专利名称：阀门微误差膜片执行机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及对流体介质进行控制的阀门膜片执行机构，属于流体控制阀门领域。
背景技术：
在流体控制阀门领域，控制精度是一个关键问题，例如机械设备使用的流量控制 阀，如果流量误差较大，就可能造成被控机械系统的设定状态不稳定、控制精度低等现象， 被控机械的设计技术参数也很难突破现有水平；再如，城镇供热或中央空调系统使用的流 量控制阀、压差控制阀的控制精度都在±7.5%左右，如能进一步提高精度，达到±1%甚 至更小的水平，即可为城镇供热或中央空调系统的水力工况平衡奠定坚实的保障，为城镇 供热或中央空调系统节能减排、环境保护提供更好的设备。 影响膜片执行机构精度的因素有很多，如膜片的厚度、硬度、厚度的一致性、有效 工作面积的大小即克服阻力能力的大小、弹簧的刚度、执行机构阻力的大小、执行机构全行 程中弹簧压力增减引起的弹簧压力与膜片有效工作面积比值变化等。其中前几项因素都 可以在产品设计、零件加工、产品装配中予以控制，而弹簧压力增减与膜片有效工作面积比 值变化因素所引起的控制误差，目前还没有解决的技术，尤其是大口径阀门，解决上述问题 的主要途径是增加弹簧的长度，也就是减小弹簧的刚度，目的是减小弹簧全行程的压力变 化，但控制误差的减小量还是微乎其微。
发明内容针对膜片执行机构全行程时，弹簧压力增减所引起的弹簧压力与膜片有效工作面
积比值的变化所引起的控制误差，提出一种在现有膜片执行机构基础上的改进方案，使现
有膜片执行机构的控制精度有一个空前的提高。 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 根据流体压强是向任何方向的基本原理，将本体内径D或垫片外径d设计成圆锥
面，使限制膜片外径或内径的圆周在执行机构全行程中不断变化，并与弹簧压力的变化成
要求比例，实现控制压差AP为定值。 膜片执行机构形成控制压差大小的公式 A P = P/S 式1 式中AP—控制压差P-弹簧压力 S-膜片的有效工作面积 从上式可以看出在执行机构全行程中，弹簧压力P是随着执行机构全行程的增
大而增大，要使控制压差AP为定值，需要膜片的有效工作面积随着执行机构增大也增大，
增大的量与弹簧压力P保持原比例即可，根据膜片的有效工作面积计算公式 S = (D/4+d/4)2 Ji 式2 式中S-膜片的有效工作面积(mm) D-本体内径(mm) d-垫片外径(mm) 从上式可以看出，在执行机构全行程中，只要设法改变(D-d)的值，就可满足膜片
3有效工作面积随着执行机构增大也增大的要求。 本实用新型与现有技术相比所具有的优点和积极作用 1、不须复杂的技术计算就可完成设计； 2、改进后的零件加工与现有技术零件加工相比，增加的成本非常小，只相当于现 有技术加工成本的0.5%。 3、按最低计算，本实用新型用于城镇供热或中央空调的水系统，可在现有技术基 础上，节约热水或冷水10%以上。 4、应用于机械行业的流量控制阀、压力控制阀等，机械设备的精度会有很大幅度 的提高，其经济效果是无法估量的。
以下结合附图和实施例对本实用新型进行进一步的说明。 图l-3、10-12是本实用新型方案一的纵剖面图，主要说明方案一中执行机构最大 行程和最小行程以及介于它们之间的均分行程时，在本体〔1〕内径和垫片〔2〕外径限制下， 膜片〔3〕的变形情况。 图4-6、13-15是本实用新型方案二的纵剖面图，主要说明方案二中执行机构最大 行程和最小行程以及介于它们之间的均分行程时，在本体〔1〕内径和垫片〔2〕外径限制下， 膜片〔3〕的变形情况。 图7-9、16-18是本实用新型方案三的纵剖面图，主要说明方案三中执行机构最大 行程和最小行程以及介于它们之间的均分行程时，在本体〔1〕内径和垫片〔2〕外径限制下， 膜片〔3〕的变形情况。 从
图1-3、4-6、7-9、10-12、13-15、16-18中可以看出在弹簧力逐渐增加的过程 中，膜片〔3〕的有效工作直径从Dmin增加到Dmax，膜片〔3〕有效工作直径的增加结果是膜 片〔3〕有效工作面积的增加，也就达到了本实用新型的目的。 图l-3、4-6、7-9是方案一、二、三的执行机构中，膜片〔3〕凹槽方向向阀体外侧。
图10-12、13-15、16-18是方案一、二、三的执行机构中，膜片〔3〕凹槽方向向阀体 图l-18所绘制的本体〔1〕可以是阀体、阀盖、膜盒。
具体实施方式方案一 将本体〔1〕的内径设计成圆锥面、垫片〔2〕的外径设计成圆柱面，限制膜 片〔3〕的变形范围，使膜片〔3〕的每一瞬时面积逐渐变化；膜片〔3〕的凹槽设计为执行机构 全行程1/2倍以上的圆柱面，以适应执行机构全行程中膜片〔3〕凹槽曲率半径最大的需要。 方案二 将本体〔1〕的内径设计成圆柱面、垫片〔2〕的外径设计成圆锥面，限制膜 片〔3〕的变形范围，使膜片〔3〕的每一瞬时面积逐渐变化；膜片〔3〕的凹槽设计为执行机构 全行程l/2倍以上的圆柱面，以适应执行机构全行程过程中膜片〔3〕凹槽曲率半径最大的 需要。 方案三将本体〔1〕的内径设计成圆锥面、垫片〔2〕的外径也设计成圆锥面，限制 膜片〔3〕的变形范围，使膜片〔3〕的每一瞬时面积逐渐变化；膜片〔3〕的凹槽设计为执行机构全行程1/2倍以上的圆柱面，以适应执行机构全行程过程中膜片〔3〕凹槽曲率半径最大 的需要。 最佳方式 将本体〔1〕内径设计成圆锥面、垫片〔2〕外径设计成圆锥面，限制膜片〔3〕的变形 范围，使膜片〔3〕的每一瞬时面积逐渐增大或减小；实施此方式时本体〔1〕内径的圆锥面、 垫片〔2〕外径圆锥面的锥角相对较小，易于加工，更利于膜片〔3〕的弹性变形。对于小口径 的阀门，因其弹簧的压力变化小，也可采用将本体〔1〕内径设计成圆锥面或将垫片〔2〕外径 设计成圆锥面的方式。
权利要求一种阀门微误差膜片执行机构，由本体〔1〕、垫片〔2〕和弹簧组成，其特征在于本体〔1〕的内腔设计为圆锥体。
2. —种阀门微误差膜片执行机构，由本体〔1〕、垫片〔2〕和弹簧组成，其特征在于垫片 〔2〕的外径设计为圆锥体。
3. —种阀门微误差膜片执行机构，由本体〔1〕、垫片〔2〕和弹簧组成，其特征在于本体 〔1〕的内腔和垫片〔2〕的外径同时设计为圆锥体。
4. 根据权利要求l-3任意一项所述的阀门微误差膜片执行机构，其特征在于膜片〔3〕 凹形槽，除有与槽宽相匹配的半圆外，还有高度不小于阀门执行机构全行程1/2的圆柱面。
专利摘要本实用新型涉及对流体介质进行控制的膜片执行机构，属于流体控制阀门领域。弹簧压力增减与膜片有效工作面积比值的变化因素所引起的控制误差，目前还没有解决的技术，尤其是大口径阀门。针对膜片执行机构全行程时，弹簧压力增减所引起的弹簧压力与膜片有效工作面积比值的变化所引起的控制误差，提出一种在现有膜片执行机构基础上的改进方案，使现有膜片执行机构的控制精度有一个空前的提高。将本体内径或垫片外径设计成圆锥面，将本体内径和垫片外径同时设计成圆锥面，使限制膜片外径、内径的圆周在执行机构全行程中不断变化并与弹簧压力的变化成要求比例，实现控制压差ΔP为定值。
文档编号F16K31/126GK201513619SQ200920153810
公开日2010年6月23日 申请日期2009年5月6日 优先权日2009年5月6日
发明者迟晓光 申请人:河北金桥平衡阀门有限公司