流量控制阀
专利汇可以提供流量控制阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且保持筒(66)借助于形成于流量控制 阀 (10)的固定筒(34)的外圆周表面上的 螺纹 段(33)而与固定筒(34)螺纹 啮合 。能在轴向上伸展和收缩的盖元件(52)安装在固定筒(34)和由保持筒(66) 支撑 的浮杆(38)之间。上密封元件(48)设在浮杆(38)相对于阀塞(40)的上侧上。下密封元件(50)设在其相对于阀塞(40)的下侧上。上密封元件(48)和下密封元件(50)具有大致相等的直径。浮杆(38)在步进 电机 (12)的激励作用下位移。根据阀塞(40)相对于 阀座 (30)的距离来控制 流体 的流量。，下面是流量控制阀专利的具体信息内容。
1.一种流量控制阀(10)，其包括插入阀孔(28)的浮杆(38)，以使得所述浮杆(38)能进行往复运动，所述阀孔(28)形成于具有流体引入口(18)和流体排出口(20)的阀箱(26)中，其中设在所述浮杆(38)上的阀塞(40)打开和闭合阀座(30)，所述流量控制阀(10)还包括：固定筒(34)，所述浮杆(38)插入所述固定筒中并且所述固定筒的外圆周表面上形成有螺纹段(33)；保持筒(66)，其内圆周表面上具有与所述固定筒(34)的螺纹段(33)螺纹地啮合的螺纹段(64)，并且所述保持筒可通过其旋转位移相对于所述固定筒(34)在轴向上位移；盖元件(52)，其安装在所述固定筒(34)和所述浮杆(38)之间，并且其能在所述轴向上伸展和收缩；设在所述浮杆(38)一个端面上的第一压力接收段；和设在所述浮杆(38)另一个端面上并且具有与第一压力接收段相等的压力接收面积的第二压力接收段。
2.根据权利要求1的流量控制阀，其中所述第一和第二压力接收段由第一和第二环形密封元件(48，50)构成，所述第一和第二环形密封元件(48，50)安装在所述浮杆(38)上并且具有指向所述阀塞(40)的开口(48a，50a)。
3.根据权利要求2的流量控制阀，其中所述第一和第二环形密封元件(48，50)维持形成于所述流体引入口(18)和所述流体排出口(20)之间的阀室(A)的气密性。
4.根据权利要求3的流量控制阀，其中所述开口(48a，50a)分别形成有大致V形横截面并且朝着所述阀塞(40)开口。
5.根据权利要求1的流量控制阀，其中所述盖元件(52)具有由固定元件(56)安装在所述固定筒(34)上的大直径端以及安装在形成于所述浮杆(38)上的环形槽内的小直径端，以便维持所述固定筒(34)和所述浮杆(38)之间的气密性。
6.根据权利要求1的流量控制阀，其中用来限制所述保持筒(66)的旋转位移的止动机构布置在所述保持筒(66)的最上位置和最低位置处，所述最上位置和最低位置在所述保持筒(66)沿着所述固定筒(34)在所述轴向上位移时产生。
7.根据权利要求6的流量控制阀，其中所述止动机构包括布置在所述保持筒(66)上的止动段(68)、以及布置为与所述止动段(68)相对并且紧固至所述止动段(68)的接收段(70)。
8.根据权利要求1的流量控制阀，其中在所述浮杆(38)上形成有通路(59)，所述通路(59)一端朝着由所述盖元件(52)和所述固定筒(34)所形成的区域(B)开口并且另一端经由所述阀箱(26)与外面连通。
9.根据权利要求3的流量控制阀，其中所述第一密封元件(48)、所述第二密封元件(50)和所述浮杆(38)的外圆周直径彼此大致相等。
10.根据权利要求1的流量控制阀，其中所述阀塞(40)包括其直径朝着所述阀座(30)逐渐减小的锥形表面(40a)。
流量控制阀
技术领域
背景技术
在这种布置中，在内筒和阀轴的螺纹段彼此螺纹啮合的状况下，内筒借助于步进电机旋转，同时阻止阀轴的旋转。阀轴轴向地移动，从而控制阀塞的打开和闭合，从而控制流体的流量。上述常规技术的一个例子例如在日本实用新型公开No.57-54636中披露。
在上述流量控制阀的情况下，事先将比如油脂之类的润滑剂施加于内筒和阀轴的螺纹段，以避免螺纹段的磨损。然而，例如，在纯水作为流体流过阀时，由于螺纹段存在于内筒内侧，就存在着纯水会被润滑剂所污染的缺点。
在比如纯水之类的流体流入流量控制阀的阀室时，在阀塞的一个方向上施加高的水压。于是，水压就在阀轴螺纹段的一个方向上施加，因此阀轴螺纹段和内筒螺纹段之间的摩擦力就增大。因而，就需要高的转矩来旋转内筒，并且在阀轴和内筒的螺纹段处很可能会出现磨损。因此，流量控制阀的使用寿命会缩短。
发明内容
从以下结合其中以举例的方式示出本发明优选实施例的附图进行的描述中，本发明的以上和其它目标、特点和优点将会更加明显。
附图说明
具体实施方式
在主阀体14中，流量控制阀10还包括由此引入流体的进口(流体引入口)18、由此已经由主阀体14进行了流量控制的流体排出的出口(流体排出口)20、布置在进口18用来检测流入流体流量的流量传感器22、以及布置在进口18处流量传感器22下游侧用来检测流体温度的温度传感器24。
如图2所示，主阀体14包括阀箱26。阀孔28形成于阀箱26中，以使得阀孔28在竖直方向(箭头X1、X2方向)上延伸。环形阀座30从阀箱26面对阀孔28的内壁上突出。也就是说，阀座30相对于阀口28而言具有相对小的直径，其直径径向向内地减小。
碟形基座32与阀孔28同轴地固定至阀箱26的上部。外圆周表面上刻有螺纹段33的圆筒形固定筒34插入基座32。基座32直立地布置，同时基座32能借助于棘轮机构(包括由固定筒34保持的球36)定位和旋转预定角度(例如45°)。上述固定筒34的细节将在下文中详细描述。
浮杆38被插入为可轴向地(箭头X1、X2方向)位移，以使得浮杆38贯穿阀孔28和固定筒34同时被定位在阀孔28和固定筒34内。能坐在阀座30上的阀塞40设在浮杆38上。阀塞40为大致圆锥形，并且设有直径在向下方向上逐渐减小的锥形表面40a。在浮杆38从上部位置移动到下部位置时，阀塞40和阀座30之间的间距由于锥形表面40a的缘故而逐渐减小，直到锥形表面40a最终与阀座30的内圆周表面紧密接触。
浮杆38设有上压力接收段44，其布置在阀塞40的上方并且与阀塞40间隔预定的距离。浮杆还设有下压力接收段46，其布置在阀塞40的下方并且与阀塞40间隔预定的距离。上压力接收段44和下压力接收段46具有基本上相同的直径。
环形上密封元件(第一压力接收段)48安装在上压力接收段44上，介于阀孔28和浮杆38之间，以使得上密封元件48布置在一对凸缘44a、44b之间。另一方面，环形下密封元件(第二压力接收段)50安装在下压力接收段46上，介于阀孔28和浮杆38之间，以使得下密封元件50布置在一对凸缘46a、46b之间。
上和下密封元件48、50具有大致V形横截面，并且安装为使得其开口48a、50a布置在阀塞40的两侧上。也就是说，上和下密封元件48、50布置为使得上密封元件48的开口48a和下密封元件50的开口50a彼此相对。然而，上和下密封元件48、50并不是必须形成为大致V形横截面。例如也可以使用O形环。
在这种布置中，上密封元件48和下密封元件50由弹性极好的相同橡胶材料构成。上密封元件48和下密封元件50还具有相同的形状，其中其外圆周直径形成为与阀孔28的内圆周直径相等，上密封元件48和下密封元件50安装在阀孔28内。因此，上密封元件48和下密封元件50具有大致相等的外圆周直径，因而形成了相等的压力接收区域。形成于阀孔28中且介于上和下密封元件48、50之间的区域在下文中将称为“阀室(空间)A”。
进口18和出口20与阀室A相通。在阀塞40坐在阀座30上时，进口18和出口20之间的连通被阻塞。在阀塞40远离阀座30时，进口18和出口20彼此连通。
由例如抗压橡胶材料形成的圆筒形围盖(盖元件)52布置在固定筒34内。围盖52被附着为可相对于固定筒34和浮杆38在轴向(箭头X1、X2方向)上伸展和收缩。
如图3所示，围盖52包括大直径圆筒段52a和小直径圆筒段52b，小直径圆筒段52b相比大直径圆筒段52a而言直径减小并且布置为邻近大直径圆筒段52a。围盖52具有弯曲的横截面形状，其中大直径圆筒段52a和小直径圆筒段52b彼此同轴地整体形成。径向向外地弯曲的凸缘段52c设在大直径圆筒段52a的开口端。小直径圆筒段52b的开口端包括径向向内地弯曲的环形部52d。
凸缘段52c布置在环形突出键片54上，所述键片54在固定筒34的内壁上径向向内地突出。凸缘段52c借助于附着至固定筒34上端的环形固定元件56插入和附着至固定筒34。另一方面，环形部52d借助于形成于其大致中心部的孔57安装入形成于浮杆38上的圆周槽58。
水孔(通路)59形成于浮杆38中。水孔59包括在浮杆38轴向(箭头X1、X2方向)上延伸的第一通路59a、以及连接至第一通路59a的末端并且在大致垂直于轴线的方向上延伸的第二通路59b，所述第二通路59b处于形成于浮杆38大致中心部处的伸展段55内。更具体地，第一通路59a和第二通路59b在浮杆38内彼此连通。第一通路59a贯穿至浮杆38的下端，并且第一通路59a通向外面。而且，第二通路59b贯穿至伸展段55的外圆周表面。由此将流过水孔59的流体排出的排出孔65形成于阀箱26的底部。
在浮杆38向上移动时，第二通路59b面对由围盖52、上密封元件48和浮杆38所形成的区域B，以便与之连通。
内圆周表面上形成有螺纹段64的保持筒66与固定筒34的螺纹段33同轴且螺纹地啮合。更具体地，在旋转时，保持筒66在竖直方向(轴线方向)上移动，因为固定筒34的螺纹段33和保持筒66的螺纹段64彼此螺纹地啮合。
环形主齿轮60在保持筒66的上端与保持筒66同轴地布置。轴承62安装在形成于主齿轮60中心处的圆形开口61中。轴承62的内圆周侧装配在浮杆38的上端上。因此，浮杆38由主齿轮60内圆周部分处的轴承62可旋转地支撑。主齿轮60包括多个沿着其外圆周表面形成的齿63。
另一方面，保持筒66的下端布置为面对基座32。如图4所示，向下突出的下止动段68形成于下端上。基座32包括朝着保持筒66突出并且能在旋转方向上紧固至下止动段68的下接收段70。
在保持筒66沿着固定筒34在竖直向下方向(箭头X1方向)上旋转和位移时，下止动段68通过紧靠下接收段70的侧面而紧固(参见图4)在最下位置处。具体地，下止动段68和下接收段70用来调节保持筒66的旋转位移。因此，就防止了保持筒66向下移动至低于预定的最下位置。
驱动力传动机构16包括主齿轮60、与主齿轮60相啮合的中间齿轮80、以及与中间齿轮80相啮合的驱动齿轮78。
中间齿轮80同时具有大直径齿81和小直径齿83。中间齿轮80借助于插入其大致中心部的旋转轴82相对于阀箱26可旋转地支撑。
驱动齿轮78固定至步进电机12的电机轴76，并且沿着其外圆周表面形成有齿79。齿79与中间齿轮80的大直径齿81啮合。另一方面，中间齿轮80的小直径齿83与主齿轮60的齿63啮合。
向上突出的上止动段72布置在主齿轮60的上表面上。另一方面，步进电机12包括朝着主齿轮60延伸以便调节保持筒66最上位置的上接收段84。也就是说，当保持筒66在垂直向上方向(箭头X2方向)上沿着固定筒34旋转和位移时，上止动段72通过紧靠上接收段84的侧面而紧固在最上位置。于是，保持筒66的旋转位移就由上止动段72和上接收段84来调节。从而就防止了保持筒66向上移动至超过最上位置。
如上所述，保持筒66在轴线方向上的位移量由下止动段68、上止动段72、下接收段70和上接收段84来调节。
步进电机12的旋转驱动力从驱动齿轮78传递至中间齿轮80和主齿轮60，形成驱动力传动结构16。连接至主齿轮60的保持筒66就被旋转和位移。
根据本发明该实施例的流量控制阀10基本上如上所述构造。下面将解释其操作、功能和作用。如图2所示，在流量控制阀10闭合时，阀塞40坐在阀座30上并与之紧密接触，从而进口18和出口20之间的连通被堵塞。
为了将流量控制阀10从阀闭合状态打开，在所施加的电能的作用下驱动和旋转步进电机12，并且将旋转驱动力从步进电机12传递至驱动力传动机构16。于是，驱动齿轮78、中间齿轮80和主齿轮60相继地旋转。连接至主齿轮60的保持筒66开始旋转从而引起相对于固定筒34在竖直向上(箭头X2方向)方向上的位移。
根据保持筒66的向上移动，浮杆38和阀塞40也被向上移动。于是，阀塞40就与阀座30分离，并且进口18通过阀塞40和阀座30之间的间隙与出口20连通。从进口18引入的流体(例如纯水)就经由阀孔28从出口20供应(参见图5)。
而且，在步进电机12被驱动和旋转以致于保持筒66在相同方向上旋转时，由于阀塞40在竖直向上方向(箭头X2方向)上的位移，阀塞40和阀座30之间的间隙的尺寸沿着锥形表面40a逐渐增大。于是，更大量的纯水就经由间隙供应至出口20(参见图6)。纯水的流量很容易通过阀塞40进行控制，其中阀塞40具有带有锥形表面40a的简单形状。
在保持筒66进一步向上移动并且上止动段72紧靠上接收段84的侧面并且从而紧固时，那么就调节保持筒66的旋转位移。这个位置是保持筒66的最上位置。具体地，在此位置处，防止保持筒66任何不必要的旋转位移并且停止保持筒66的旋转。因此，就避免了保持筒66的螺纹段64和固定筒34的螺纹段33之间的相互破裂，不然的话保持筒66上的旋转负荷可能会导致所述破裂。而且，下止动段68由下接收段66所紧固，并且在保持筒66的最下位置处适当地停止保持筒66的旋转位置，即在阀塞40坐在阀座30上并与之紧靠的位置处。因此，就能避免任何破裂，不然的话保持筒66的螺纹段64和固定筒34的螺纹段的旋转位移可能会导致所述破裂。
在流量控制阀10的情况下，如上所述，通过进口18引入的高压纯水或类似物由上密封元件48接收，从而浮杆38在阀塞40就座的状态(阀闭合状态)下在垂直方向上被向上推动。然而，在阀塞40从阀座30释放和离座并且纯水例如阀室A时，那么由于上密封元件48、下密封元件50和浮杆38具有大致相同的最大外圆周直径，在垂直上下方向(箭头X1、X2方向)上作用在浮杆38上的力就相互抵消和平衡。
因此，固定筒34和保持筒66的螺纹段33、64上的负荷就消失，并且作用在螺纹段33、64上的摩擦力就得到减轻。因此就降低了摩擦。于是，保持筒66就能在较低的转矩下旋转。
浮杆38由主齿轮60通过轴承62可旋转地支撑。因此即使保持筒66旋转，浮杆38本身也能在不被旋转的情况下在轴向(箭头X1、X2方向)上向上移动。因此，阀塞40的向上移动在仅受到上和下密封元件48、50相对于阀孔28在线性方向上的滑动阻力的情况下进行。因此，保持筒66的转矩进一步得到减小。而且减小了上和下密封元件48、50的磨损。因此，可以提高上和下密封元件48、50的耐用性。
固定筒34和保持筒66的螺纹段33、64布置在固定筒34的外面，而围盖52存在于固定筒34和浮杆38之间。因此，避免了流入阀室A的纯水与施加于固定筒34和保持筒66的螺纹段33、64的润滑剂(比如油脂等)之间的接触。因此，就避免了纯水被污染，不然的话纯水会被润滑剂所污染。
而且，由于安装围盖52所形成的区域B从外面关闭。因此，进入区域B的纯水等就通过浮杆38的水孔59很快地排出到外面。具体地，纯水等从区域B流入水孔59的第二通路59b，并且然后从第二通路59b引入第一通路，并通过阀箱26的排出口65排出到外面。
本发明这个实施例的流量控制阀已经描述为应用于控制纯水的流量。然而，本发明并不限于涉及纯水的应用。毫无疑问，本发明可应用于控制任何其它类型流体的流动。
尽管已经详细地示出和描述了本发明的优选实施例，但是应当理解的是，在不偏离所附权利要求的前提下可以做出各种变化和变型。
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