低开启压力的波状外形止回阀瓣的制作方法

本申请要求2016年9月26日提交的申请号为62/399,614的临时专利申请的权利，该申请以整体内容通过引用并入本文。

本发明涉及一种止回阀。

背景技术：

止回阀是一种单向流控制设备，其允许处于压力下的流体仅在一个方向上经过该设备流动，同时机械地防止相同的流体经过该设备反向回流。止回阀的开启压力是打开阀并使其运行的最小入口压力或上游压力。一种常见的止回阀是旋启式或倾斜阀瓣式止回阀，其中阀瓣或阀板用于防止流体沿错误的方向流动。这种性质的典型止回阀的特征是具有平面阀瓣或平面阀板(见图7a)，流体压力作用于平面阀瓣或平面阀板以产生足够的力来推动阀瓣并打开阀。

工业上需要一种更好地设计止回阀的方法。

技术实现要素：

总的来说，本发明提供了一种用于旋启式或倾斜阀瓣式止回阀的波状外形止回阀瓣。

波状外形止回阀瓣被成形为下述方式：在关闭位置，波状外形提供目标表面区域，用于上游流体压力作用于其上。止回阀瓣的形状使波状外形止回阀瓣上游侧上的流体力在多个方向上作用于波状外形表面，从而提供更广泛的作用力分布。在波状外形止回阀瓣上产生的合力以提供横向推动和垂直提升力的方式起作用，以将止回阀瓣移出流体路径。另外，与已知的平面阀瓣相比，波状外形使得力的垂直提升力分量增加，从而减小打开止回阀瓣所需的压力。通过流体流仿真得出沿波状外形止回阀瓣长度的波状外形的位置以优化止回阀瓣的重心(cog)，来减小枢转处的扭矩并允许止回阀瓣上的压力在完全打开的状态下有效地起作用，同时沿波状外形止回阀瓣的表面提供流线型流动。

波状外形允许流体力以这样的方式连续地作用在波状外形止回阀瓣上，使得在流体流经止回阀时提供稳定的提升作用。这种动力分量有助于在开启时更快地完全打开阀门，并在较低的流体速度下保持打开状态。

本发明的一个优点在于，本发明形成的止回阀瓣具有波状外形形状，以允许波状外形止回阀在比平面止回阀瓣的设计明显更低的开启压力下打开，并且在更低的流体速度下保持打开状态。具体实施例

根据一些实施例，并且作为示例，本发明可以包括或采用波状外形止回阀瓣形式，其特征在于枢转部和止回阀部的新颖和独特的组合。

枢转部可以包括孔，孔被配置为接纳枢转杆以允许波状外形止回阀瓣在关闭位置和一个或多个打开位置之间枢转。

止回阀部被附接至枢转部并且具有两个相对侧。第一侧可以被配置为响应第一方向上的流体流并且依赖于流体流将止回阀部从流体开口移开至一个或多个打开位置，以允许流体流过流体开口。第二和相对侧，可以被配置为响应在相反方向上流过流体开口的流体流，并使止回阀部朝流体开口运动至关闭位置以密封流体开口并阻断流体流。

止回阀部的第一侧可以包括至少两个波状外形部分，两个波状外形部分具有相对于枢转点限定的不同阀瓣波状外形、限定止回阀部的平面以及远离枢转部的最远点。

至少两个波状外形部分可以包括：

最靠近枢转部而被形成的近倾斜部，近倾斜部具有近倾斜波状外形表面，近倾斜波状外形表面远离枢转点向第一拐点弯曲，并具有第一曲率，以及

离枢转部最远而被形成的远倾斜部，远倾斜部具有远倾斜波状外形表面，远倾斜波状外形表面远离拐点朝离枢转部最远的点弯曲，并具有比第一曲率弯曲或折弯更少的第二曲率，近倾斜部和远倾斜部组合形成组合表面，组合表面在第一侧上具有波状外形压力/力分布，以响应流体流并使止回阀部远离流体开口运动。

根据一些实施例，本发明还可以包括以下特征中的一个或多个：

止回阀部可以包括被形成在拐点附近处的具有波状外形的区域，例如，其中作用在一侧上的流体力提供稳定的提升作用和横向推动作用。

波状外形止回阀瓣可以具有限定在远倾斜部中的重心(cog)，重心处于拐点和中点之间以减小枢转点处的扭矩，例如，包括从流动仿真中导出cog的位置。

两个相对侧可以被配置有大体相同的波状外形。

波状外形止回阀瓣可以是旋启式或倾斜阀瓣式止回阀。

远倾斜部可以包括，或被形成为，两个子部分，第一子部分是大体平坦的并且被形成为最靠近离枢转部最远的点，并且第二子部分被形成在近倾斜部和第一子部分之间，第二子部分具有比近倾斜部的第一曲率更小的曲率，并且具有比第一子部分的更大的曲率。

附图说明

附图不一定按比例绘制，包括以下各图：

图1示出根据本发明一些实施例，具有波状外形止回阀瓣的装置的截面图。

图2示出根据本发明一些实施例的波状外形止回阀瓣顶侧的侧透视图。

图3示出根据本发明一些实施例的从波状外形止回阀瓣顶侧的顶透视图。

图4包括图4a至图4g，其中图4a是波状外形止回阀瓣的示意图；图4b是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线b-b剖开的截面图；图4c是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线c-c剖开的截面图；图4d是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线d-d剖开的截面图；图4e是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线a-a剖开的截面图；图4f是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线f-f剖开的截面图；图4g是图4a中的波状外形止回阀瓣沿线g-g剖开的截面图；上述各图均根据本发明的一些实施例。

图5是根据本发明一些实施例的波状外形止回阀瓣的流仿真图，其示出作用在波状外形上以提供稳定的提升和横向推动作用的流体力。

图6是根据本发明一些实施例的波状外形止回阀瓣的示意图，其示出由流体、重心(cog)以及cog从枢转点的最佳距离施加的提升合力。

图7a示出本领域已知的止回阀瓣的压力/力分布。

图7b示出根据本发明一些实施例的波状外形止回阀瓣的相应压力/力分布。

为保持一致，图中的相同部件使用相同的附图标记。

并非每幅图都包含针对每个元件的每条引线及相关附图标记，以降低整个附图的混乱。

具体实施方式

图1示出管道装置p，其包括通过螺栓b连接至第二管道p2的第一管道p1，螺栓b穿过管道凸缘fl1，fl2，并且具有流体开口fo，流体开口fo具有在内部与其连接的波状外形止回阀瓣(通常用10表示)，以允许沿一个方向的流体流f12或阻断相反方向的流体流f21。在图1中，当波状外形止回阀瓣10，例如，通过流体流f12被迫打开时，流体流f12将沿从管道p1到p2的箭头所示的一个方向流动。相反，当波状外形止回阀瓣10，例如，通过流体流f21被迫关闭时，流体流f21将不会沿从管道p2到p1的相应箭头所指示的相反方向流动。

根据一些实施例，并且作为示例，本发明可以包括波状外形止回阀瓣10或采用波状外形止回阀瓣10的形式，其特征在于枢转部20和止回阀部30的新颖和独特的组合。图2和图3示出波状外形止回阀瓣10的示例。

枢转部20可以包括孔a，孔a被配置为接纳枢转杆pr以允许波状外形止回阀瓣10在关闭位置和一个或多个打开位置之间枢转。

止回阀部30被附接至枢转部pr并且具有两个相对侧s1、s2。两个相对侧s1、s2可以被配置有大体相同的波状外形，例如，与图4和5中所示的轮廓一致。第一侧s1被配置为响应在一个方向上的流体流f12并依赖于流体流f12使止回阀部30远离流体开口fo向一个或多个打开位置运动，以允许流体流过流体开口fo。第二和相对侧s2被配置为响应在相反方向上流过流体开口fo的流体流f21，并使止回阀部30朝流体开口fo运动至关闭位置，以密封流体开口fo并且阻断流体流f21。

止回阀部30的第一侧s1可以包括具有不同阀瓣波状外形的至少两个波状外形部分32、34，例如，相对于枢转点pp和离枢转点pp最远的点p3限定。

根据本发明的一些实施例，至少两个波状外形部分32、34可以包括或采用以下形式：

最靠近枢转部20而被形成的近倾斜部32，近倾斜部32具有近倾斜波状外形表面sn，近倾斜波状外形表面sn远离枢转点pp向第一拐点pi弯曲，并具有第一曲率c1(图6)，以及

离枢转部20最远而被形成的远倾斜部34，远倾斜部34具有远倾斜波状外形表面sf，远倾斜波状外形表面sf远离拐点pi朝离枢转部20最远的点pf弯曲，并具有第二曲率c2(图6)，第二曲率c2比第一曲率c1弯曲更少(即曲率更小)，近倾斜部32和远倾斜部34组合以形成组合表面sn，sf具有第一侧s1上的波状外形压力/力分布，第一侧s1被配置为响应流体流f12并使止回阀部30远离流体开口fo运动。

举例来说，参见图5和图7b所示的波状外形止回阀瓣10的波状外形压力/力分布。此外，图5和图7b所示的波状外形止回阀瓣10的波状外形压力/力分布与图7a所示的具有平坦表面，平坦表面上具有平坦的压力/力分布，且相同的力前后且横向地推动或提升现有技术的止回阀瓣的现有技术中的止回阀瓣相比，如图5所示，作用于第一侧s1的波状外形表面的流体力提供稳定的提升作用和横向推动作用，例如，与多个流箭头所指示的一致。

图4示出波状外形止回阀瓣10的各个横截面，例如，如图4a所示从左到右，以及从枢转部20到波状外形止回阀瓣10端部处的更远点pf。

例如，图4b、图4c和图4d示出波状外形止回阀瓣10的左右波状外形，对应于近倾斜部32和远倾斜部34，其包括子部分34a、34b，如图所示。如图4b、图4c和图4d所示，近倾斜部32和子部分34a、34b的左右波状外形基本对称。此外，近倾斜部32的左右曲率比远倾斜部34的子部分34a、34b的左右曲率大。换句话说，波状外形止回阀瓣10的左右曲率越靠近枢转部20越大，并且越靠近最远点pf月平缓。

例如，图4e、图4f和图4g示出波状外形止回阀瓣10从枢转部20到最远点pf的前后波状外形，例如，与近倾斜部32和远倾斜子部分34a、34b相对应，如图所示。在图4e、图4f和图4g中，近倾斜部32的前后曲率c1l、c1m、c1r比远倾斜部34和子部分34a、34b的相应前后曲率c2l、c2m、c2r更弯曲(即更大)，如图所示。远倾斜子部分34b的相应前后曲率大体平坦(即没有严格意义上的曲率)，如图所示。图7b更详细地示出波状外形止回阀瓣10从枢转部20到最远点pf的前后波状外形轮廓，其形成具有波状外形压力/力分布的表面或侧s1的至少一部分。

波状外形止回阀瓣10可以被配置为且尺寸被设计为具有相对于远倾斜部34限定的重心(cog)，重心处于拐点pi和中点pm之间(图6)以减小枢转点pp处的扭矩，例如，包括从流动仿真导出cog的位置。

拐点

如本领域技术人员所能理解的，像点pi之类的拐点被理解为发生曲率方向变化的点，例如，包括曲线从凹变凸的点，或者反之亦然。

曲率

如本领域技术人员所能理解的，曲率是诸如表面等几何对象偏离平面的量，或者对于线来说从直线变为曲线的量。换句话说，术语“曲率”应理解为表示表面中的“弯曲量”。例如，如果第一曲率小于第二曲率，则第一曲率具有比第二曲率更大的弯曲。

流体流仿真

用于进行流体流仿真的技术在本领域中是已知的，并且本发明的保护范围不限于现在已知的或将来开发的任何特定类型或种类。

本发明的保护范围

此外，本文详细示出和描述的实施例仅作为示例提供；并且本发明的保护范围不限于本文包括的这些部件或元件的具体配置、尺寸和/或设计细节。换句话说，如本领域技术人员所能理解的，可以对这些实施例进行设计上的改变，并使所得到的实施例与本文公开的实施例不同，但仍然落入本发明的整体主旨内。

应当理解，除非本文另有说明，否则关于本文中特定实施例描述的任何特征、特点、替代或修改，也可以与本文描述的任意其它实施例一起应用、使用或相结合。

虽然已经结合本发明的示例性实施例描述和说明了本发明，但在不脱离本发明主旨和范围的情况下，可以在其中进行前述和各种其它添加和省略。