同時也減少了由鉸鏈低摩擦造成的磨損。高壓閥上設(shè)置的較薄的閥板增加了流動面積和降低閥內(nèi)的壓降。在閥開啟或部分開啟位置，本發(fā)明的閥板占據(jù)的流動區(qū)域的空間比現(xiàn)有技術(shù)中閥板占據(jù)的空間小。
采用帶有增強(qiáng)中央部分和非增強(qiáng)端部的閥板20使得在高壓應(yīng)用中不必連續(xù)增加閥體上的十字叉件14和環(huán)形座件12的橫截面，而在現(xiàn)有技術(shù)的閥中必須增加。這樣就能進(jìn)一步增加流動面積和高壓閥的效率，并且可使閥內(nèi)的壓降減小。
使用本發(fā)明的閥板20，大大提高了金屬對金屬座閥的密封性，擴(kuò)大了裝有本發(fā)明閥板的平板止回閥的應(yīng)用范圍。甚至在提高壓力條件下都能得到基本上為零的或者極低的反向泄漏率，這就使這種閥適宜用在高壓流體管路中。此外裝有本發(fā)明閥板的閥可用于深冷(達(dá)到-196℃或更低)和高溫(達(dá)到350℃或更高)流體管路部件，特別是用在需要達(dá)到零或極低泄漏率的場合。
權(quán)利要求
1.一種雙板止回閥的金屬板，包括一種具有一直邊緣的基本呈D形的板件和用于樞裝所述板件使其圍繞一根平行于且鄰近于所述直邊緣的軸線轉(zhuǎn)動的裝置；所述板元件包括一增強(qiáng)的中央部分和從中央部分延伸的非增強(qiáng)端部，因此當(dāng)背壓作用在所述板上時，所述增強(qiáng)部分限制所述D形板元件彎曲，所述板扭曲使板的端部能維持或改善與閥座的密封接觸。
2.按照權(quán)利要求1的板是鑄造或鍛造的金屬板。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的具有預(yù)定厚度的板，其特征是所述中央部分通過在所述預(yù)定厚度的基礎(chǔ)上局部增加厚度而增強(qiáng)的。
4.按照上述任何權(quán)利要求所述的板，其特征是所述中央部分包括在所述板的任一側(cè)或兩側(cè)上的一隆起區(qū)。
5.按照上述任何權(quán)利要求所述的板，其特征是所述中央部分包括一個圓頂部分。
6.按照權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的板，其特征是所述增強(qiáng)部分包括許多隆起的翼肋。
7.按照上述任何權(quán)利要求所述的板，其特征在于包括一個在所述板的慣量中心處或中心附近的止動元件。
8.一種止回閥，包括一閥座和一對上述任何權(quán)利要求所述的板。
9.一種止回閥，包括一個閥體；一個具有上游側(cè)和下游側(cè)的閥座，其中包括一個環(huán)形座件，和一個徑向十字叉件；所述環(huán)形座件和所述徑向十字叉件限定一對大致呈D形的小孔；一個平行于所述閥座的所述徑向十字叉件設(shè)置在其下游側(cè)的徑向鉸銷；一對大致呈D形的板，樞接于所述徑向鉸銷并具有一上游側(cè)和一下游側(cè)；所述板在閥開啟位置和閥閉合位置之間是可轉(zhuǎn)動的；所述D形板2件具有增強(qiáng)的中央部分和從中央部分延伸的非增強(qiáng)端部；因此當(dāng)背壓作用在所述板上時，所述增強(qiáng)部分限制所述D形板元件的彎曲，所述板變形使所述板的端部與所述閥座維持密封接觸。
10.一種按照權(quán)利要求9所述的止回閥，其特征是每個所述的D形板元件都有預(yù)定的厚度，所述增強(qiáng)包括在所述預(yù)定厚度的基礎(chǔ)上局部增大所述板的厚度。
11.一種按照權(quán)利要求9或10的止回閥，其特征是每一所述成對的板包括一個墩塊，它在所述板的下游側(cè)上凸出。
12.一種按照權(quán)利要求11所述的止回閥，其特征是每個所述的板包括在其上游側(cè)的凹穴；與于所述板的下游側(cè)上的墩塊相對。
13.一種按照權(quán)利要求11或12所述的止回閥，其特征是每個所述的板還包括一個止動件，它包括一個設(shè)置在所述墩塊頂上的基本平臺。
14.一種按照權(quán)利要求9或10所述的止回閥，其特征是所述的增強(qiáng)部分包括許多隆起的翼肋。
15.一種按照權(quán)利要求9至14中任一權(quán)利要求所述的止回閥，其特征是在閥閉合位置上，所述閥座密封面和所述板通過金屬對金屬密封法處于密封接合。
16.一種按照權(quán)利要求9至15中任一權(quán)利要求所述的止回閥，其特征為屬于300級和ANSI壓力級(PN50)或更高。
17.一種高壓流體管路組件，其特征在于包括至少一個按照權(quán)利要求8至16中任一個權(quán)利要求所述的止回閥。
18.一種低溫流體管路組件，其特征在于包括至少一個按照權(quán)利要求8至16中任一權(quán)利要求所述的止回閥。
19.一種高溫流體管路組件，其特征在于，包括至少一個按照權(quán)利要求8至16中任一權(quán)利要求所述的止回閥。
全文摘要
雙板止回閥的金屬板20。借助于板任一側(cè)或兩側(cè)上的隆起區(qū)36增強(qiáng)D形板20的中央部分，以阻止閥處于閉合位置上所受到反向壓力時的變形，同時板的端部35并不被增強(qiáng)。這樣能使閥板以控制方式變形，以便當(dāng)閥處于閉合位置上承受反向壓力時與閥座保持或改善密封接合。
文檔編號F16K15/03GK1136348SQ94194338
公開日1996年11月20日 申請日期1994年11月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月1日
發(fā)明者J·N·庫帕, N·J·哈羅普 申請人:古德溫國際有限公司