一种等截面椭圆流道旋塞阀制造技术

本发明专利技术公开了一种等截面椭圆流道旋塞阀，所述旋塞阀本体包括阀体，通过螺栓组件设置于所述阀体上的阀盖，设置于所述阀体内的阀腔，可转动设置于所述阀腔内的旋塞，所述旋塞的顶部延伸出所述阀盖后设置手轮，所述阀体包括左流道和右流道，所述旋塞上设置有旋塞孔，所述左流道、旋塞孔和所述右流道依次连通形成流体通道，所述流体通道左右对称设置，所述流体通道中心的中心流道截面为椭圆形，所述流体通道两端的端部流道截面为圆形，流体通道的流道截面从端部流道截面的圆形逐渐变为中心流道截面的椭圆形。采用本发明专利技术可大幅降低应力集中效应，提高流道的强度和刚度，减少材料消耗；并可大幅降低流体阻力，减少工作能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种等截面椭圆流道旋塞阀
本专利技术涉及一种旋塞阀，具体是指一种等截面椭圆流道旋塞阀。
技术介绍
现有旋塞阀两端面流道截面均为圆形；为了减小旋塞的直径，缩短阀门总长，降低材料成本，旋塞中心流道截面一般为上宽下窄的梯形或长方形；其长宽比一般在2:1以上；两端面到旋塞中心的流道为非等截面的梯形或长方形过渡面。由于梯形或长方形的四个角上会使受压时的应力集中，大幅降低流道的强度和刚度。为了保持流道具有足够的强度和刚度，必须大幅增加阀体材料厚度。另外，非等截面流道还会增加流体阻力，增加能耗。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种等截面椭圆流道旋塞阀。为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种等截面椭圆流道旋塞阀，包括阀体，通过螺栓组件设置于所述阀体上的阀盖，设置于所述阀体内的阀腔，可转动设置于所述阀腔内的旋塞，所述旋塞的顶部延伸出所述阀盖后设置手轮，所述阀体包括左流道和右流道，所述旋塞上设置有旋塞孔，所述左流道、旋塞孔和所述右流道依次连通形成流体通道，所述流体通道左右对称设置，所述流体通道中心的中心流道截面为椭圆形，所述流体通道两端的端部流道截面为圆形，流体通道的流道截面从端部流道截面的圆形逐渐变为中心流道截面的椭圆形。进一步的，所述阀体的左右两端和上端均设置有连接法兰。进一步的，所述阀腔为上大下小的圆锥形孔，所述旋塞设置有外圆锥面，所述旋塞的外圆锥面与所述阀腔配合形成主密封副。进一步的，所述旋塞与阀体接触面的上部设置有环形槽，所述环形槽内设置有密封组件，所述密封组件与所述阀体、旋塞和阀盖之间均形成辅助密封副。更进一步的，所述密封组件为圆环状，所述密封组件由橡胶、塑料、石墨、金属中的一种或多种材料制备而成。进一步的，所述手轮的底部中心设置有方孔，所述旋塞的顶部设置有与所述方孔相配合方榫。进一步的，所述流体通道上任意流道截面的面积均相等。进一步的，所述流体通道上从端部到中心之间的任意流道截面均为椭圆形，所述流体通道上任意流道截面a上椭圆的长轴半径为Ya＝R+Xa·tanθ，所述流体通道上任意流道截面a上椭圆的短轴半径为Yb＝R2/(R+Xa·tanθ)；所述Xa指的是任意流道截面a到相对应侧的端部流道截面之间的距离；设中心流道截面的上顶点为N点，端部流道截面的上顶点为G点，连接G点到N点之间的直线为直线GN，则所述θ即为直线GN与流体流道中轴线之间的夹角；所述R为端部流道截面上圆形的半径。更进一步的，设端部流道截面的圆形面积为S1＝πR2，流体流道上任意截面的椭圆面积为S2，则S2＝π·Ya·Yb＝π·(R+X·tanθ)·R2/(R+X·tanθ)＝πR2＝S1。进一步的，所述流体流道的流道曲线包括流道截面上椭圆长轴顶点连线和流道截面上椭圆短轴顶点连线；所述长轴顶点连线包括直线A、直线B、直线C、直线D,所述直线A和直线B、所述直线C和直线D均以中心线A对称设置，所述直线A和直线C、所述直线B和直线D均以中心线B对称设置；所述直线A和直线B、所述直线C和直线D分别通过相对应的圆弧连接；所述短轴顶点连线包括曲线A、曲线B、曲线C、曲线D，所述曲线A和曲线B、所述曲线C和曲线D以中心线C对称设置，所述曲线A和曲线C、所述曲线B和曲线D以中心线D对称设置。更进一步的，所述流体流道的流道曲线的绘制方法，具体包括以下步骤：步骤1、在X轴上取线段X5，所述线段X5的长度等于流体流道总长度的1/2，并将所述线段X5进行5等分，分别标记为等分点A、等分点B、等分点C、等分点D、等分点E；分别过所述等分点绘制Y轴的平行线，并标记为线P1、线P2、线P3、线P4、线P5；步骤2、在Y轴上取Ya＝R的点，并标记为点G；在P5取Ya5＝流道最高点至X轴的距离的点，标记为点N，步骤3、用直线连接点G和点N，即直线GN，所述直线GN分别与线P1、线P2、线P3、线P4相交于点H、点J、点K、点M；所述点H、点J、点K、点M的高度分别标记为：Ya1、Ya2、Ya3、Ya4；直线GN与X轴的夹角标记为θ；此时，即可准确测量出长轴半径Ya1、Ya2、Ya3、Ya4的值，或按照公式Ya＝R+X·tanθ计算出椭圆的长半轴Ya1、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5的值；所述直线GN，即为流道端部到流道中心的长轴顶点连线，即直线A；将所述直线A沿中心线A镜像，即得到直线B，将所述直线A和直线B均以中心线B镜像，即得到直线C和直线D；最后用相对应的圆弧将直线A和直线B，以及直线C和直线D分别连接，即可得到完整的、光滑的流道截面上椭圆长轴顶点连线；步骤4、在Y轴上取Yb＝-R，并标记为点P，步骤5、用公式Yb＝R2/(R+X·tanθ)分别计算出Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5的值，并按照Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5的值分别在线P1、线P2、线P3、线P4、线P5上取点，并标记为点S、点T、点V、点W、点Z；用光滑曲线连接点P、点S、点T、点V、点W、点Z，即可得到光滑曲线PZ；即可得到流道端部到流道中心的长轴顶点连线，即曲线A；步骤6、将曲线A沿着中心线C镜像，可得到曲线B；将曲线A和曲线B沿着中心线D镜像，可得到曲线C和曲线D；步骤7、曲线A和曲线B连接、曲线C和曲线D连接分别流道截面椭圆短轴顶点的连线；步骤8、在XOY坐标图中，以O点为圆心，R为半径画圆得圆T0，所述圆T0与X轴相交于点P，与Y轴相交于点G；步骤9、在Y轴上取长度为Ya1、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5的点，分别为点H、点J、点K、点M、点N；步骤10、在X轴上取长度为Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5的点，分别为点S、点T、点V、点W、点Z；步骤11、以O点为圆心，Ya1、Ya2、Ya3、Ya4、Ya5为长半轴，Yb1、Yb2、Yb3、Yb4、Yb5为短半轴，可得椭圆T1、椭圆T2、椭圆T3、椭圆T4、椭圆T5；步骤12、将T0和T1、T2、T3、T4、T5用光滑曲面依次连接，便可得到左半截流道模型曲面，将所述左半截流道模型曲面沿中心流道截面镜像，便可得到右半截的流道模型曲面。更进一步的，还包括步骤13、采用三维软件建模；然后用数控机床加工，即可得到三维实体模型。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果如下：本专利技术提供了一种等截面椭圆流道旋塞阀，通过将流体流道的中心截面设计为椭圆，将流体流道的端部截面设计成圆形，并保证流体通道的流道截面从端部流道截面的圆形逐渐变为中心流道截面的椭圆形，从而可大幅降低应力集中效应，提高流道的强度和刚度，减少材料消耗；从流体流道端面的圆形流道到流体流道中心的椭圆流道的等截面结构，可大幅降低流体阻力，减少工作能耗。附图说明图1为本专利技术一个实施例的结构示意图；图2为图1的剖视图；图3为图2的剖视图；图4为本专利技术一个实施例中阀体的结构示意图；...

【技术保护点】
1.一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，包括阀体(1)，通过螺栓组件(2)设置于所述阀体(1)上的阀盖(3)，设置于所述阀体(1)内的阀腔(4)，可转动设置于所述阀腔(4)内的旋塞(5)，所述旋塞(5)的顶部延伸出所述阀盖(3)后设置手轮(6)，所述阀体(1)包括左流道(7)和右流道(8)，所述旋塞(5)上设置有旋塞孔(9)，所述左流道(7)、旋塞孔(9)和所述右流道(8)依次连通形成流体通道(10)，所述流体通道(10)左右对称设置，所述流体通道(10)中心的中心流道截面(28)为椭圆形，所述流体通道(10)两端的端部流道截面(27)为圆形，流体通道(10)的流道截面从端部流道截面(27)的圆形逐渐变为中心流道截面(28)的椭圆形。/n

【技术特征摘要】
1.一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，包括阀体(1)，通过螺栓组件(2)设置于所述阀体(1)上的阀盖(3)，设置于所述阀体(1)内的阀腔(4)，可转动设置于所述阀腔(4)内的旋塞(5)，所述旋塞(5)的顶部延伸出所述阀盖(3)后设置手轮(6)，所述阀体(1)包括左流道(7)和右流道(8)，所述旋塞(5)上设置有旋塞孔(9)，所述左流道(7)、旋塞孔(9)和所述右流道(8)依次连通形成流体通道(10)，所述流体通道(10)左右对称设置，所述流体通道(10)中心的中心流道截面(28)为椭圆形，所述流体通道(10)两端的端部流道截面(27)为圆形，流体通道(10)的流道截面从端部流道截面(27)的圆形逐渐变为中心流道截面(28)的椭圆形。


2.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述阀体(1)的左右两端和上端均设置有连接法兰(11)。


3.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述阀腔(4)为上大下小的圆锥形孔，所述旋塞(5)设置有外圆锥面，所述旋塞(5)的外圆锥面与所述阀腔(4)配合形成主密封副。


4.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述旋塞(5)与阀体(1)接触面的上部设置有环形槽，所述环形槽内设置有密封组件(12)，所述密封组件(12)与所述阀体(1)、旋塞(5)和阀盖(3)之间均形成辅助密封副。


5.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述手轮(6)的底部中心设置有方孔，所述旋塞(5)的顶部设置有与所述方孔相配合方榫(13)。


6.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述流体通道(10)上任意流道截面的面积均相等。


7.根据权利要求1或6所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，
所述流体通道(10)上从端部到中心之间的任意流道截面均为椭圆形，
所述流体通道(10)上任意流道截面a上椭圆的长轴半径为Ya＝R+Xa·tanθ，所述流体通道(10)上任意流道截面a上椭圆的短轴半径为Yb＝R2/(R+Xa·tanθ)；
所述Xa指的是任意流道截面a到相对应侧的端部流道截面(27)之间的距离；
设中心流道截面(28)的上顶点为N点，端部流道截面(27)的上顶点为G点，连接G点到N点之间的直线为直线GN，则所述θ即为直线GN与流体流道中轴线之间的夹角；
所述R为端部流道截面(27)上圆形的半径。


8.根据权利要求7所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，设端部流道截面(27)的圆形面积为S1＝πR2，流体流道上任意截面的椭圆面积为S2，则
S2＝π·Ya·Yb＝π·(R+X·tanθ)·R2/(R+X·tanθ)＝πR2＝S1。


9.根据权利要求1所述的一种等截面椭圆流道旋塞阀，其特征在于，所述流体流道的流道曲线包括流道截面上椭圆长轴顶点连线和流道截面上椭圆短轴顶点连线；所述长轴顶点连线包括直线A(14)、直线B(15)、直线C(16)、直线D(17),所述直线A(14)和直线B(15)、所述直线C(16)和直线D(17)均以中心线A(18)对称设置，所述直线A(14)和直线C(16)、所述直线B(15)和直线D(17)均以中心线B(19)对称设置；所述直线A(14)和直线B(15)、所述直线C(16)和直线D(17)分别通过相对应的圆弧(26...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵建农，于国峰，冯玉柱，米红娟，李士强，田志安，冯冰，
申请(专利权)人：远大阀门集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13