CN101080601A - 电动式控制阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电动式控制阀,通过使阀体侧弹簧承座构件顶触设于阀夹具上的阻挡面部,从而限制阀体侧弹簧承座构件向下侧唇缘片的移动,从阀体就位于阀座部的状态开始,直至外螺纹轴进一步向所述阀座部侧移动规定值以上,阀体侧弹簧承座构件顶触阻挡面部而与阀体分离,阀体侧弹簧承座构件与阀体被分开,使得压缩螺旋弹簧的弹力不作用于阀体。这样,就可以减轻阀体与阀座部的接触面的磨损,可以长时间地难以产生全封闭泄露。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动式控制阀,特别涉及被作为冷冻循环装置的膨胀阀等使用的电动式控制阀。
背景技术
作为用作冷冻循环装置的膨胀阀等的电动式控制阀,已知有如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴(转子轴)上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭(例如专利文献1、2)。
在该种电动式控制阀中,在外螺纹轴与阀体之间设有压缩弹簧,在阀体就位于阀座部的全封闭状态下,通过利用压缩弹簧的弹力将阀体推压向阀座部,可以获得阀断流性。
专利文献1:日本特开2003-148643号公报
专利文献2:日本实公平2-37340号公报
在以往的电动式控制阀中,虽然阀体与外螺纹轴可相对旋转,然而在阀体就位于阀座部的全封闭状态时和阀体与阀座部分离的流量控制状态时(控制区域)中的任意的状态时,在外螺纹轴与阀体之间作用有压缩弹簧的弹力载荷,只要在阀体上没有作用有克服由弹簧载荷造成的阀体与外螺纹轴的旋转方向的摩擦阻力的抵抗力(停止旋转的力),则阀体就会随着外螺纹轴的旋转而旋转。
由此,从阀体就位于阀座部的瞬间开始,直至阀体被充分地推压到阀座部(直至阀体与阀座部的旋转方向的摩擦阻力大于由弹力造成的阀体与外螺纹轴的旋转方向的摩擦阻力),在阀体被弹力推压到阀座部的状态下会产生滑动旋转的状态。由此,阀体与阀座部的接触面的磨损就会成为问题,特别是在被要求反复进行的动作条件的情况下,阀体与阀座部的接触面的磨损加剧,成为导致产生全封闭泄露的原因。
发明内容
本发明所要解决的问题是,在电动式控制阀中,避免阀体在被推压向阀座部的状态下滑动旋转的情况,减轻阀体与阀座部的接触面的磨损,在很长时间内不产生全封闭泄露。
本发明可以提供一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其中,所述外螺纹轴与所述阀体由在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,可以沿轴线方向相对位移地连接,在所述阀夹具内装有压缩弹簧,使得在所述阀体就位于所述阀座部时,不会产生将所述阀体向所述阀座部推压的弹簧载荷,由此将所述外螺纹轴进一步沿闭阀方向移动了规定量以上的状态时,会产生将所述阀体推压向所述阀座部的弹簧载荷。
另外,本发明可以提供一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其中,具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,在所述阀夹具上可以沿轴线方向位移地安装有所述阀体,通过使所述阀体与形成于所述阀夹具的一方的端部的下侧面部卡合,从而由所述阀夹具悬吊支承该阀体,通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴悬吊支承所述阀夹具,在所述阀夹具内设有阀体侧弹簧承座构件,其在通过与设于所述阀夹具上的阻挡部顶触而限制了向所述下侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,在所述外螺纹轴的所述悬吊卡合部与所述阀体侧弹簧承座构件之间,安装有压缩弹簧,从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至所述阀夹具相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,所述阀体侧弹簧承座构件顶触所述阻挡部而与所述阀体分离,所述阀体侧弹簧承座构件与所述阀体被分开,在所述阀体上不作用所述压缩弹簧的弹力,在从利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀夹具相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述阀体侧弹簧承座构件以与所述阻挡部分离的状态与所述阀体顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
另外,本发明可以提供一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其中,具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,在所述阀夹具的一方的端部固定安装有所述阀体,通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴悬吊支承所述阀夹具,在所述阀夹具内设有螺纹轴侧弹簧承座构件,其在利用设于所述阀夹具内的隔块构件限制了向所述上侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,在所述螺纹轴侧弹簧承座构件与所述阀体之间,安装有压缩弹簧,从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至所述外螺纹轴相对于所述阀夹具向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,通过利用所述隔块构件的作用将所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件分离,所述压缩弹簧的弹力就不作为闭阀弹簧载荷作用于所述阀夹具及所述阀体,在所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述外螺纹轴相对于所述阀夹具向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
另外,本发明可以提供一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其中,具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,在所述阀夹具上可以沿轴线方向位移地安装有所述阀体,通过使所述阀体与形成于所述阀夹具的一方的端部的下侧面部卡合,而由所述阀夹具悬吊支承该阀体,通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴可以旋转地悬吊支承所述阀夹具,在所述阀夹具内设有螺纹轴侧弹簧承座构件,其在利用设于所述阀夹具内的隔块构件限制了向所述上侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,在所述螺纹轴侧弹簧承座构件与所述阀体之间,安装有压缩弹簧,从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述外螺纹轴相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,通过利用所述隔块构件的作用形成所述外螺纹轴的前端不推压所述螺纹轴侧弹簧承座构件的状态,所述压缩弹簧的弹力就不作为闭阀弹簧载荷作用于所述阀体,在从所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,所述外螺纹轴相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
另外,作为优选的一个实施方式,可以提供一种电动式控制阀,其中,所述阀体被相对于所述阀夹具可以沿径向位移地设置。
另外,作为优选的一个实施方式,可以提供一种电动式控制阀,其中,所述外螺纹轴与所述阀夹具被可以相互地沿径向位移地设置。
另外,作为优选的一个实施方式,可以提供一种电动式控制阀,其中,所述阀体在从所述阀夹具向所述阀座部侧突出的部位上具有阀杆部,该阀杆部可以沿轴线方向位移地与设于所述阀套上的杆导引部嵌合,该阀杆部被所述阀套引导支承。
在本发明的电动式控制阀中,由于在阀体就位于阀座部时,不会产生将阀体向阀座部推压的弹簧载荷,由此在进一步将所述外螺纹轴沿闭阀方向移动了规定量以上的状态时,会产生将阀体向阀座部推压的弹力,因此在阀体就位于阀座部的瞬间和脱离的瞬间,在阀体与阀座部之间产生的摩擦力是仅由阀体或阀体与阀夹具的自重部分造成的力,即使进行反复动作,磨损量也会变得极少。
附图说明
图1是表示本发明的电动式控制阀的实施方式一的纵向剖视图。
图2是表示实施方式一的电动式控制阀的动作状态一的要部的纵向剖视图。
图3是表示实施方式一的电动式控制阀的动作状态二的要部的纵向剖视图。
图4是表示实施方式一的电动式控制阀的动作状态三的要部的纵向剖视图。
图5是表示实施方式一的电动式控制阀的动作状态四的要部的纵向剖视图。
图6(a)~(c)是表示实施方式一的电动式控制阀的动作特性的图表。
图7是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图8是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图9是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图10是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图11是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图12是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的要部的放大纵向剖视图。
图13(a)、(b)分别是表示实施方式一的电动式控制阀的变形例的要部的放大纵向剖视图。
图14是表示本发明的电动式控制阀的实施方式二的纵向剖视图。
图15是表示实施方式二的电动式控制阀的动作状态一的要部的纵向剖视图。
图16是表示实施方式二的电动式控制阀的动作状态二的要部的纵向剖视图。
图17是表示实施方式二的电动式控制阀的动作状态三的要部的纵向剖视图。
图18是表示实施方式二的电动式控制阀的动作状态四的要部的纵向剖视图。
图19(a)~(c)是表示实施方式二的电动式控制阀的动作特性的图表。
图20是表示实施方式二的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图21是表示实施方式二的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
图22是表示本发明的电动式控制阀的实施方式三的纵向剖视图。
图23是表示实施方式三的电动式控制阀的要部的放大纵向剖视图。
图24是表示实施方式三的电动式控制阀的要部的局部的放大纵向剖视图。
图25是表示实施方式三的电动式控制阀的动作状态一的要部的纵向剖视图。
图26是表示实施方式三的电动式控制阀的动作状态二的要部的纵向剖视图。
图27是表示实施方式三的电动式控制阀的动作状态三的要部的纵向剖视图。
图28是表示实施方式三的电动式控制阀的动作状态四的要部的纵向剖视图。
图29(a)~(c)是表示实施方式三的电动式控制阀的动作特性的图表。
图30是表示实施方式三的电动式控制阀的有效性的说明图。
图31是表示实施方式三的电动式控制阀的变形例的要部的放大纵向剖视图。
图32是表示实施方式三的电动式控制阀的变形例的纵向剖视图。
符号说明:10...阀套,11...阀室,12...阀口,13...横接头,14...入口端口,15...下接头,16...出口端口,17...安装板,18...固定支承构件,19...导引孔,20、20A、20B、20C、40、40A...阀夹具,21、21A...下侧唇缘片,22...下侧构件,23、23A、41...上侧唇缘片,24...上侧构件,25...阻挡面部,26、27、42...开口,28...垫圈,29...阀座面部,30、50、90...阀体,31、34、52...全封闭面部,32...圆环台阶部,33、51...流量调整部,35...阀体侧弹簧承座构件,35A...下底面,36、46...压缩螺旋弹簧,37...外螺纹部,38...内螺纹部,43、47...隔块构件,43A...隔块部,43B...垫圈部,45...螺纹轴侧弹簧承座构件,48...高滑动性垫圈,55...衬垫,56...O形密封圈槽,57...O形密封圈,58...阀座构件,60...半球面托座构件,61、65...球体,62...上面,63、66...半球面凹部,64...半球面托座构件,70...步进电动机,71...转子外壳,72...转子,72A...外周面部,73...外螺纹轴,74...下端部,75、83...悬吊卡合部,76...上端部,77...定子线圈组件,78...导引支承轴,78A...轴承孔,79...螺旋导引线体,80...固定阻挡部,81...可动阻挡构件,82...突起部,91...阀杆部,92...上端凸缘部,93...隔块构件,93A...隔块部,94...垫圈,94A...垫圈部,95...下端构件,96...螺纹轴侧弹簧承座构件,97...导引孔,98...杆导引构件,99...下盖构件,101...开口,102...高滑动性垫圈,103、104、105...均压孔,106...均压螺旋槽。
具体实施方式
参照附图对本发明涉及的最佳的实施方式进行说明。
电动式控制阀的实施方式一:
参照图1对本发明的电动式控制阀的实施方式一进行说明。
电动式控制阀具有杯状的金属制或合成树脂制的阀套10。阀套10具有:阀室11、在阀室11的下底部被开口形成的圆孔形阀口12、连接有横接头13并与阀室11直接连通的入口端口14、和连接有下接头15并经由阀口12与阀室11连通的出口端口16。
在阀套10的上部利用安装板17固定有固定支承构件(内螺纹构件)18。在固定支承构件18中形成有导引孔19。导引孔19处于与阀口12同心的位置,在导引孔19中,沿轴线方向(上下方向),也就是沿开闭阀方向可滑动地嵌合有圆筒状的阀夹具20。这样,阀夹具20就可以在阀套10内沿轴线方向移动。
阀夹具20是由在下端具有形成下侧面部的圆环状下侧唇缘片21的下侧构件22与在上端具有形成上侧面部的圆环状的上侧唇缘片23的上侧构件24的固定连结体构成的,在下侧构件22与上侧构件24的连接部具有圆环台阶状的朝上的阻挡面部25。
在阀夹具20的下侧构件22上,可以沿轴线方向位移地安装有金属制或合成树脂制的阀体30。阀体30与形成于下侧构件22上的开口26间隙配合,也就是以能够相对于阀夹具20沿径向位移的方式,以具有规定的径向间隙的状态配合,此外,通过使圆环台阶部(肩部)32的下底面与下侧唇缘片21的上面卡合,从而由阀夹具20可以旋转地悬吊支承。阀体30具有下侧制成了圆锥形的流量调整部(针阀部)33,流量调整部33从下侧唇缘片21的内侧的开口26向阀口12突出。
阀体30根据流量调整部33相对阀口12的进入程度(轴线方向位置)进行定量的流量控制,通过使形成于流量调整部33的根部的圆环状的全封闭面部34顶触就位于阀口12周围的阀座面部29,从而形成将阀口12封闭(堵塞)的全封闭状态。
在阀夹具20中,后述的形成步进电动机70的转子轴的外螺纹轴73的下端部74,以间隙配合状态贯穿上侧构件24的上侧唇缘片23的内侧的开口27。该所谓间隙配合状态,是指阀夹具20与外螺纹轴73可相对地沿径向位移。
在外螺纹轴73的下端部74,也就是在外螺纹轴73的前端,一体化形成有兼作弹簧承座的凸缘状的悬吊卡合部75。悬吊卡合部75在上面侧夹隔有由涂覆了氟树脂等高滑动性塑料的材料或高滑动性塑料构成的垫圈28,从而可旋转地与阀夹具20的上侧唇缘片23卡合。利用该卡合,阀夹具20被外螺纹轴73可以旋转地悬吊支承。
在阀夹具20内沿轴线方向可以移动地设有阀体侧弹簧承座构件35。阀体侧弹簧承座构件35通过以下底面35A与设于阀夹具20上的阻挡面部25顶触,限制向下侧唇缘片21侧的移动。
利用该限制,如图1所示,在阀体30位于阀体30的圆环台阶部32与下侧唇缘片21顶触的最低降低位置的状态下,在阀体侧弹簧承座构件35的下底面35A与阻挡面部25顶触的状态下,在阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间产生间隙t1,将阀体侧弹簧承座35与阀体30分开。
在形成螺纹轴侧弹簧承座构件的悬吊卡合部75与阀体侧弹簧承座构件35之间,以被赋予了规定的预载荷的状态安装有压缩螺旋弹簧36。
在外螺纹轴73上形成有外螺纹部37。外螺纹部37与形成于固定支承构件18上的内螺纹部(内螺纹孔)38螺纹卡合。利用该螺纹卡合,外螺纹轴73随着旋转而沿轴线方向,也就是开闭阀方向移动。
利用该外螺纹轴37与内螺纹部38的螺纹卡合可以构成进给丝杠机构,进给丝杠机构将外螺纹轴73的旋转运动变换为开闭阀方向的直线运动。
在阀套10的上部利用焊接等气密性地固定有步进电动机70的罐状的转子外壳71。在转子外壳71内,可旋转地设有外周面部72A被多极磁化了的转子72。在转子72上固定连结有兼作转子轴的外螺纹轴73的上端部76。
在转子外壳71的外侧,插入安装有定子线圈组件77。定子线圈组件77的详细情况虽然未图示,然而作为步进电动机用的定子线圈组件,是在内部具有磁极齿、卷线部、电气配线部的众所周知的气密性铸模构造的组件。
在转子外壳71内,有从转子外壳71的顶板部下垂固定的导引支承轴78、安装于导引支承轴78的外周部的螺旋导引线体79、形成于导引支承轴78的上端部的固定阻挡部80、与螺旋导引线体79螺合的可动阻挡构件81、与可动阻挡构件81卡合而将其推绕的转子72的突起部82,这样就构成开阀或闭阀的阻挡。
步进电动机70利用转子72旋转驱动外螺纹轴73,利用伴随着旋转的外螺纹轴73的轴线方向移动将阀体30与阀夹具20一起沿开闭阀方向直线移动。这样,阀体30的流量调整部33相对于阀口12的轴线方向位置(开闭阀方向的直线移动位置)就会改变,阀口12的有效开口面积按照其轴线方向位置增减,进行定量的流量控制。
利用阀体30的开闭阀方向的下降移动,阀口12的有效开口面积慢慢地减少,流过阀口12的流体的流量与之对应地慢慢地减少。当阀体30沿开闭阀方向下降移动规定量时,因阀体30的全封闭面部34与阀座面部29顶触就位,从而形成将阀口12堵塞了的全封闭状态。
而且,在安装板17、固定支承构件18、阀夹具20的各部分,形成有均压孔103、104、105。
下面,参照图2~图6对实施方式一的电动式控制阀的动作进行详细说明。
图6(a)表示了该实施方式的步进电动机70的脉冲数与外螺纹轴73及阀夹具20和阀体30的轴线方向位移的关系,图6(b)表示了步进电动机70的脉冲数与弹簧载荷(将阀体30推压向阀座面部29的闭阀弹簧载荷)的关系,图6(c)表示了步进电动机70的脉冲数与流量的关系。而且,在图6(a)中,L73&20表示外螺纹轴73和阀夹具20的位移,L30表示阀体30的位移。另外,在图6(a)~(c)中,(1)表示图2的动作状态,(2)表示图3的动作状态,(3)、(4)表示图4的动作状态,(5)表示图5的动作状态。
图2表示了阀体30的全封闭面部34与阀座面部29分离的开阀状态(控制区域)。在该开阀状态时,外螺纹轴73的悬吊卡合部75夹隔垫圈28地与阀夹具20的上侧唇缘片23卡合,从而由外螺纹轴73悬吊阀夹具20,阀夹具20的下侧唇缘片21与阀体30的圆环台阶部32卡合,从而由阀夹具20悬吊阀体30。
在该开阀状态时,阀体侧弹簧承座构件35与阻挡面部25顶触而与阀体30分离,在阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间存在有间隙t1。这样,在开阀状态下,阀体侧弹簧承座构件35与阀体30被分开,压缩螺旋弹簧36的弹力不作用在阀体30上(图6的(1)的状态)。该状态下,阀体30可以相对于阀夹具20自由地相对旋转。
从该开阀状态开始,通过利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动,外螺纹轴73、阀夹具20、阀体30就一起下降移动。利用该下降,如图3所示,阀体30的全封闭面部34就就位于阀座面部29(图6的(2)的状态)。
在阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的瞬间,在阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间继续存在间隙t1,压缩螺旋弹簧36的弹力不作用于阀体30,因而即使阀夹具20、阀体30因外螺纹轴73的旋转而被连带旋转,在阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的时刻,因由全封闭面部34与阀座面部29的接触造成的阀体30的自重部分的摩擦,阀体30也不会旋转。
也就是说,即使阀夹具20旋转,阀体30的全封闭面部34也会没有滑动旋转地就位于阀座面部29上。
而且,此时,即使假设阀体30的全封闭面部34相对于阀座面部29发生了旋转,由于只产生阀体30的自重部分的摩擦阻力,因此在阀体30的全封闭面部34与阀座面部29的接触面上,不会有产生很大的磨损的情况。
另外,由于在阀体30上未施加压缩螺旋弹簧36的弹力,因此在开阀时~就位时,阀体30可以相对于阀夹具20沿径向自由地位移,即使阀体30与阀座面部29(阀口12)中心不重合,也可以利用阀体30的流量调整部33进入阀口12等情况,来自动地调准中心,而不会有阀体30的全封闭面部34以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体30总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29。
当从阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的状态开始,进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则在保持阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的状态的同时,外螺纹轴73与阀夹具20一起下降移动。
由于该下降移动,阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间的间隙缩小,当利用外螺纹轴73的闭阀方向移动,从阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的状态开始,阀夹具20相对于阀体30向阀座面部29侧相对地移动规定值以上时,则如图4所示,阀体侧弹簧承座构件35就会顶触阀体30(图6的(3)的状态)。
直至阀体侧弹簧承座构件35顶触阀体30的瞬间,不会有压缩螺旋弹簧36的弹力作用于阀体30的情况,即使阀夹具20被连带旋转,也不会有阀体30的全封闭面部34在压缩螺旋弹簧36的闭阀弹簧载荷作用下相对于阀座面部29滑动旋转的情况。
在阀体侧弹簧承座构件35顶触阀体30的瞬间,压缩螺旋弹簧36的弹力作用于阀体30(图6的(4)的状态),利用压缩螺旋弹簧36的弹力将阀体30的全封闭面部34推压向阀座面部29,在这里产生闭阀弹簧载荷,可以获得阀断流性。
这样,在阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29后,由于压缩螺旋弹簧36的弹力作用于阀体30,因此在阀体30的全封闭面部34被压缩螺旋弹簧36的弹力推压向阀座面部29的状态下,不会有在阀座面部29上以很大的摩擦力滑动旋转的情况。
而且,在开阀过程中,在阀体30的全封闭面部34与阀座面部29分离之时也相同,在被压缩螺旋弹簧36的弹力推压向阀座面部29的状态下,不会有阀体30的全封闭面部34在阀座面部29上滑动旋转的情况,由于只产生阀体30的自重部分的摩擦阻力,因此阀体30的全封闭面34与阀座面部29的接触面的磨损减少。
也就是说,在阀体30的全封闭面部34就位于阀座面部29的瞬间和脱离的瞬间,在阀体30与阀座面部34之间产生的摩擦力是仅由阀体30的自重部分造成的力,即使进行反复动作,磨损量也会极少。
根据这些情况,即使被要求反复的动作条件,也不会有阀体30的全封闭面部34与阀座面部29的接触面剧烈地磨损的情况,可以获得长时间不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
另外,如上所述,由于不会有阀体30的全封闭面部34以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体30总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29,因此利用该情况,也可以获得不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
这样,当进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则如图5所示,阀夹具20的下侧唇缘片21就与阀体30的圆环台阶部32分离,并且阀夹具20的阻挡面部25与阀体侧弹簧承座构件35的下底面35A分离,继续保持压缩螺旋弹簧36的弹力作用于阀体30的状态,进行全封闭状态下的基点形成(图6的(5)的状态)。
实施方式一的变形例:
参照图7~图13对实施方式一的电动式控制阀的变形例(其他的实施方式)进行说明。而且,在图7~图13中,与图1对应的部分使用与图1中所标记的符号相同的符号,并省略其说明。在图7所示的实施方式中,在阀体30的流量调整部33的根部,作为弹性密封构件安装有圆环状的橡胶状弹性材料制的衬垫55,衬垫55形成实质上的全封闭面部34。
构成衬垫55的橡胶状弹性材料是显示出橡胶状弹性的材料,是指橡胶或者橡胶类似物。作为适用于衬垫55的橡胶状弹性体,可以列举出硫化橡胶、硅橡胶(Q)、聚氨酯橡胶(U)、氟橡胶(FKM)、乙烯丙烯共聚体类弹性体(EPM)等。另外,并不限于橡胶,也可以是PTFE、PFA、尼龙(注册商标)、PPS、PEEK等树脂材料。
在该实施方式中,通过将衬垫55向阀座面部29推压,就可以获得全封闭状态,更难以产生全封闭泄露。另外,因接触面的摩擦少,衬垫55的摩擦就很少,可以长时间地获得优良的阀断流性。而且,该实施方式在实施方式二的例子中也可以同样地适用。
在图8所示的实施方式中,取代阀夹具20,使用了在下端具有圆环状的下侧唇缘片21A,在上端具有圆环状的上侧唇缘片23A的圆筒状的阀夹具20A。此外,在阀夹具20A的中间部沿径向突出形成有阻挡面部25。
另外,环绕阀口12的阀座面部29被从其外周部分突出一段地形成,在该阀座面部29上形成有O形密封圈槽56。在O形密封圈槽56中作为弹性密封构件安装有橡胶状弹性材料制的O形密封圈57。
构成O形密封圈57的橡胶状弹性材料是显示出橡胶状弹性的材料,是指橡胶或者橡胶类似物。作为适用于O形密封圈57的橡胶状弹性体,可以列举出硫化橡胶、硅橡胶(Q)、聚氨酯橡胶(U)、氟橡胶(FKM)、乙烯丙烯共聚体类弹性体(EPM)等。另外,并不限于橡胶,也可以是PTFE、PFA、尼龙(注册商标)、PPS、PEEK等树脂材料。
在该实施方式中,通过将阀体30的全封闭面部34推压向O形密封圈57,就可以获得全封闭状态,更难以产生全封闭泄露。另外,因接触面的摩擦少,O形密封圈57的摩擦就很少,可以长时间地获得优良的阀断流性。而且,该实施方式的特征性的构成部分在后述的实施方式二、三的例子中也可以同样地适用。
在图9所示的实施方式中,采用了如下的构成,即,以将从阀座面部29直到阀口12的表面部分覆盖的方式,在阀套10上安装作为弹性密封构件的橡胶状弹性材料制的阀座构件58,阀座构件58划定阀口12和环绕它的阀座面部29。
构成阀座构件58的橡胶状弹性材料是显示出橡胶状弹性的材料,是指橡胶或者橡胶类似物。作为适用于阀座构件58的橡胶状弹性体,可以列举出硫化橡胶、硅橡胶(Q)、聚氨酯橡胶(U)、氟橡胶(FKM)、乙烯丙烯共聚体类弹性体(EPM)等。另外,并不限于橡胶,也可以是PTFE、PFA、尼龙(注册商标)、PPS、PEEK等树脂材料。
在该实施方式中,通过将阀体30的全封闭面部34推压向由橡胶状弹性材料制的阀座构件58所形成的阀座面部29,就可以获得全封闭状态,更难以产生全封闭泄露。另外,因接触面的摩擦少,由阀座面部58所形成的阀座面部29的摩擦就很少,可以长时间地获得优良的阀断流性。而且,该实施方式的特征性的构成部分在后述的实施方式二、三的例子中也可以同样地适用。
而且,在图7~图9中所示的任何的实施方式中,由于在阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间设有间隙t1,因此可以获得与图1所示的实施方式一相同的作用效果。
在图10中所示的实施方式中,取代阀夹具20,使用了如下的圆筒状的阀夹具20B,即,其从图8所示的实施方式的阀夹具20A中省略了阻挡面部25,在下端具有圆环状的下侧唇缘片21A,在上端具有圆环状的上侧唇缘片23A。在阀夹具20B的下部安装有半球面托座构件(下侧半体)60。
阀体30的基部是由球体61构成的,球体61的下侧可以沿轴线方向位移地与半球面托座构件60卡合。这样,阀体30就以球面接头方式由阀夹具20B悬吊支承。
限制阀体侧弹簧承座35向阀夹具20B的下侧唇缘片21A侧的移动的阻挡部是由半球面托座构件60的上面62构成的。另外,在阀体侧弹簧承座35的底部,形成有接纳球体61的上侧的半球面凹部(上侧半体)63。
在该实施方式中,也与图1所示的实施方式一相同,在阀体30位于阀体30的球体61与半球面托座构件60紧密地卡合的最低下降位置(图10所示的位置)的状态下,在阀体侧弹簧承座35的下底面35A顶触阻挡面62的状态下,在阀体30与阀体侧弹簧承座构件35之间产生间隙t1,将阀体侧弹簧承座构件35与阀体30分开。
所以,在该实施方式中,也可以获得与图1所示的实施方式一同等的作用效果,而且因阀体30以球面接头方式由阀夹具20悬吊支承,从而也可以自动地修正阀体30的倾斜,可以使阀体30总是以恰当的位置就位于阀座面部29。利用该结果,就可以获得不会产生全封闭泄露的更为优良的阀断流性。
在图11所示的实施方式中,在阀套10的上部固定安装有杯形状的下盖构件99,在下盖构件99的上部气密性地固定有转子外壳71。固定支承构件18被利用安装板17固定安装于下盖构件99上。
在该实施方式中,因阀座面部29为锥面,从而在阀体90中流量调整部33的根部部分形成有圆锥面状的全封闭面部31。通过使该全封闭面部31就位于阀座面部29,就可以获得全封闭状态。
阀体90在从阀夹具20C向阀座面部29侧突出的部位具有阀杆部91。在阀套10中,安装有套筒状的杆导引构件98被安装为,形成于该杆导引构件98上的导引孔97位于与阀口12同心的位置。阀体90的阀杆部91可以沿轴线方向位移地与杆导引构件98的导引孔97卡合。这样,阀杆部91就被隔着杆导引构件98由阀套10引导支承。
利用该引导支承构造,即使在阀体90被与外螺纹轴73分开,压缩螺旋弹簧36的弹力不作用于阀体90的自由状态下,阀体90也被杆导引构件98引导支承,可以抑制阀体90相对阀口12的中心不重合。
其结果是,在阀体90相对阀座面部29分离接触之时,即使阀体90旋转,也会减少阀体90的全封闭面部31、流量调整部33与阀座面部29单侧接触而产生的旋转滑动磨损。
另外,在产生了中心不重合的状态下,在闭阀弹簧载荷作用下,也不会有阀体90摩擦阀座面部29(密封面)的同时就位的情况。
这样,该引导支承构造明显地起到防止阀体90与阀口12的中心不重合的效果,密封部的可靠性进一步提高。
通过像该实施方式那样,将杆导引构件98利用与阀套10不同的部件构成,阀口12部分的加工就变得十分容易,并且可以很容易地确保作为阀室11所必需的空间。另外,通过将杆导引构件98利用与阀套10不同的部件构成,就可以分别对阀套10进行作为构成部件的材料选择,对杆导引构件98进行作为滑动构件的材料选择。例如,杆导引构件98可以选择铜合金、烧结材料、塑料等。
另外,外螺纹轴73的上端部76被可以旋转并且可以沿轴线方向移动地嵌合在形成于导引支承轴78上的轴承孔78A中,外螺纹轴73的上端部76被导引支承轴78轴承支承。
另外,在该实施方式中,如图12所示,在阀夹具20C的下端部固定安装有具有开口101的下端构件95,下端构件95构成下侧面部。在阀夹具20C内的下端构件95上,设有垫圈94、圆筒状的隔块构件93,隔块构件93的上端面成为阻挡面部25。该阻挡面部25的作用与所述的实施方式的阻挡面部25的作用相同。
阀体90以间隙配合状态贯穿下端构件95的开口101,通过使上端凸缘部92与垫圈94卡合,从而可以旋转并且可以沿轴线方向位移地由阀夹具20C悬吊支承。
另外,在阀夹具20C内的上侧配置有螺纹轴侧弹簧承座构件96。压缩螺旋弹簧36被设于螺纹轴侧弹簧承座构件96与阀体侧弹簧承座构件35之间,将螺纹轴侧弹簧承座构件96推压向外螺纹轴73的前端面。该弹簧安装构造与所述的实施方式相比,只在于螺纹轴侧弹簧承座构件96的有无,实质上与所述的实施方式相同。
而且,如图13(a)所示,也可以将隔块构件93作为隔块部93A而与下端构件95一体化地形成。另外,如图13(b)所示,也可以在隔块构件93上一体化地形成垫圈94A。
而且,在这些实施方式中,都可以获得与图1所示的实施方式一相同的作用效果。
电动式控制阀的实施方式二:
参照图14对本发明的电动式控制阀的实施方式二进行说明。而且,在图14中,与图1对应的部分使用与图1中所标记的符号相同的符号,并省略其说明。
在固定支承构件18的导引孔19中,可以沿轴线方向(上下方向),也就是开闭阀方向滑动地嵌合有圆筒状的阀夹具40。这样,阀夹具40就可以在阀套10内沿轴线方向移动。阀夹具40在上端具有形成上侧面部的圆环状的上侧唇缘片41。
在阀夹具40的下端部固定安装有金属制或合成树脂制的阀体50。阀体50在下侧具有制成了圆锥形的流量调整部(针阀部)51。
阀体50根据流量调整部51向阀口12中的进入程度(轴线方向位置)进行定量的流量控制,通过使形成于流量调整部51的根部的圆环状的全封闭面部52顶触环绕阀口12的阀座面部29,从而形成将阀口12封闭(堵塞)的全封闭状态。
在在阀夹具40中,步进电动机70的外螺纹轴73的下端部74以间隙配合状态贯穿阀夹具40的上侧唇缘片41的内侧的开口42。该所谓间隙配合状态,是指阀夹具40与外螺纹轴73可以沿径向相对地位移。
在外螺纹轴73的下端部74,也就是外螺纹轴73的前端,一体化形成有凸缘状的悬吊卡合部83。在阀夹具40内的上侧设有隔块构件43。隔块构件43例如是由涂覆了氟树脂等高滑动性塑料的材料或高滑动性塑料构成的,具有一体化的圆筒状的隔块部43A和圆环状的垫圈部43B。
外螺纹轴73的悬吊卡合部83夹隔阀夹具40内的隔块构件43的垫圈43B并可以旋转地与阀夹具40的上侧唇缘片41卡合。利用该卡合,阀夹具40被外螺纹轴73可以旋转地悬吊支承。
在阀夹具40内可以沿轴线方向移动地设有螺纹轴侧弹簧承座构件45。螺纹轴侧弹簧承座构件45被隔块构件43的隔块部43A限制了向上侧唇缘片41侧的移动。
利用该限制,如图14所示,在外螺纹轴73的悬吊卡合部83顶触隔块构件43的垫圈部43B的状态下,在外螺纹轴73的下端部74与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间产生间隙t2,将螺纹轴侧弹簧承座构件45与外螺纹轴73分开。
在螺纹轴侧弹簧承座构件45与阀体50之间,以被赋予了规定的预载荷的状态安装有压缩螺旋弹簧46。
步进电动机70利用转子72旋转驱动外螺纹轴73,利用伴随着旋转的外螺纹轴73的轴线方向移动而使阀夹具40及与之一体的阀体50沿开闭阀方向直线移动。
这样,阀体50的流量调整部51相对于阀口12的轴线方向位置(开闭阀方向的直线移动位置)就会改变,阀口12的有效开口面积与其轴线方向位置对应地增减,进行定量的流量控制。
利用阀体50的开闭阀方向的下降移动,阀口12的有效开口面积慢慢地减少,流过阀口12的流体的流量与之对应地慢慢地减少。当阀体50沿开闭阀方向下降移动规定量时,因阀体50的全封闭面部52与阀座面部29顶触就位,从而形成将阀口12堵塞了的全封闭状态。
下面,参照图15~图19对实施方式二的电动式控制阀的动作进行详细说明。
图19(a)表示了该实施方式的步进电动机70的脉冲数与外螺纹轴73及阀夹具40和阀体50的轴线方向位移的关系,图19(b)表示了步进电动机70的脉冲数与弹簧载荷(将阀体40推压向阀座面部29的闭阀弹簧载荷)的关系,图19(c)表示了步进电动机70的脉冲数与流量的关系。而且,在图19(a)中,L73表示外螺纹轴73的位移,L40&50表示阀夹具40和阀体50的位移。另外,在图19(a)~(c)中,(1)表示图15的动作状态,(2)表示图16的动作状态,(3)、(4)表示图17的动作状态,(5)表示图18的动作状态。
图15表示了阀体50的全封闭面部52与阀座面部29分离的开阀状态(控制区域)。在该开阀状态时,外螺纹轴73的悬吊卡合部83夹隔隔块构件43的垫圈部43B地与阀夹具40的上侧唇缘片41卡合,从而由外螺纹轴73悬吊阀夹具40及与阀夹具40一体的阀体50。
在该开阀状态时,螺纹轴侧弹簧承座构件45与隔块构件43的隔块部43A顶触,利用隔块构件43的作用,螺纹轴侧弹簧承座构件45与外螺纹轴73的前端部74分离,在外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间存在间隙t2。
这样,在开阀状态下,外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45被分开,不会利用外螺纹轴73将压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体50,压缩螺旋弹簧46的弹力作用于阀体50和与之一体的阀夹具40之间,压缩螺旋弹簧46的弹簧载荷在阀夹具40内结束,压缩螺旋弹簧46的弹力不作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体50(图19的(1)的状态)。在该状态下,阀夹具40及阀体50可以相对于外螺纹轴73自由地相对旋转。
在控制区域中,由于外螺纹轴73在被与阀夹具40、阀体50分开的状态下旋转,因此摩擦损耗减少,可以消减在流量控制动作中所必需的步进电动机70的功率。
从该开阀状态开始,通过利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动,外螺纹轴73、阀夹具40、阀体50就一起下降移动。利用该下降,如图16所示,阀体50的全封闭面部52就就位于阀座面部29(图19的(2)的状态)。
在阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的瞬间,在外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间继续存在间隙t2,压缩螺旋弹簧46的弹力不作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀夹具40、阀体50,因而即使阀夹具40、阀体50因外螺纹轴73的旋转而被连带旋转,在阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的时刻,因由全封闭面部52与阀座面部29的接触造成的阀夹具40与阀体50的自重部分的摩擦,阀夹具40和阀体50也不会旋转。
也就是说,阀体50的全封闭面部52没有滑动旋转地就位于阀座面部29上。
而且,此时,即使假设阀体50的全封闭面部52相对于阀座面部29发生了旋转,由于只会产生阀夹具40和阀体50的自重部分的摩擦阻力,因此在阀体50的全封闭面部52与阀座面部29的接触面上,不会有产生很大的磨损的情况。
另外,由于压缩螺旋弹簧46的弹力并未作为有效的闭阀弹簧载荷施加在阀夹具40、阀体50上,因此在开阀时~就位时,阀夹具40、阀体50可以相对于外螺纹轴73沿径向自由地位移,即使外螺纹轴73与阀座面部29(阀口12)中心不重合,也不会有阀体50的全封闭面部52以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体50总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29。
当从阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的状态开始,进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则在保持阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的状态的同时,外螺纹轴73下降移动。
由于该下降移动,外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间的间隙缩小,当利用外螺纹轴73的闭阀方向移动,从阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的状态开始,外螺纹轴73相对于阀夹具40向阀座面部29侧相对地移动规定值以上时,则如图17所示,外螺纹轴73的下端部74就会顶触螺纹轴侧弹簧承座构件45(图19的(3)的状态)。
直至外螺纹轴73的下端部74顶触到螺纹轴侧弹簧承座构件45的瞬间,不会有压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体50的情况,不会有阀体50的全封闭面部52在压缩螺旋弹簧46的闭阀弹簧载荷作用下相对于阀座面部29滑动旋转的情况。
在外螺纹轴73的下端部74顶触到螺纹轴侧弹簧承座构件45的瞬间,压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀夹具40和阀体50(图19的(4)的状态),利用压缩螺旋弹簧46的弹力将阀体50的全封闭面部52推压向阀座面部29,在这里产生闭阀弹簧载荷,可以获得阀断流性。
这样,在阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29后,由于压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀夹具40和阀体50,因此在阀体50的全封闭面部52被压缩螺旋弹簧46的弹力向阀座面部29推压的状态下,不会有以很大的摩擦力相对阀座面部29滑动旋转的情况。
而且,在开阀过程中,在阀体50的全封闭面部52与阀座面部29分离之时也相同,由于在被压缩螺旋弹簧46的弹力推压向阀座面部29的状态下,不会有阀体50的全封闭面部52相对阀座面部29滑动旋转的情况,只是产生阀夹具40与阀体50的自重部分的摩擦阻力,因此阀体50的全封闭面部52与阀座面部29的接触面的磨损减少。
也就是说,在阀体50的全封闭面部52就位于阀座面部29的瞬间和脱离的瞬间,在阀体30与阀座面部29之间产生的摩擦力是仅由阀夹具40和阀体50的自重部分造成的力,即使进行反复动作,磨损量也会极少。
根据这些情况,即使被要求反复的动作条件,也不会有阀体50的全封闭面部52与阀座面部29的接触面剧烈地磨损的情况,可以获得长时间不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
另外,如上所述,由于不会有阀体50的全封闭面部52以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体50总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29,因此利用该情况,也可以获得不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
这样,当进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则如图18所示,螺纹轴侧弹簧承座构件45被外螺纹轴73的下端部74推压向下方,继续保持压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀夹具40和阀体50的状态,进行全封闭状态下的基点形成(图19的(5)的状态)。
实施方式二的变形例:
参照图20、图21对实施方式二的电动式控制阀的变形例(其他的实施方式)进行说明。而且,在图20、图21中,与图1、图11、图14对应的部分使用与图1、图11、图14中所标记的符号相同的符号,并省略其说明。
在图20所示的实施方式中,在阀夹具40的上部,作为隔块构件设有上侧的半球面托座构件(上侧半体)64。外螺纹轴73的下端部74成为形成悬吊卡合部的球体65,球体65可以沿轴线方向位移地与半球面托座构件64卡合。
这样,阀夹具40就由外螺纹轴73以球面接头方式悬吊支承。
另外,在螺纹轴侧弹簧承座构件45的上部,形成有接纳球体65的下侧的半球面凹部(下侧半体)66。
在该实施方式中也与图14所示的实施方式二相同,通过利用形成隔块构件的半球面托座构件64限制螺纹轴侧弹簧承座构件45向上侧唇缘片41侧的移动,在外螺纹轴73的球体65与半球面托座构件64紧密地卡合的状态下(图20所示的状态),在球体65与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间产生间隙t2,将螺纹轴侧弹簧承座构件45与外螺纹轴73分开。
所以,在该实施方式中,也可以获得与图14所示的实施方式二同等的作用效果,而且因阀夹具40、阀体50以球面接头方式由外螺纹轴73悬吊支承,从而也可以自动地修正阀夹具40、阀体50的倾斜,可以使阀体50总是以恰当的位置就位于阀座面部29,从而可以获得不会产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
在图21所示的实施方式中,在图11中所示的电动式控制阀的固定支承构件18的导引孔19中支承阀夹具40A,在阀夹具40A内,设置与图14所示的电动式控制阀的阀夹具40的内部相同的构成,并且将阀体90安装于阀夹具40A的下端部。在阀套10中安装有套筒状的杆导引构件98,使得其导引孔97位于与阀口12同心的位置,阀体90的阀杆部91可以沿轴线方向位移地嵌合在杆导引构件98的导引孔97中。这样,与图11所示的实施方式相同,阀杆部91被隔着杆导引构件98而由阀套10引导支承。
利用该引导支承构造,即使在阀体90被与外螺纹轴73分开,压缩螺旋弹簧46的弹力未有效地作用于阀体90的自由状态下,阀体90也被杆导引构件98引导支承,可以抑制阀体90与阀口12的中心不重合。
其结果是,在阀体90相对阀座面部29分离接触之时,即使阀体90旋转,也会减少阀体90的全封闭面部31、流量调整部33与阀座面部29单侧接触而产生的旋转滑动磨损。
另外,在产生了中心不重合的状态下,在闭阀弹簧载荷作用下,也不会有阀体90摩擦阀座面部29(密封面)的同时就位的情况。
这样,该引导支承构造明显地起到防止阀体90与阀口12的中心不重合的效果,密封部的可靠性进一步提高。
在该实施方式中,通过将杆导引构件98利用与阀套10不同的部件构成,阀口12部分的加工就会变得十分容易,并且可以很容易地确保作为阀室11所必需的空间。另外,通过将杆导引构件98是利用与阀套10不同的部件构成的,就可以分别对阀套10进行作为构成部件的材料选择,对杆导引构件98进行作为滑动构件的材料选择。
而且,在该实施方式中,也可以获得与图14所示的实施方式二相同的作用效果。
电动式控制阀的实施方式三:
参照图22对本发明的电动式控制阀的实施方式三进行说明。而且,在图22中,与图1、图11、图14对应的部分使用与图1、图11、图14中所标记的符号相同的符号,并省略其说明。
在图22中所示的实施方式中,在阀夹具40A的下端部固定安装有下端构件95,下端构件95构成下侧面部。阀体90以间隙配合状态贯穿下端构件95的开口101,通过使上端凸缘部92顶触下端构件95,从而可以旋转并且可以沿轴线方向位移地由阀夹具40A悬吊支承。
在该实施方式中,如图23中所示,在阀夹具40A内的上侧,设有圆筒状的隔块构件47和圆环状的高滑动性垫圈构件48。
外螺纹轴73的悬吊卡合部83夹隔着阀夹具40A内的高滑动性垫圈构件48并可以旋转地与阀夹具40A的上侧唇缘片41卡合。利用该卡合,阀夹具40A就由外螺纹轴73可以旋转地悬吊支承。
在阀夹具40A内可以沿轴线方向移动地设有螺纹轴侧弹簧承座构件45。螺纹轴侧弹簧承座构件45被隔块构件47限制了向上侧唇缘片41侧的移动。从图24中可以清楚地看到,隔块构件47的轴向长度B被设定为比包括外螺纹轴73的前端的悬吊卡合部83的与阀夹具40A的卡合部的轴向长度A更长的尺寸。所以,在该实施方式中,在外螺纹轴73的下端部74与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间也产生间隙t2,将螺纹轴侧弹簧承座构件45与外螺纹轴73分开。
在螺纹轴侧弹簧承座构件45与阀体90的上端凸缘部92之间,以被赋予了规定的预载荷的状态安装有压缩螺旋弹簧46。
阀体90在从阀夹具40A向阀座面部29侧突出的部位具有阀杆部91。在阀套10中,安装有套筒状的杆导引构件98,使得形成于该杆导引构件98上的导引孔97位于与阀口12同心的位置。阀体90的阀杆部91可以沿轴线方向位移地与杆导引构件98的导引孔97嵌合。这样,阀杆部91就被隔着杆导引构件98由阀套10引导支承。
在阀套10的杆导引构件安装部中形成有均压螺旋槽106。而且,均压螺旋槽106也可以形成于阀体90的杆导引构件98的外周面。
下面,参照图25~图29对实施方式三的电动式控制阀的动作进行详细说明。
图29(a)表示了该实施方式的步进电动机70的脉冲数与外螺纹轴73及阀夹具40A和阀体90的轴线方向位移的关系,图29(b)表示了步进电动机70的脉冲数与弹簧载荷(将阀体90推压向阀座面部29的闭阀弹簧载荷)的关系,图29(c)表示了步进电动机70的脉冲数与流量的关系。而且,在图29(a)中,L73表示外螺纹轴73的位移,L40A表示阀夹具40A的位置,L90表示阀体90的位移。另外,在图29(a)~(c)中,(1)表示图25的动作状态,(2)表示图26的动作状态,(3)、(4)表示图27的动作状态,(5)表示图28的动作状态。
图25表示了阀体90的流量控制部33与阀座面部29分离的开阀状态(控制区域)。在该开阀状态时,外螺纹轴73的悬吊卡合部83夹隔高滑动性垫圈部48地与阀夹具40A的上侧唇缘片41卡合,从而由外螺纹轴73悬吊阀夹具40A及阀体90。
在该开阀状态时,螺纹轴侧弹簧承座构件45与隔块构件47顶触,利用隔块构件47的作用,螺纹轴侧弹簧承座构件45与外螺纹轴73的前端部74分离,在外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间存在间隙t2。
这样,在开阀状态下,外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45被分开,不会利用外螺纹轴73将压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90,压缩螺旋弹簧46的弹力作用于阀体90和与之一体的阀夹具40A之间,压缩螺旋弹簧46的弹簧载荷在阀夹具40A内结束,压缩螺旋弹簧46的弹力不作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90(图29的(1)的状态)。在该状态下,阀夹具40A及阀体90可以相对于外螺纹轴73自由地相对旋转。
在控制区域中,由于外螺纹轴73在被与阀夹具40A、阀体90分开的状态下旋转,因此摩擦损耗减少,可以消减在流量控制动作中所必需的步进电动机70的功率。
从该开阀状态开始,通过利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动,外螺纹轴73、阀夹具40A、阀体90就一起下降移动。利用该下降,如图26所示,阀体90的全封闭面部31就就位于阀座面部29(图29的(2)的状态)。
在阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的瞬间,在外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间继续存在间隙t2,压缩螺旋弹簧46的弹力不作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀夹具40A、阀体90,因而即使阀夹具40A、阀体90因外螺纹轴73的旋转而被连带旋转,在阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的时刻,因由全封闭面部31与阀座面部29的接触造成的阀夹具40A与阀体90的自重部分的摩擦,阀夹具40A和阀体90也不会旋转。
也就是说,阀体90的全封闭面部31没有滑动旋转地就位于阀座面部29上。
而且,此时,即使假设阀体90的全封闭面部31相对于阀座面部29发生了旋转,由于只产生阀夹具40A和阀体90的自重部分的摩擦阻力,因此在阀体90的全封闭面部31与阀座面部29的接触面上,不会有产生很大的磨损的情况。
另外,由于压缩螺旋弹簧46的弹力并未作为有效的闭阀弹簧载荷施加在阀夹具40A、阀体90上,因此在开阀时~就位时,阀夹具40A、阀体90可以相对于外螺纹轴73沿径向自由地位移,即使外螺纹轴73与阀座面部29(阀口12)中心不重合,也不会有阀体90的全封闭面部31以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体90总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29。
当从阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的状态开始,进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则在保持阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的状态的同时,外螺纹轴73下降移动。
由于该下降移动,外螺纹轴73与螺纹轴侧弹簧承座构件45之间的间隙缩小,当从利用外螺纹轴73的闭阀方向移动,阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的状态开始,外螺纹轴73相对于阀夹具40A向阀座面部29侧相对地移动规定值以上时,则如图27所示,外螺纹轴73的下端部74就会顶触螺纹轴侧弹簧承座构件45(图29的(3)的状态)。
直至外螺纹轴73的下端部74顶触到螺纹轴侧弹簧承座构件45的瞬间,不会有压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90的情况,不会有阀体90的全封闭面部31在压缩螺旋弹簧46的闭阀弹簧载荷作用下相对于阀座面部29滑动旋转的情况。
在外螺纹轴73的下端部74顶触到螺纹轴侧弹簧承座构件45的瞬间,压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90(图29的(4)的状态),利用压缩螺旋弹簧46的弹力将阀体90的全封闭面部31推压向阀座面部29,在这里产生闭阀弹簧载荷,可以获得阀断流性。
这样,在阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29后,由于压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90,因此在阀体90的全封闭面部31被压缩螺旋弹簧46的弹力推压向阀座面部29的状态下,不会有相对阀座面部29以很大的摩擦力滑动旋转的情况。
而且,在开阀过程中,在阀体90的全封闭面部31与阀座面部29分离之时也相同,由于在被压缩螺旋弹簧46的弹力推压向阀座面部29的状态下,不会有阀体90的全封闭面部31在阀座面部29上滑动旋转的情况,只是产生阀夹具40A与阀体90的自重部分的摩擦阻力,因此阀体90的全封闭面部31与阀座面部29的接触面的磨损减少。
也就是说,在阀体90的全封闭面部31就位于阀座面部29的瞬间和脱离的瞬间,在阀体90与阀座面部29之间产生的摩擦力是仅由阀夹具40A和阀体90的自重部分造成的力,即使进行反复动作,磨损量也会极少。
根据这些情况,即使被要求反复的动作条件,也不会有阀体90的全封闭面部31与阀座面部29的接触面剧烈地磨损的情况,可以获得长时间不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
另外,如上所述,由于不会有阀体90的全封闭面部31以单侧接触的状态与阀座面部29接触的情况,阀体90总是以恰当的位置、姿势就位于阀座面部29,因此利用该情况,也可以获得不产生全封闭泄露的优良的阀断流性。
这样,当进一步利用步进电动机70将外螺纹轴73沿闭阀方向旋转驱动时,则如图28所示,螺纹轴侧弹簧承座构件45被外螺纹轴73的下端部74推压向下方,继续保持压缩螺旋弹簧46的弹力作为有效的闭阀弹簧载荷作用于阀体90的状态,进行全封闭状态下的基点形成(图29的(5)的状态)。
而且,在该状态下,在阀体90的上端凸缘部92与下端构件95之间产生轴线方向的间隙t3,阀夹具40A、隔块构件47、高滑动性垫圈构件48变为只是骑坐在螺纹轴侧弹簧承座构件45上的状态。
另外,在该实施方式中,由于阀体90以自重骑坐在外螺纹轴73上,因此当阀体90与阀座面部29接触时,则阀体90与外螺纹轴73被分开,不会有向阀座面部29传递转矩的情况。这在阀座面部29中嵌入了异物时也相同,坐在异物之上的阀体90虽然由此停止运动,其后被弹簧载荷静态地施加轴向的载荷,但是由于并非滑动中的载荷,因此在阀座面部29中产生损伤的可能性极低。本实施方式的构造不仅是提高了阀座面部29的耐磨损性的构造,而且对于流体中的异物的嵌入也是有效的构造。
另外,在该实施方式中,在控制区域中,由于外螺纹轴73在被与阀体90分开的状态下旋转,因此摩擦损耗减少,可以消减在流量控制动作中所必需的步进电动机70的功率。
另外,在该实施方式中,由于阀杆部91被夹隔杆导引构件98而由阀套10引导支承,因此即使在阀体90被与外螺纹轴73分开,压缩螺旋弹簧46的弹力未有效地作用于阀体90的自由状态下,阀体90也被杆导引构件98引导支承,可以抑制阀体90与阀口12的中心不重合。
其结果是,在阀体90与阀座面部29分离接触之时,即使阀体90旋转,也会减少阀体90的全封闭面部31、流量调整部33与阀座面部29单侧接触而产生的旋转滑动磨损。
另外,在产生了中心不重合的状态下,在闭阀弹簧载荷作用下,也不会有阀体90在阀座面部29(密封面)上摩擦的同时就位的情况。
这样,该引导支承构造明显地起到防止阀体90与阀口12的中心不重合的效果,密封部的可靠性进一步提高。
另外,如图30所示,即使外螺纹轴73以倾斜角θ倾斜,由于是用外螺纹轴73的前端悬吊阀夹具40A,因此很难因外螺纹轴73的倾斜施加半径方向的负载,所以就很难产生大的摩擦损耗,以往构造的控制阀的动作性的波动变少。
实施方式三的变形例:
参照图31、图32对实施方式三的电动式控制阀的变形例(其他的实施方式)进行说明。而且,图31、图32中,与图1、图22、图23对应的部分使用与图1、图22、图23中所标记的符号相同的符号,并省略其说明。
在图31中所示的实施方式中,在阀体90的上端凸缘部92与下端构件95之间设有高滑动性垫圈102,可以进一步改善动作性。
图32所示的实施方式在阀套10上直接形成杆导引孔97,可以实现部件数目的消减。
工业上的可利用性:
本发明的电动式控制阀可以作为冷冻循环装置的膨胀阀等使用。
Claims (7)
1.一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其特征是:
所述外螺纹轴与所述阀体由在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,可以沿轴线方向相对位移地连接,在所述阀夹具内装有压缩弹簧,使得在所述阀体就位于所述阀座部时,不会产生将所述阀体向所述阀座部推压的弹簧载荷,由此将所述外螺纹轴进一步沿闭阀方向移动了规定量以上的状态时,会产生将所述阀体推压向所述阀座部的弹簧载荷。
2.一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其特征是:
具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,
在所述阀夹具上可以沿轴线方向位移地安装有所述阀体,通过使所述阀体与形成于所述阀夹具的一方的端部的下侧面部卡合,从而由所述阀夹具悬吊支承该阀体,
通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴悬吊支承所述阀夹具,
在所述阀夹具内设有阀体侧弹簧承座构件,其在通过与设于所述阀夹具上的阻挡部顶触而限制了向所述下侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,
在所述外螺纹轴的所述悬吊卡合部与所述阀体侧弹簧承座构件之间,安装有压缩弹簧,
从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至所述阀夹具相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,所述阀体侧弹簧承座构件顶触所述阻挡部而与所述阀体分离,所述阀体侧弹簧承座构件与所述阀体被分开,在所述阀体上不作用所述压缩弹簧的弹力,
在从利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀夹具相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述阀体侧弹簧承座构件以与所述阻挡部分离的状态与所述阀体顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
3.一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其特征是:
具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,
在所述阀夹具的一方的端部固定安装有所述阀体,
通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴悬吊支承所述阀夹具,
在所述阀夹具内设有螺纹轴侧弹簧承座构件,其在被设于所述阀夹具内的隔块构件限制了向所述上侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,
在所述螺纹轴侧弹簧承座构件与所述阀体之间,安装有压缩弹簧,
从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至所述外螺纹轴相对于所述阀夹具向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,通过利用所述隔块构件的作用将所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件分离,所述压缩弹簧的弹力就不作为闭阀弹簧载荷作用于所述阀夹具及所述阀体,
在从所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述外螺纹轴相对于所述阀夹具向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
4.一种电动式控制阀,其是如下的电动式控制阀,即形成于由步进电动机的转子旋转驱动的外螺纹轴上的外螺纹部与固定于阀套上的内螺纹构件的内螺纹孔螺纹卡合,利用该螺纹卡合使所述外螺纹轴沿轴线方向移动,利用该外螺纹轴的轴线方向移动对阀体进行开闭驱动,通过使所述阀体就位于设于所述阀套上的阀座部,从而将阀口全封闭,其特征是:
具有在所述阀套内可以沿轴线方向移动地配置的筒状的阀夹具,
在所述阀夹具上可以沿轴线方向位移地安装有所述阀体,通过使所述阀体与形成于所述阀夹具的一方的端部的下侧面部卡合,从而由所述阀夹具悬吊支承该阀体,
通过使形成于所述外螺纹轴的前端的悬吊卡合部与形成于所述阀夹具的另一方的端部的上侧面部卡合,从而由所述外螺纹轴可以旋转地悬吊支承所述阀夹具,
在所述阀夹具内设有螺纹轴侧弹簧承座构件,其在被设于所述阀夹具内的隔块构件限制了向所述上侧面部侧的移动的状态下,可以沿轴线方向移动,
在所述螺纹轴侧弹簧承座构件与所述阀体之间,安装有压缩弹簧,
从所述阀体与所述阀座部分离的状态;以及利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述阀体就位于所述阀座部的状态,直至所述外螺纹轴相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上,通过利用所述隔块构件的作用形成所述外螺纹轴的前端不推压所述螺纹轴侧弹簧承座构件的状态,所述压缩弹簧的弹力就不作为闭阀弹簧载荷作用于所述阀体,
在从所述阀体就位于所述阀座部的状态开始,利用所述外螺纹轴的闭阀方向移动使所述外螺纹轴相对于所述阀体向所述阀座部侧相对地移动了规定值以上的状态下,所述外螺纹轴的前端与所述螺纹轴侧弹簧承座构件顶触,从而对所述阀体施加所述压缩弹簧的弹力。
5.根据权利要求1、2、4中的任意一项所述的电动式控制阀,其特征是:所述阀体被相对于所述阀夹具可以沿径向位移地设置。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电动式控制阀,其特征是:所述外螺纹轴与所述阀夹具被可以相互沿径向位移地设置。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的电动式控制阀,其特征是:所述阀体在从所述阀夹具向所述阀座部侧突出的部位上具有阀杆部,该阀杆部可以沿轴线方向位移地与设于所述阀套上的杆导引部嵌合,该阀杆部被所述阀套引导支承。
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