CN1007549B - 阀 - Google Patents

Abstract

本发明的阀由：位置固定在管状流道机构内并可旋转的转子机构，固定设置在转子机构外周的旋转磁场发生机构，与转子机构同心并一起旋转的第1螺旋机构，与第1螺旋机构相旋合并通过其旋转而作轴向移动而自身不旋转的第2螺旋机构、与第2螺旋机构的一端相接的阀体机构，以及与阀体机构相配合的阀座机构所构成。转子机构通过旋转磁场进行旋转，该旋转使第2螺旋机构向螺旋的轴向移动，而这移动则带动阀体，也就可以调节阀的开闭程度。

Description

本发明是关于阀。

更确切地说，是有关通过电磁力产生的回转力使阀体工作的阀，所涉及的阀为阀体是经由介中的滑动密封部，而不须外部的机械作用。

美国专利4，452，423号公开了一种阀，它有位于管状流体通道中的可旋的转子装置;绕着该转子装置固定设置的旋转磁场发生装置;和转子装置同心并一起旋转的第一螺旋装置;和第一螺旋装置相配合的能在第一螺旋的轴向活动但又不会因第一螺旋装置的旋转而旋转的第二螺旋装置;和第二螺旋装置连接的阀体装置;和阀体装置相配合的阀座装置;因而当转子装置由旋转磁场发生装置产生的旋转磁场作用而旋转时，该旋转运动使得第二螺旋装置在第一螺旋的轴向活动，该运动被传到阀体以调节阀的开闭程度。

在这先有的美国专利4，452，423号中，转子是通过第一和第二螺旋装置被悬臂式地支持着的，第二螺旋装置被不可旋转地装在支撑环中，支撑环牢固地连接着流体通道的内表面。

本发明的目的是改进转子在流体通道内轴支的状态。

按照本发明，这个目的的达到是由于转子装置的位置是由在管状流体通道中内表面上的支撑机构来固定的。

阀的传动装置在管系装配方面需要有相当的空间。

在需要把机器与管系尽可能紧凑小型地装配的时候，也希望能够尽力削减阀的传动装置所占的空间。

而且对阀来说不仅是流道的开闭，对于流量调节功能也要求要精密。

而本发明则能充分地满足上述这些要求。

本发明是本发明的几位发明人为达成上述之目的经过专心研究所获得的结果。即本发明所涉及的阀具有位于管状流道机构内的由管状流道内表面上的支撑机构所支持的可旋转的转子机构，在转子机构外周固定地设置着的旋转磁场发生机构，与转子机构同心并一起旋转的第1螺旋机构、与第1螺旋机构相旋合、并利用第1螺旋机构的旋转自身不旋转而向螺旋的轴向移动的第2螺旋机构，与第2螺旋机构的一端相连接的阀体机构，以及与阀体机构相配合的阀座机构。采用上述之构成，转子机构就能通过旋转磁场发生机构产生的旋转磁场来旋转，通过其的旋转、就能使第2螺旋机构向螺旋的轴向移动，而这个移动则传带给阀体也就能够调节阀的开闭程度。

图1、3和5各是先有技术阀的纵剖面图，

图2和4各是本发明之阀的模型纵剖面图，此外，图中的粗线箭头显示出流体。

本发明所涉及的阀的管状流道，可在与所连接的管道同一外径，或者是大于管道若干的这个外径范围内任意选择，使其的外观就象是管系的管道的一部份。

在管状流道中可设置让阀体工作的1台以上的转子或电动机，而多台的话，通常是同轴地设置的。

由于转子设在管状流道中而造成妨碍流体的流通，所以在转子上设有可让尽可能多的流体穿过的尽可能大的贯通部，以把这种妨碍控制在最小限度下。

同样在管状流道里固定电动机的场合当然也可选择能够把占于管状流道的横截面中的电动机与其的固定部份而造成妨碍流体流通的投影面积变小的电动机，从而来扩大流体流通的横截面面积。

从转子的旋转时与静止时来考虑，设于转子里的贯通部即流体穿流 部份是形成可让流体与管内的流体之流通通常相同的方向穿通的构造，但是根据需要，也可采用以相对于流体的流通方向倾斜的方向来让流体穿过转子的构造。

贯通部的横截面形状当然也可考虑转子的机械性的强度来选择。

在转子的外周边缘与管状流道内壁面的间隙里，可在转子的外周边缘造成凹凸，或在管状流道内壁面造成凹凸而减少设置转子的部份对流体流通的阻力，亦可把这种减少流通阻力的手段与上述的贯通部相并用。

在同一转轴上，转子为1台以上，可按所需的个数固定，同样，电动机对同一转轴，也可按所需组数并设固定转子与定子使之产生需要的旋转力。

而具有脉冲电动机之结构的转子与旋转磁场产生机构的组合或者是电动机，是本发明理想的阀体传动源。

根据需要，在转子或电动机的转轴上可附设任意停止固定其旋转的机械的或电气的制动装置。

转子或电动机的转轴及阀体和阀座构成的阀功能部可位于管状流道的中心位置，也可设于偏心的位置。

在大口径的阀使用转子的场合则可根据传动转子的旋转磁场发生源，即旋转磁场产生机构的适合的配设位置与所用的流体方向变换机构，相应选择与流体的流通方向相对的转轴的角度。同样，电动机转轴的方向也可对流体的流通方向采用任意倾斜的角度。

转子或电动机可设在本发明所涉及的阀的阀体与阀座有关流体的上流侧也可设下流侧，亦可设于两侧。

位于两侧的场合是上流侧与下流侧的转子协同阀体进行工作。

如管状流道内径较小的场合或有需要时，作为其它的转子支撑机构，是在管状流道的内壁设置1个以上的支撑转子的外周部让转子旋转的支撑轨道。

转子的外周部与支撑轨道的接触可以是滚动支撑，而在支撑轨道等的表面是以能获得低摩擦系数的表面的高份子物质等被覆的场合，或者是阀所流通的流体具有润滑能力的时候也可采用外周部与支撑轨道表面相滑动的滑动支撑。

传动转子的所需个数的旋转磁场发生源是被设置在管状流道内、内壁面上、构成管状流道的壁中或者该壁的外面。

磁场发生源可以具有耐腐性、耐热性，耐磨性等必要特性的被覆，其可固定在管状流道内或内壁面上，也可埋设在壁中，为给于转子必要的旋转力而保留充分容量，也可设置在管状流道的壁的外侧。

在流道壁的外侧或壁中设置旋转磁场发生机构，也就无需考虑流体对该机构造成的腐蚀及磨损，这是优点，而前者的优点则是结构简单。

在管状流道壁中埋设或设置于管状流道壁的外侧时，可以根据需要在磁场发生源附设冷却功能部。

构成管道即管状流道的区间壁材料是可从通常使用的金属材料，非金属材料即高份子材料、陶瓷材料之类中适当选择。

旋转磁场发生装置设置在管道区间壁外侧或该壁中时，即管状流道壁介于让阀工作的磁场发生源与转子之间的场合时，构成管状流道的区间壁的材料最好是采用导磁率尽可能大的材料。

磁场发生源的配设位置是根据位于管状流道中的转子的转轴之方向而定。

在转子本体机械性地与电动机的转轴或转子的转轴结合在一起的转轴上，通过滑动螺旋、滚动螺旋等结合着1个以上的阀体。

阀体是通过转子等的转轴的旋转直接地、或通过滑动螺旋、滚动螺旋使阀体作直线或变位，或者是与转子相接的变速变换机构的推进后退轴来进行工作。

在转子或电动机的转矩较小时，以及在减小阀体相对于转子或电动 机的旋转量的变位来提高流量微调能力等情形时，亦可通过在转子或电动机的转轴上结合可使用各种齿轮及其它传导旋转力的机械元件的变速变换机构，来发挥传动阀体的转轴或推进后退轴的作用，另外亦可把马达改用为步进马达。

阀体的形状为通常的球形阀、针阀、滑板阀、笼阀（cage.valve）等等都可以。

与阀体对应结合或配合构成阀的1个以上的阀座是设置在管状流道中。

阀座可根据阀体的工作状态而相应设在流体的管状流道中或管状流道的端部。

阀体可以从位于本发明的阀的管状流道的一端或两端的阀座脱离，移向本发明的阀的管状流道的外边，而配设在敞开式的阀里。

转子或电动机的转轴的旋转是，可以使用在转轴与阀体之间的万向接头、挠性导轴、变速变换机构等，与设于阀体滑动螺旋式滚动螺旋的穿孔或蜗轮旋合进行传导，使阀体能得于推进、后退，因而阀体与阀座的轴与电动机等的转轴不是在同一直线上也可以，阀开口面，阀座对流体的流通方向不构成直角亦可以。

在转子等的转轴或者是阀体的驱动轴上，可以根据需要附设从管状流道外手动或通过其它方式使之工作的机构。

为了让阀体、阀座的大小、形状及其它因素而造成阀的流量特性，能适应于阀使用的流道系统所需的流量变化特性，可变化磁场发生源的极数，及磁场发生源的机械、几何构造形状，亦可与外加电压、电流的波形、频率、以及各磁场发生源的几何位置相对应使各磁场发生源外加电压、电流的位置、大小构成可变式，使转子等的施转速度，旋转力发生变化。

为了能任意控制阀体的工作状态，外加于磁场发生源的电压、电流、 不论是脉冲电压电流、交流、直流都可以、

通过由旋转磁场发生机构产生的旋转磁场来旋转的转子机构可以是以铁片和磁石为代表的磁性体，或者是通过外部磁场在内部产生涡流的金属等的导电性物质，而用无外加电压电流的线圈构成的金属体等的导电性物体可以采用内装的型式。

对检测阀体之位置的转子的转速及转数的检测，可以利用拾波器、线圈或解析器及光电开关，亦可利用霍尔探头、霍尔集成电路、磁阻探头、威甘特效应（Wiegant    effect）探头，磁性晶体管、差动变压器等检测系统。进而还可以采用极限开关、舌簧接点开关，压电开关，光电开关，转矩开关等，以用来作阀全开、全闭时的阀体位置自身的检测。

本发明涉及的阀的转子或电动机是以固定在管状流道中所需的位置上工作为宜，与阀体、阀座的距离可任意选择，转子等的转轴之旋转力是通过利用挠性转轴及其支撑机构来进行传导，而在与阀体、阀座之间亦允许流道有曲折。

本发明之1台的阀具有多组阀体、阀座时，在各个阀体、阀座之间的流道可附设分支排出的开孔，亦可构成具有3向以上的多向阀。

为了让本发明的阀也并有止回阀的功能。在阀中的流道的适当位置上亦可设置止回阀的阀体与阀座。

流体用的管状流道其横截面通常是圆形的，而在本发明的阀里、流体的管状流道则可根据需要不一定非要采用圆形的横截面特别是把旋转磁场发生机构装配在管状流道内空间的时候，更可用椭圆形、三角形、方形或其它多角形。

在阀座可附设内装流体的中空的环状体，检测控制该环状体内部的流体压力，阀关闭时的阀体与阀座的接近、接触则可圆滑顺利进行，接触后的密封性亦可得到提高。

在阀体与阀座，在任何一方或双方都可以提高密封等目的给予设置 迷宫式功能部份。

图1是先有技术的针阀简明纵剖面图，其阀体所用的驱动系统也可用于图3和图5所示的带有阀体和阀座组合件的阀中。

图1剖面为包围了圆形的管状流道壁1外边的一部份，并配设有旋转磁场发生用的线圈组2。根据供给线圈组2的电流方向，电压、频率、波形，由两台的夹具3支撑位于管状流道内的转子4就作相应旋转，以调节该针阀的开度。在转子4的轴5的一端有螺旋部份6，与阀体7的内螺纹8部份相啮合。构成滑动螺旋部。

通过转子4的旋转，滑动螺旋部就与固定在壁1，阻止阀体7的旋转并使之直进的导板9协同，使阀体7与阀座10配合、分离。

图2是本发明的第1实施例的针阀，转子4不用如图1中的夹具，而是通过由在壁1表面的轨道部份11上滚动的轴承滚珠支撑并旋转来进行工作的。

图3是基于先有技术的阀，设有闸壁，适用于放水阀型的阀，阀座10位于管状流道的端部，在阀开放时，阀体7是突出于阀的管状流道外。

图4是本发明的第2实施例，其中有内螺纹的转子4与阀体7的推进轴相旋合，轴带有外螺纹。

图5是表示由2个阀座10与阀体7的2个功能部份构成的基于先有技术的滑动阀的模型。

图4与图5的例子也与图1等情形一样，可用适当机构来防止阀体7的旋转。

图6是线圈组2与转子4的组合以单台的电动机13设置在管状流道内之型式的另一种针阀的模型图。穿设于电动机的夹具303之中的通道12可兼为电线布线及电动机冷却剂的流入流出两种用途。

该电动机13是与基于先有技术的图1所说明的相同的构造，从图7可清楚得知，其是采用内装型而可以不要有滑动密封部。

内装旋转磁场发生线圈组2的环状空间202是通过通道12与壁1外部相连通，而筒套101内的空间则与流道相连通而不与壁1外部相连通。200是定子，它把空间202对流体密封。

图6的例子是旋转磁场发生源配设在基于先有技术管状流道内空间的一个例子。

Claims (5)

1、本发明涉及的阀是由下列各部份构成：具有把位置固定在管状流道机构内可以旋转的转子机构，固定设置在转子机构外周的旋转磁场发生机构，与转子机构同心并与转子一起旋转的第1螺旋机构，与第1螺旋机构旋合并通过第1螺旋机构的旋转向螺旋的轴向移动而自身不旋转的第2螺旋机构，与第2螺旋机构的一端相连接的阀体机构以及与阀体机构相配合的阀座机构，通过上述之构成，转子机构通过旋转磁场发生机构产生的旋转磁场进行旋转，通过该旋转使第2螺旋机构向螺旋的轴向移动，而这移动则带动阀体也就能调节阀的开闭程度，本发明的特征是，转子机构是通过设置在管状流道机构的内面上的支撑机构固定位置并可作旋转。

2、如权利要求1所述的阀，其特征是，旋转磁场发生机构是设在管状流道机构的外面上。

3、如权利要求1所述的阀，其特征是，旋转磁场发生机构是设在管状流道的内面上。

4、如权利要求1所述的阀，其特征是，第1螺旋机构是连接在转子机构上的带有外螺纹的轴，而第2螺旋机构是连接阀体的带有内螺纹的螺旋机构。

5、如权利要求1所述的阀，其特征是，第1螺旋机构是转子机构上的内螺纹，而第2螺旋机构是连接阀体的轴上的外螺纹。

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