CN101093034B - 气动阀 - Google Patents

Abstract

为了提供一种低成本的气动阀，一种气动阀包括：活塞；缸，在该缸中允许所述活塞在操作空气的作用下滑动；和阀部分，该阀部分将由所述活塞的滑动运动而被驱动。所述缸包括：外构件，该外构件具有中空部分；和内构件，该内构件装载在外构件的中空部分中，从而限定活塞室，在该活塞室中允许活塞滑动。

Description

气动阀

技术领域

本发明涉及一种气动阀，该气动阀具有通过操作空气可在缸内滑动以致动阀部分的活塞。

背景技术

作为一种布置成通过在操作空气的作用下在缸内滑动活塞从而致动阀部分的气动阀，存在例如图31中所示的气动阀1100。

气动阀1100在外形或外观上包括连接到体部1101上的致动器部分1110，并且还包括连接到致动器部分1110上以强制致动致动器部分1110的手动操作机构1120。

体部1101在主侧通道1102和副侧通道1103之间形成有阀座1104。隔膜1105布置成其外边缘扣在体部1101和保持器1106之间，而适配器1107通过螺纹接合在体部1101内，保持器1106介于适配器1107和体部1101之间。芯杆1108可滑动地安装在保持器1106中，并保持成与隔膜1105的背压侧相接触。通过螺纹接合在适配器1107中从而使得中心杆1118抵接芯杆1108的致动器部分1110被联接到体部1101上。

致动器部分1110的部件或零件除O形环之外由诸如不锈钢之类的刚性金属制成，以确保对操作空气的抗压性。致动器部分1110包括通过螺纹彼此连接的中空基部1111以及盖1112，从而构成缸。这些基部1111和盖1112在它们之间保持有分隔板1113，从而形成由分隔板1113分开的第一活塞室1114和第二活塞室1115。在第一活塞室1114和第二活塞室1115内，分别可滑动地安装有第一活塞1116和第二活塞1117，从而形成密封划分的压力室1114a、1115a以及背压室1114b、1115b。

中心杆1118布置成穿过第一活塞1116、分隔板1113以及第二活塞1117，并且分别固定到第一活塞1116和第二活塞1117上。在第一活塞室1114的背压室1114b内，压缩弹簧1119被设置成压缩形式，使得该压缩弹簧的弹(或弹性)力通过第一活塞1116和中心杆1118作用在芯杆1108上，以使隔膜1105与阀座1104接触。

中心杆1118具有：在中心杆1118内穿孔的主流动通道1118a，该主流动通道1118a沿着中心杆1118的中心轴线从上表面延伸到中点；以及形成为垂直于主流动通道1118a延伸的分支通道1118b和1118c。分支通道1118b和1118c形成为分别与压力室1114a、1115a连通。中心杆1118的上端布置在形成于盖1112内的空气供应和排出通道1112b内，从而使得可以通过中心杆1118的流动通道1118a、1118b和1118c将操作空气供应到压力室1114a、1115a中，或者使得操作空气从压力室1114a、1115a排出。另一方面，盖1112形成有与背压室1114b连通的第一通气孔1112a。基部1111形成有与背压室1115b连通的第二通气孔1111a。因此，在致动器部分1110中，根据压缩弹簧1119的弹性力和作用在压力室1114a、1115a上的操作空气的压力之间的平衡来使得中心杆1118沿图中的向上和向下方向运动。

在具有以上结构的气动阀1110中，在没有操作空气供应到空气供应和排出通道1112b中时，压缩弹簧1119的弹性力通过第一活塞1116、中心杆1118和芯杆1108作用在隔膜1105上，从而将隔膜1105保持成与阀座1104接触。在此情况下，供应到主侧通道1102中的控制流体被阻挡，从而不能经由阀座1104在副侧通道1103内流动。

在操作空气供应到空气供应和排出通道1112b中，且压力室1114a、1115a中的内压超过压缩弹簧1119的弹性力时，中心杆1118沿图中向上方向运动离开芯杆1108。因此，没有朝向阀座挤压隔膜1105，从而隔膜1105在其自身反作用力的作用下运动离开阀座1104。在然后将控制流体供应到主侧通道1102中时，控制流体被允许经由阀座1104从主侧通道1102流动到副侧通道1103。

之后，在分别通过空气供应和排出通道1112b从压力室1114a、1115b排出操作空气时，压力室1114a、1115b的内压降低到小于压缩弹簧1119的弹性力，从而使得中心杆1118向下运动。中心杆1118通过芯杆1108朝向阀座挤压隔膜1105，从而使得隔膜1105与阀座1104接触。这中断了流动通道，阻止控制流体经由阀座1104从主侧通道1102流动到副侧通道1103。

例如在JP2005-214231A中公开了以上传统阀。

发明内容

在传统的气动阀1100中，所述缸由均由刚性金属制成并彼此接合的基部1111和盖1112构成。这些基部1111和盖1112必须加工为形成用于第一活塞室1114和第二活塞室1115的较大中空部分。如果第一活塞1116和第二活塞1117沿其滑动的滑动表面比较粗糙，则连接到第一活塞1116和第二活塞1117上的O形环可能破坏，导致操作空气从压力室1114a、1115a泄漏到背压室1114b、1115b。为了避免这样的破坏，基部1111和盖1112必须加工为形成具有改进的表面粗糙度的各个滑动表面。传统的气动阀1100需要对由确保抗压性的金属制成的基部1111和盖1112进行许多切削工作，这将导致对金属材料的浪费，并且导致高成本。

已经作出本发明来解决以上问题，而且本发明的目的是提供低成本的气动阀。

为了实现以上目的，本发明提供一种气动阀，该气动阀包括：活塞，所述活塞具有包括第一活塞杆、第二活塞杆以及活塞部分的活塞组件；缸，在该缸中允许所述活塞在操作空气的作用下滑动；和阀部分，该阀部分将由所述活塞的滑动运动而被驱动，其中所述缸包括：外构件，该外构件具有中空部分；和内构件，该内构件以叠置的关系装载在外构件的中空部分中，从而限定第一活塞室和第二活塞室，在该第一活塞室和第二活塞室中允许所述活塞滑动，并且作为第一推压构件的压缩弹簧以压缩的形式设置在所述第二活塞室的背压室内，其中所述第一活塞杆和所述第二活塞杆相对于活塞部分沿彼此相反的方向布置，所述气动阀适于选择性地构造成为常闭构造和常开构造中的一种构造，并且通过沿着轴向相反的方向安装所述内构件来将所述活塞布置在相反的方向上，使得在所述常闭构造中所述第一活塞杆可朝向所述阀部分和离开所述阀部分运动，而且在所述常开构造中所述第二活塞杆可朝向所述阀部分和离开所述阀部分运动。

优选地，在所述气动阀中，所述活塞组件还包括：第一分支通道，该第一分支通道形成在所述第一活塞杆中，以在与所述第一活塞杆的中心轴线垂直的方向上延伸；第二分支通道，该第二分支通道形成在所述第二活塞杆中，以在与所述第二活塞杆的中心轴线垂直的方向上延伸；旁通通道，该旁通通道形成在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆中，以在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆的中心轴线的方向上延伸，从而提供在所述第一分支通道和所述第二分支通道之间的连通；以及阻挡构件，该阻挡构件在所述常开构造中放置在所述旁通通道中，以阻挡在所述第一分支通道和所述第二分支通道之间的流动。

优选地，在所述气动阀中，所述活塞组件布置成使得在所述气动阀处于所述常闭构造时，密封构件连接到所述第一活塞杆和所述第二活塞杆中的每个活塞杆上，而在所述气动阀处于所述常开构造中时，所述密封构件连接到所述第二活塞杆上，但是没有密封构件连接到所述第一活塞杆上。

优选地，所述气动阀还包括第二推压构件，其中在所述气动阀处于所述常闭构造时所述第一推压构件安装在所述缸中，并且在所述气动阀处于所述常开构造时所述第二推压构件安装在所述缸中，所述第一推压构件的推压力大于所述第二推压构件的推压力。

如上所述构成的气动阀具有缸的功能，包括使活塞滑动的功能，并具有确保对操作空气的抗压性的结构功能。具体而言，所述气动阀包括：内构件，该内构件用作具有前一功能的构件；以及外构件，该外构件用作具有后一功能的构件。因此，与所述外构件相比，形成有活塞室的内构件相应具有更加复杂的构造。因此，根据所述气动阀，所述外构件和所述内构件根据各自的预期用途而由不同的材料制成，从而实现了降低成本。

附图说明

图1为根据本发明的第一实施例的气动阀的剖面图；

图2为图1的气动阀的平面图；

图3为图1示出的第一和第二活塞的纵向剖面图；

图4为内部件的透视外视图；

图5为图1所示的盖、基部和外构件的分解剖面图；

图6为示出了图1的气动阀中用于操作空气的通道结构的说明性视图；

图7为根据本发明的第二实施例的气动阀的剖面图；

图8为根据本发明的第三实施例的气动阀的剖面图，其中盖连接有阀开闭检测传感器；

图9为图8的气动阀的平面图；

图10为图8的气动阀的剖面图，包括连接有行程调节钮的盖；

图11为图10的气动阀的平面图；

图12为图8的气动阀的剖面图，包括连接有开闭指示器的盖，其中示出的阀处于闭合状态；

图13为图12的气动阀的阀打开状态的视图；

图14为图8的气动阀的剖面图，包括连接有快速接头的另一盖；

图15为根据本发明的第四实施例的气动阀的剖面图，其中盖仅设有空气供应和排出口；

图16为图15的气动阀的平面图；

图17为图15的气动阀的剖面图，其包括设有阀开闭检测传感器的另一可选板；

图18为图17的气动阀的平面图；

图19为图17的气动阀的剖面图，其中连接有行程调节钮；

图20为图17的气动阀的剖面图，其中连接有开闭指示器；

图21为图15的气动阀的剖面图，其包括具有另一可选板的盖，该可选板连接有快速接头；

图22为根据本发明的气动阀的另一实例的剖面图，该气动阀实施为常闭的三级气动阀，示出了其内部结构；

图23为根据本发明的气动阀的另一实例的剖面图，该气动阀实施为常闭的单级气动阀，示出了其内部结构；

图24为图23的气动阀的另一实例的剖面图，该气动阀构造为常开的单级气动阀；

图25为本发明的气动阀的内部件的另一实例的透视图；

图26为本发明的气动阀的外部件的另一实例的透视图；

图27为气动阀的另一实例的剖面图，其包括用于将外构件联接到盖和基部上的另一联接结构；

图28为气动阀的另一实例的剖面图，其包括用于将外构件联接到盖和基部上的另一联接结构；

图29为气动阀的另一实例的剖面图，其包括用于将外构件联接到盖和基部上的另一联接结构；

图30为本发明的气动阀的另一实例的剖面图，其中，在压配部分中配合有O形环(摩擦构件)；而

图31为传统气动阀的剖面图。

具体实施方式

现在将参照附图给出对实施本发明的气动阀的优选实施例的详细描述。

[第一实施例]

首先说明本发明的气动阀的第一实施例。图1为第一实施例的气动阀1A的剖面图。图2为图1的气动阀的平面图。

第一实施例的气动阀1A包括缸19，缸19布置成使得包括多个内部件22A、22B、22C的内构件20装载在外构件21内，该外构件的两个开口端部分别由作为“第二闭合板”实例的基部25以及作为“第一闭合板”实例的盖26A闭合。因此，缸19具有由外构件21和内构件20形成的双壁构造。

<总体构造>

如图1所示，第一实施例的气动阀1A包括用于对控制流体进行控制的阀部分2以及用于向阀部分2施加驱动力的致动器部分3A。在气动阀1A中，致动器部分3A通过利用适配器11而联接到本体4上，从而形成圆柱形外形。

阀部分2内置于由诸如不锈钢和铝的具有刚性和耐热性的金属材料制成的圆柱形形状的本体4中。在本体4的下表面中设有主侧口5以及副侧口6。另一方面，在本体4的上表面中形成有圆柱形安装孔7。在该安装孔7的底部中央设置有环状阀座8。允许主侧口5和副侧口6通过阀座8而相互连通。

在阀部分2中，隔膜9设置在本体4的安装孔7中，而且隔膜9的外边缘由保持器10向下保持。具体而言，插在安装孔7的内表面和保持器10的外表面之间的适配器11旋入到本体4中，紧紧地将隔膜9的外边缘保持在本体4和保持器10之间。隔膜9由树脂或金属制成为薄膜形，从而可以变形。保持器10以及适配器11由具有耐热性和刚度的金属材料制成。在保持器10内，金属芯杆13配合成与隔膜9接触，以通过芯杆13将致动器部分3A的驱动力传递到隔膜9。

致动器部分3A具有圆柱形外形，如图1和图2所示。如图1所示，致动器部分3A具有常闭的气缸构造。在致动器部分3A中，容纳作为“第一和第二活塞”的实例的活塞23、24的缸19由多个单独的部件或零件构成，即，外构件21、内部件22A、22B、22C、基部25以及盖26A。

在致动器部分3A中，在管形的外构件21中如图1所示交替地装载有内部件22A、22B、22C以及活塞23、24。基部25和盖26A连接到外构件21的两个开口端上，从而将内部件22A、22B和22C保持在基部25和盖26A之间。这样，缸19具有双壁结构。内部件22A、22B、22C以叠置的关系固定在外构件21内，从而形成第一活塞室27和第二活塞室28。活塞23、24分别可滑动地装载在第一和第二活塞室27、28内，从而将第一活塞室27分隔为压力室27a和背压室27b，并将第二活塞室28分隔为压力室28a和背压室28b。在第二活塞室28的背压室28b内，以压缩的形式设有作为“推压构件”的实例的压缩弹簧29A，从而朝向阀座8持续地沿着图中向下的方向推压活塞23、24(沿着阀座的方向)。

致动器部分3A的缸19是以上单独部件或零件的组合构造成的，这些单独部件或零件即外构件21、内部件22A、22B、22C、活塞23、24、基部25以及盖26A。致动器部分3A通过适配器11固定到体部上。因此，由于部件尺寸或组装工作中的变化，活塞23、24可能安装成不与阀座8共轴，但是活塞23、24将通过圆柱形芯杆13将驱动力传送到隔膜9。具体而言，即使活塞23与芯杆13的稍微偏离中心的部分接触，也可通过与隔膜9表面接触的芯杆13以分散的方式将驱动力传送到隔膜9。这使得可通过周向均匀的力而将隔膜9保持为与阀座8紧密接触。

操作空气通过在盖26A的上表面上开口并形成在中央的空气供应和排出口85而被供应到上述气动阀1A或从该气动阀1A排出。该供应和排出口85通过形成在活塞23、24中的内通道(以下将描述)而与第一和第二活塞室27、28的压力室27a、28a连通。而且，气动阀1A在外构件21的内表面和内部件22A、22B、22C的外表面之间形成有多个引导通道31，用来提供第一和第二活塞室27、28的背压室27b、28b与适配器11内形成的通气孔12之间的连通。因此，在空气致动阀1A中，响应于压缩弹簧29A的弹性力(反作用力或恢复力)与压力室27a、28a的内压之间的平衡，活塞23、24能沿轴向运动，从而将驱动力传递到阀部分2。

<活塞的结构>

图3为图1的第一和第二活塞23、24的纵向剖视图。

活塞23、24为耐热和重量轻的树脂通过注模而制成的树脂模制部件，该树脂诸如PPS(聚亚苯基硫化物)、PBT(聚丁烯对苯二酸盐)、POM(聚缩醛)、PA(聚酰胺)、PVDF(聚偏二氟乙烯)。

活塞23为包括活塞部分41、作为“第一活塞杆”的实例的活塞杆42、以及活塞杆43的一体模制零件。活塞部分41具有圆柱形状，该圆柱形状具有的外径几乎等于每个内部件22A、22B和22C的内径。活塞部分41在外周上沿周向形成有安装凹槽44，用于容纳诸如弹性材料制成的O形环之类的密封构件33(参见图1)，该弹性材料例如为橡胶或树脂。活塞杆42、43也在各个外周上沿周向形成有安装凹槽45、46，用于容纳诸如弹性材料制成的O形环之类的密封构件32、34(参见图1)，该弹性材料例如为橡胶或树脂。

活塞23设有形成为T形的内通道，该内通道包括形成为“旁通通道”的一部分的主通道47以及作为“第一分支通道”的分支通道48。主通道47沿轴向形成，从活塞杆43的端面的中心延伸到分支通道48。分支通道48形成在活塞杆42的如下位置处，该位置与压力室27a对应，并且在安装凹槽45和活塞杆42的与活塞部分41相连续的近端之间，而且，分支通道48形成为在其直径方向上穿过活塞杆42。分支通道48具有水平宽度大于竖直高度的矩形截面。

另一方面，活塞24是包括活塞部分51和作为“第二活塞杆”实例的活塞杆52的一体模制零件。活塞部分51具有圆柱形状，该圆柱形状具有的外径几乎等于每个内部件22A、22B和22C的内径。活塞部分51在外周上沿周向形成有安装凹槽53，用于容纳诸如弹性材料制成的O形环之类的密封构件35(参见图1)，该弹性材料例如为橡胶或树脂。活塞杆52在形状上基本与活塞杆42相同。活塞杆52也在外周上沿周向形成有安装凹槽54，用于容纳诸如弹性材料制成的O形环之类的密封构件36(参见图1)，该弹性材料例如为橡胶或树脂。

如图1和图3所示，活塞24设有形成为T形的内通道，该内通道包括形成为“旁通通道”的一部分的主通道55以及作为“第二分支通道”的实例的分支通道56。主通道55沿轴向形成，从活塞部分51的端面的中心延伸到分支通道56。分支通道56形成在如下位置中，该位置与盖26A的插入孔81对应，且比安装凹槽54靠近活塞杆52的远端(上端)。因此，分支通道56和活塞24的活塞部分51之间的距离比在分支通道48与活塞23的活塞部分41之间的距离长。分支通道56形成为在其直径方向上穿过活塞杆52。分支通道56具有水平宽度大于竖直高度的矩形截面。

活塞24还在主通道55的开口端周围以与主通道55同心的方式设有配合凹口57。连通通道58在配合凹口57的底壁上沿径向形成，从而使得在主通道55内流动的操作空气的一部分在配合凹口57内流动。

活塞24还包括引导部分59，该引导部分与活塞杆52的近端连续并且直径大于活塞杆52。该引导部分59被插入到压缩弹簧29A中，以支承压缩弹簧29A在轴向方向上的展开和收缩。

以上活塞23、24通过活塞23的活塞杆43与活塞24的配合凹口57的接合而相互连接，使得活塞23的端面保持与配合凹口57的底面接触，这样形成了在活塞24的主通道55与活塞23的主通道47之间的连通。

下面解释构成气动阀1A的缸19的部件或零件。

<内部件的结构>

图1所示的内部件22A、22B、22C为由耐热和刚性树脂通过注模而制成的树脂模制零件，该树脂诸如PPS、PBT、POM、PA和PVDF。内部件22A、22B、22C在形状上相同，因此，以下为了简洁仅仅描述内部件22B，而不重复对其他内部件22A、22C的相应说明。

如图1所示，内部件22B形成为具有圆柱形周壁的杯形，该圆柱形周壁具有开口端和闭合端(闭合端壁)。内部件22B设计成具有与外构件21的内径几乎相等的外径，而且周壁的内径与活塞51的外径几乎相等。在内部件22B被装载在外构件21中时，内部件22B的周壁保持与外构件21的内表面接触，因此周壁形成为较薄。另一方面，内部件22B的闭合端(壁)用作分隔板，当内部件22B装载在外构件21内时，该分隔板将外构件21的中空部分划分为第一和第二活塞室27、28。因此，闭合端壁形成为较厚，以确保对操作空气的抗压性。

图4为内部件22B的透视外视图，其取向为图1所示的取向的上下倒置。

内部件22B在闭合端壁中央设有通孔61，活塞23的活塞杆43(或者在内部件22A或22C的情况下，是活塞杆42或52)插入穿过该通孔61。环形凹槽62以与通孔61同心的方式形成在闭合端壁的外表面内。此外，多个引导凹槽63形成为在通孔61和环形凹槽62之间径向向外延伸。在内部件22B的周壁内，D切通道64(在图4中仅仅示出了其中一个)形成为与内部件22B的纵轴相平行地延伸，从而与引导凹槽63连续。内部件22B还在开口端上形成有与相应的D切通道64连续的切口65。

<外构件、基部和盖的结构>

基部25和盖26A通过型锻如图1所示分别固定到外构件21的上端和下端上，从而完全构成致动器3A的外形。全部由金属制成的外构件21、基部25以及盖26A包围树脂内部件22A、22B、22C，从而有效增强内部件22A、22B、22C的强度。

图5为图1所示的盖26A、基部25以及外基部21的分解形式剖面图，以示出它们之间的关系。

外构件21呈带开口端的圆柱形。如下生产该外构件21：通过拉制过程或挤压过程制造由诸如不锈钢的刚性金属制成的薄管，然后将所述管切割成预定长度的部分。外构件21的整个长度是基于内部件22(22A、22B、22C)要提供多少活塞室以叠置的关系装载而确定的。外构件21的壁厚是考虑到对操作空气的抗压性而决定的，在本实施例中为0.5mm。

<基部和盖>

在克服压缩弹簧29A的弹性力而以叠置关系将内部件22A、22B、22C保持在外构件21内的同时，将基部25和盖26A连接到外构件21的两端，从而在外构件21内形成空间(间隙)。基部25和盖26A由诸如不锈钢和铝的刚性金属材料制成为圆柱形。基部25和盖26A分别与内部件22A、22C的闭合端接触，从而支承内部件22A、22C。

基部25设计成具有圆柱形，该圆柱形具有的最外的直径等于或大于外构件21的外径。基部25在中央形成有连接孔71，该连接孔71具有与适配器11的外螺纹表面(外螺纹)接合的内螺纹表面(内螺纹)。基部25在一个端面(图5中的上表面)上形成有与连接孔71同心的定位凹口72，用于定位内部件22A。具有压配余量的压配部分73以压配到外构件21的开口端内的方式沿周向设置在有定位凹口72的端面上。基部25还在外周上从压配部分73径向向内地形成有环形凹槽74。在该环形凹槽74中，外构件21的端部向内变形或弯曲以进行型锻。

盖26A设计成具有圆柱形状，该圆柱形状具有的最外的直径等于或大于外构件21的外径。盖26A形成有在盖26A的一个端面(图5的下表面)的中心上开口的圆柱形插入孔81。插入孔81以非接触的方式接收活塞24的活塞杆52。在盖26A的下表面内，环形安装凹槽82沿周向形成在插入孔81的周围，用于接收诸如由橡胶和树脂之类的弹性材料制成的O形环的密封构件37(参见图1)。安装凹槽82形成为面对内部件22C的环形凹槽62。具有压配余量的压配部分83以压配到外构件21的另一开口端内的方式设置在盖26A的下表面上。盖26A还在外周上从压配部分83径向向内地形成有环形凹槽84。在该环形凹槽84中，外构件21的端部向内变形或弯曲以进行型锻。这样的盖26A设有在另一端面(图5中的上表面)上开口且与插入孔81连续的空气供应和排出口85。

<气动阀的组装方式>

以实例的方式对组装具有以上部件或零件的气动阀1A的方式进行说明。

首先，将阀座8固定到本体4的安装孔7上，然后将隔膜9设置在安装孔7内。以向下保持隔膜9的外边缘的方式将保持器10插入到本体4的安装孔7内。芯杆13装配在保持器10内，然后将适配器11通过螺纹接合在本体4内从而固定在其中。这样，就完成了阀部分2。

致动器3A通过以下方式组装。密封构件32、33、34、35、36分别放置在活塞23的安装凹槽45、44、46内以及活塞24的安装凹槽53、54内。基部25的压配部分73压配在外构件21的开口端(下端)内。然后，按顺序将内部件22A、活塞23、内部件22B、活塞24、压缩弹簧29A以及内部件22C装载于外构件21内。此时，活塞23的活塞杆42插入到内部件22A的通孔61内，从而从基部25向下突出。通过将从内部件22C的通孔61向上突出的活塞杆52插入到插入孔81，并且在将密封部件37按压在内部件22C的环形凹槽62和盖26A的安装凹槽82之间的同时将压配部分83压配到外构件21的开口端内，从而将盖26A装配在外构件21的开口端(上端)内。在该阶段，内部件22A、22B、22C、活塞23、24以及压缩弹簧29A临时保持在外构件21中。然后，外构件21的两端沿着相应的凹槽74、84固定地型锻到基部25和盖26A上。

然后将致动器部分3A联接到阀部分2上。具体而言，通过螺纹固定到本体4上的适配器11被旋入到基部25的连接孔71上。此时，活塞23的从基部25向外突出的活塞杆42抵接在芯杆13上，从而通过芯杆13将作用在活塞23、24上的压缩弹簧29A的弹性力传递给隔膜9，以使隔膜9与阀座8接触。这样，就完全组装了气动阀。

<用于操作空气的通道构造>

以下将说明以上组装的气动阀内的用于操作空气的通道的构造。图6为示出了在图1所示的气动阀1A内的用于操作空气的通道结构的示意图。

空气供应和排出口85通过盖26A的插入孔81、活塞24的分支通道56和主通道55、以及活塞23的主通道47和分支通道48而与第一活塞室27的压力室27a连通。而且，空气供应和排出口85通过盖26A的插入孔81、分支通道56、主通道55、连通通道58以及活塞24的配合凹口57而与第二活塞室28的压力室28a连通。

如上所述，气动阀1A包括用于通过活塞23的通道47、48以及活塞24的通道55、56而将操作空气供应到压力室27a、28a/从压力室27a、28a排出操作空气的通道。

气动阀1A还包括如图6中的带点区域示出的引导通道31，从而提供第一和第二活塞室27、28的背压室27b、28b和适配器11的单个通气孔12之间的连通。

内部件22A、22B、22C形成在外周上形成的各个D切通道64与外构件21之间的空间。第一活塞室27的背压室27b通过内部件22A的切口65和内部件22B的引导凹槽63而与内部件22A的D切通道64限定的空间相连通。第二活塞室28的背压室28b通过内部件22B、22C的切口65而与内部件22B、22C的D切通道64限定的空间相连通。

在内部件22A的闭合端和基部25之间，通过内部件22A的环形凹槽62和引导凹槽63产生间隙。该间隙与在内部件22A、22B、22C与外构件21之间形成的空间连通，并且同时与适配器11的中央孔连通，该适配器11设有与该中央孔连通的通气孔12。

在气动阀1A中，如上所述，在内部件22A、22B、22C之间的空间、在内部件22A、22B、22C与外构件21之间的空间、以及在内部件22A与基部24之间的空间限定了引导通道31，该引导通道31用于提供在第一和第二活塞室27、28的背压室27b、28b和适配器11的通气孔12之间的连通。

<对气动阀的工作的说明>

以下将描述第一实施例的气动阀1A的操作。

气动阀1A通过用插入并紧固在本体4的安装孔14内的螺栓(未示出)而安装在安装板、半导体加工装置或其它装置上，如图2所示。气动阀1A通过利用与空气供应和排出口85连接的管(未示出)而连接到空气供应和排出控制装置(未示出)，用于相对于气动阀1A而控制操作空气的供应/排出。

在气动阀1A中，在没有操作空气供应到空气供应和排出口85时，活塞23、24被压缩弹簧29A的弹性力向下保持，从而通过芯杆13而使隔膜9与阀座8接触。因此，供应到主侧口5的控制流体被阻挡，从而不能经由阀座8而在副侧口6内流动。

在通过空气供应和排出口85将操作空气供应到气动阀1A内时，允许操作空气经由活塞24的分支通道56和主通道55以及活塞23的主通道47和分支通道48而在第一活塞室27的压力室27a内流动。同时允许操作空气经由活塞24的分支通道56和主通道55、连通通道58、以及配合凹口57而在压力室28a内流动。在压力室27a、28a的内压增加到超过压缩弹簧29A的弹性力时，活塞23、24沿着图中向上方向(与朝向阀座8相反的方向)平滑运动，同时将空气挤出背压室27b、28b，使空气进入引导通道31，以通过通气孔12排出。这样，活塞杆42运动离开芯杆13，从而消除了沿着阀座的方向施加在隔膜9上的压力。这样，就允许隔膜9在其自身反作用力的作用下运动离开阀座8。在此状态下，控制流体在被供应到主侧口5的时候，可以经由阀座8从主侧口5流向副侧口6。

然后，在通过空气供应和排出口85从压力室27a、28a排出操作空气、且压力室27a、28a的内压变得低于压缩弹簧29A的弹性力时，活塞23、24向下运动，使活塞杆42与芯杆13接触，从而通过芯杆13而朝向阀座对隔膜9施加压力。此时，通过通气孔12吸入的空气通过引导通道31而供应到背压室27b、28b，以有助于活塞23、24平滑向下运动。通过活塞23、24，隔膜9保持成与阀座8接触以阻断流动通道，从而阻止控制流体经由阀座8而流到副侧口6。

<操作和效果>

在第一实施例的气动阀1A中，缸19的功能包括：使活塞23、24滑动的功能；以及确保对操作空气等的抗压性的结构功能。具体而言，内部件22A、22B、22C用作执行前一功能的零件，而外构件21用作执行后一功能的零件(参见图1)。因此，为了构成第一和第二活塞室27、28，内部件22A、22B、22C趋于在结构上比外构件21复杂。根据第一实施例的气动阀1A，外构件21和内构件20(内部件22A、22B、22C)根据相应的预期用途而由不同的材料制成；例如，外构件21由高价材料制成，而内构件20由低价材料制成，这使得可以适当地利用材料，并降低其成本。

而且，在第一实施例的气动阀1A中，缸19构造成使得连接基部25和盖26以闭合其内装载有内部件22A、22B、22C的圆柱形外构件21的开口端(见图1)。这一结构能够消除将外构件21、基部25以及盖26A形成为杯形的加工需求。因此，外构件21、基部25以及盖26A就没有必须要切除的浪费部分。第一实施例的气动阀1A从而能实现加工成本和材料成本的降低。

在不像传统情形中那样设置额外分隔板(参见图31)的第一实施例的气动阀1A中，内部件22A、22B、22C相互叠置，从而使得一个内部件的开口端面对另一个内部件的开口端或闭合端，从而形成被呈叠置关系布置的内部件22A、22B、22C的闭合端分隔开的第一和第二活塞室27、28(参见图1)。活塞23、24布置成延伸穿过形成在内部件22A、22B、22C的闭合端壁内的相应通孔61，使得活塞23、24可分别在第一和第二活塞室27、28内滑动。构成内构件20的所述多个内部件22A、22B、22C的这一组合能提供第一和第二活塞室27、28。因此，根据第一实施例的气动阀1A，内部件22A、22B、22C可以是用来形成第一和第二活塞室27、28的共用零件。这使得可实现降低成本。

在第一实施例的气动阀1A中，内部件22A、22B、22C为通过注模制成的树脂模制零件，这需要较少的加工时间和较少的切削工作。而且，无需进行切削工作就可容易地提高活塞23、24沿其滑动的内表面的表面粗糙度，从而能进一步降低加工成本。另一方面，外构件21为通过拉制过程或挤压过程而简单形成的金属管。因此，能以低的成本加工内部件22A、22B、22C和外构件21。气动阀1A还布置成使得内部件22A、22B、22C装载在外构件21中，以增强内部件22A、22B、22C的强度。因此，内部件22A、22B、22C可设计成具有薄的周壁，以减小尺寸。根据第一实施例的气动阀1A，外构件21以及内部件22A、22B、22C可具有薄的周壁，这使得可减小缸19的尺寸，从而节约了内部件22A、22B、22C和外构件21的加工成本，使得总成本降低。

而且，在第一实施例的气动阀1A中，内部件22A、22B、22C由树脂制成，而支承内部件22A、22B、22C的外构件21、基部25以及盖26A由刚性金属制成。与缸完全由金属制成的传统气动阀1100(见图31)相比，这样的构造能实现重量的降低。更加具体而言，与气动阀1100(参见图31)除手操作机构1120之外的部分相比，第一实施例的气动阀1A(参见图1)能实现总重量降低10％。

在第一实施例的气动阀1A中，内部件22A、22B、22C插入在呈管形的外构件21内，该外构件21的两个端部都型锻在圆柱形基部25和盖26A上，从而支承内部件22A、22B、22C的周边。因此可容易地装配缸19。第一实施例的气动阀1A无需对基部25和盖26A进行切削工作，就可提供如传统气动阀1100(参见图31)中的中空部分，从而能够实现进一步的成本降低。外构件21可设计成较薄，只要其足以确保对操作空气的抗压性即可。因此，第一实施例的气动阀1A包括直径大于传统情形的活塞23、24，而没有改变传统气动阀1100(参见图31)的致动器部分1110的外径，从而能增加压缩弹簧29A的弹簧载荷以提高密封性能。因此，该气动阀1A能对更高压控制流体进行控制。

第一实施例的气动阀1A包括位于内部件22A、22B、22C和外构件21之间的引导通道31(参见图6)，以提供在第一和第二活塞室27、28的背压室27b、28b与单个通气孔12之间的连通。因此可使形成通气孔12的加工工作量最少。

而且，在第一实施例的气动阀1A中，活塞23、24是通过注模而由树脂制成的。这使得可降低用来生成活塞的切削工作的量，从而降低了成本，并降低了气动阀1A的总重量。

在第一实施例的气动阀1A中，用于从主通道47向第一活塞室27的压力室27a供应操作空气的分支通道48的截面是矩形(参见图3)。在尺寸减小的阀中，压力室27a在轴向方向的尺寸(高度)必须较小。如果分支通道48的截面为圆形，则通道截面的直径受到压力室27a的高度的限制，从而通道不能具有较大的截面面积。然而，在第一实施例的气动阀1A中，分支通道48能设计成具有水平宽度较宽的截面，以形成较大的截面面积，而不受压力室27a的高度的限制。在分支通道48在轴向方向上的竖直高度必须为1mm的情况下，分支通道48优选设计成具有竖直高度为1mm、水平宽度为2.5mm的矩形截面，这能提供比直径为1mm的圆形截面面积大约大三倍的截面面积。根据第一实施例的气动阀1A，可有效地通过分支通道48来相对于压力室27a供应和排出操作空气，以维持良好的响应性。在第一实施例的气动阀1A中，无需整个较长的活塞23和容积扩大了的压力室27a。

<第二实施例>

以下将描述根据本发明的气动阀的第二实施例。图7为第二实施例的气动阀1B的截面图。

第二实施例的气动阀1B在一些部件或零件上与第一实施例的气动阀1A不同。具体而言，常闭类型的致动器3A的外构件21和内部件22A、22B、22C与活塞23、24一起布置为上下倒置的取向，以构成常开式的致动器部分3B。因此，第二实施例的气动阀1B包括许多与第一实施例的气动阀1A相同的部件或零件。因此，以下描述将集中在与第一实施例的不同之处，而不重复相同的说明。在图中，相同的部件和零件被赋予相同的附图标记。

<总体结构>

气动阀1B包括致动器部分3B，在该致动器部分3B中，内部件22C、活塞24、内部件22B、活塞23以及内部件22A按照此顺序从下方开始叠置在外构件21内，而外构件21的上端和下端分别型锻在盖26A和基部25上。在气动阀1B中，作为“推压构件”实例的压缩弹簧29B以压缩形式设置在第二活塞室28的背压室28b内。该压缩弹簧29B仅需具有用来将活塞24和芯杆13分开的力，从而可选择为具有比第一实施例的压缩弹簧29A的弹性力小的弹性力。在上述气动阀1B中，活塞23、24被压缩弹簧29B的弹性力向上推压，从而将活塞杆52保持为与芯杆13分开。这样，隔膜9没有被压向阀座。

活塞23装载在缸19中，而活塞杆52具有连接有密封构件36的安装凹槽54，而活塞杆42具有没有连接有密封构件32的安装凹槽45。当将不带密封构件32的活塞杆42插入到盖26A的插入孔81内时，活塞23就在活塞杆42的外表面与插入孔81的内表面之间形成间隙，从而在空气供应和排出口85与第一活塞室27的压力室27a之间形成连通。

另一方面，活塞24放置成其中活塞杆52插入穿过基部25的连接孔71，从而使得活塞24可朝向和离开阀部分2运动。活塞24布置成使得阻塞物90被压配在主通道55内，从而密封地堵塞主通道55，该阻塞物90是诸如钢球和球形弹性构件的“堵塞构件”的实例。因此，盖26A的空气供应和排出口85从而被允许经由插入孔81、活塞23的分支通道48和主通道47、活塞24的连通通道58以及配合凹口57而与第二活塞室28的压力室28a连通。

类似地，在气动阀1B中，在内部件22A、22B、22C与外构件21之间通过形成在内部件22A、22B、22C的周边上的D切通道64而形成多个引导通道31，从而形成在第一和第二活塞室27、28的背压室27b、28b与通气孔12之间的连通。

<对气动阀的工作的说明>

以上气动阀1B布置成使得：在没有操作空气供应到空气供应和排出口85时，压缩弹簧29B的弹性力将活塞24和活塞23向上推压。因此，隔膜9没有被压向阀座，从而通过其自身的反作用力而与阀座8分开。在此状态下，当向主侧口5供应控制流体时，控制流体可经由阀座8而从主侧口5流向副侧口6。

另一方面，在向空气供应和排出口85供应操作空气时，操作空气被允许通过插入孔81在第一活塞27的压力室27a内流动，并同时通过插入孔81、活塞23的分支通道48和主通道47、以及活塞24的连通通道58和配合凹口57而流入第二活塞28的压力室28a，从而对压力室27a、28a进行增压。在压力室27a、28a的内压超过压缩弹簧29B的弹性力时，活塞23、24向下运动，同时经由引导通道31通过通气孔12将空气从背压室28b、27b排出。然后，活塞24的活塞杆52抵接芯杆13，从而朝向阀座8对隔膜9施加压力。在活塞23、24将隔膜9保持为与阀座8接触时，控制流体被阻挡，从而不能经由阀座8从主侧口5流向副侧口6。

在通过空气供应和排出口85将操作空气排出压力室27a、28a并且压力室27a、28a的内压降低到压缩弹簧29B的弹性力之下时，活塞23、24向上运动离开芯杆13。此时，经由引导通道31通过通气孔12将空气供应到背压室27b、28b，从而有助于活塞23、24平滑向上运动。没有被压向阀座的隔膜9在其自身的反作用力的作用下运动离开阀座。这使得供应到主侧口5的控制流体可经由阀座8而流向副侧口6。

<操作和效果>

根据第二实施例的气动阀1B，内部件22A、22B、22C装载在外构件21的中空部分中，以形成第一和第二活塞室27、28，从而构成双壁结构的缸19(参见图7)。这使得如第一实施例的气动阀1A的情况下那样实现了降低成本。

第二实施例的气动阀1B适于通过活塞23、24在操作空气的作用下在缸19内的运动而向阀部分2施加驱动力。通过改变在常开阀的第一实施例的阀1A中的部件和零件的取向，而将阀1B构造成常闭结构。具体而言，在内构件20(内部件22A、22B、22C)以及活塞23、24将被装载在外构件21的中空部分内，从而使得活塞杆42、52沿着彼此相反的方向相对于活塞部分41、51突出时，它们沿着与常开阀的第一实施例轴向相反的方向插入。

换言之，活塞23、24布置在内部件22A、22B、22C之间，并容纳在缸19内，以便在如图1所示的常闭构造中经由气动阀1A内的活塞杆42而向阀部分2施加驱动力，并在如图7所示的常开构造中经由气动阀1B内的活塞杆52而向阀部分2施加驱动力。气动阀1B采用为气动阀1A所共有的活塞23、24和内构件20(内部件22A、22B、22C)。这使得可在常闭式(1A)和常开式(1B)之间容易地改变阀的构造。因此，无需针对诸如传统气动阀1100(参见图31)的常开式贮备任何专门的基部、盖、活塞，或者针对常闭式对它们进行贮备。因此，根据第二实施例的气动阀1B，诸如活塞23、24的阀零件可在常开构造和常闭构造之间共用，从而实现了成本的降低。

而且，在第二实施例的气动阀1B中，使用用于常开构造的压缩弹簧29B来替代用于常闭构造的压缩弹簧29A(参见图1和图7)，这两个压缩弹簧在弹性性质方面不同。因此，常开构造以及常闭构造能具有几乎等效的阀闭合力，从而在任一情况下都有均匀的载荷作用在阀部分2上。

在第二实施例的气动阀1B中，活塞23形成有轴向延伸的主通道47以及垂直于主通道47延伸的分支通道48，而活塞24形成有轴向延伸的主通道55以及垂直于主通道55延伸的分支通道56，阻塞物90配合在该主通道55中以阻挡流向分支通道56。常开式的气动阀1B从而能包括与常闭式的气动阀1A中的流动通道不同的、用于向压力室27a、28a供应操作空气的流动通道(参见图1和图7)。根据上述第二实施例的气动阀1B，可通过仅利用在与气动阀1A中的取向相反的取向上进行放置的活塞23、24内的阻塞物90而改变内通道的构造。因此，活塞23、24可以是共用部件，以降低加工成本和维护成本，从而降低气动阀的总成本，同时能在常闭构造和常开构造中将操作空气供应到压力室27a、28a。

在常开式的第二实施例的气动阀1B中，密封构件36仅仅连接到活塞杆52上，而密封构件32没有连接到活塞杆42上，如图7所示，这与其中如图1所示密封构件32、36分别连接到活塞杆42、52上的常闭式的气动阀1A不同。通过简单地相对于活塞杆42连接或拆卸密封构件32，能通过倒置同样的活塞23、24的取向而在常闭构造和常开构造中使用它们。因此，能降低加工和维护活塞23、24的成本。

[第三实施例]

以下将参照附图描述根据本发明的气动阀的第三实施例。图8为第三实施例的气动阀1C的剖面图，其包括设有阀开闭检测传感器91的盖26B。图9为图8的气动阀1C的平面图。

第三实施例的气动阀1C与第一实施例的气动阀1A的不同之处在于，活塞23、24固定地设有作为“抗磨损部件”实例的金属部件105、106，并且选择性地采用盖26B、26C来改变或添加功能。以下描述因而将集中在与第一实施例的不同之处，而不重复相同的说明。在图中，相同的部件和零件被赋予相同的附图标记。

<总体结构>

如图8所示，气动阀1C具有将阀部分2联接到致动器部分3上的外形。容纳内部件22A、22B、22C、活塞23、24、以及压缩弹簧29A的外构件21的上开口端和下开口端型锻在基部25和盖26B上。

盖26B的外径等于盖26A的外径。外构件21的上开口端可旋转地型锻在盖26B上。盖26B的端面(图8中的下表面)形成有绕着插入孔81的开口端的圆柱形凹口101。空气供应和排出口85形成为在盖26B的另一端面(图8中的上表面)上敞开，并从插入孔81径向向外偏离。空气供应和排出口85通过旁通通道102而与圆柱形凹口101连通。而且，作为“安装部分”实例的连接孔103形成为在盖26B的上表面上敞开，并且以相互不对准的关系与插入孔81部分地重叠。连接孔103形成有内螺纹(阴螺纹)，在该内螺纹内通过螺纹接合阀开闭检测传感器91。该传感器91旋入并固定在连接孔103内，而传感器部分突入到插入孔81内。

在气动阀1C中，活塞23的活塞杆42以及活塞24的活塞杆52在各自的远端固定地连接有金属部件105和106。这些金属部件105、106由诸如不锈钢和黄铜的具有高刚度和强度的磁化金属制成。金属部件105、106通过诸如压配、夹物模压、结合和焊接之类的合适技术固定到树脂活塞杆42、52。

<气动阀的安装>

气动阀1C通过插入在安装孔14内的螺栓(未示出)而安装在安装板、半导体加工装置或其它装置上。空气供应和排出管从上方连接到气动阀1C的空气供应和排出口85上。如果空气供应和排出口85与空气供应和排出管不对准，则连接工作要花费相当多的时间。然而，气动阀1C的盖26B可旋转地型锻在外构件21上。因此，即使空气供应和排出口85与空气供应和排出管不对准，在将气动阀1C安装在安装板等上之后，也仅仅只需要转动盖26B以对空气供应和排出口85的位置进行调节。气动阀1C通过阀开闭检测传感器91的向上延伸的线而连接到未示出的外部控制装置。

<对气动阀的工作的说明>

气动阀1C布置成使得：在没有操作空气供应到空气供应和排出口85时，压缩弹簧29A的弹性力将活塞23、24向下推压。因此，通过芯杆13将隔膜9向下按压成与阀座8接触。

在这之后，将操作空气供应到空气供应和排出口85，操作空气可经由旁通通道102、圆柱形凹口101、活塞24的分支通道56和主通道55、活塞23的主通道47和分支通道48而在压力室27a内流动，并经由活塞24的主通道55、连通通道58、以及配合凹口57在压力室28a内流动。当压力室27a、28a的内压超过压缩弹簧29A的弹性力时，活塞23、24向上运动，从而去除了通过芯杆13在朝向阀座的方向上施加在隔膜9上的压力，从而隔膜9通过其自身的反作用力而运动离开阀座8。在此状态下，当向主侧口5供应控制流体时，控制流体可经由阀座8而从主侧口5流向副侧口6。

然后，在通过空气供应和排出口85从压力室27a、28a排出操作空气时，活塞23、24在压缩弹簧29A的弹性力的作用下向下运动，从而使活塞杆42与芯杆13接触，通过芯杆13朝向阀座8施加压力到隔膜9上。通过该力，隔膜9被按压在阀座8上，从而阻挡供应至主侧口5的控制流体，使其不能经由阀座8在副侧口6内流动。

在按照以上方式操作以打开和闭合的气动阀1C中，通过阀开闭检测传感器91而检测开闭状态。具体而言，在活塞23、24向上运动，从而将气动阀1C置于打开状态时，活塞24的活塞杆52的金属部件106运动靠近阀开闭检测传感器91。在检测到金属部件106时，传感器91就确定气动阀1C处于打开状态，并将表示阀打开状态的检测信号发送到未示出的外部控制装置。另一方面，在活塞23、24向下运动从而将气动阀1C置于闭合状态时，金属部件106运动离开阀开闭检测传感器91。在传感器91没有检测到金属部件106时，传感器91就确定气动阀1C处于闭合状态，并随之将表示阀闭合状态的检测信号发送至未示出的外部控制装置。

<功能改变>

阀开闭检测传感器91被可拆卸地连接到盖26B的连接孔103上。因此，对将要连接到连接孔103上的装置进行更换就能容易地改变气动阀1C中可提供的功能。

图10为图8的气动阀1C的剖面图，其包括连接有行程调节钮92的盖26B。图11为图10的气动阀1C的平面图。

图10和图11中所示的气动阀1C布置成使得作为“阀打开调节机构”的实例的行程调节钮92通过螺纹接合在盖26B的连接孔103内。通过调节行程调节钮92的旋转量(角度)，调节钮92突入到插入孔81内的下端部分的位置(距离)。在气动阀1C中，活塞23、24可运动，直到活塞杆52与行程调节钮92接触，由此来控制隔膜9在运动离开阀座8时的量(行程)。此时，活塞杆52的远端抵接行程调节钮92。然而，由于连接到活塞杆52的远端处的金属部件106，从而对钮92的这一抵接将不会引起活塞杆52的磨损或变形。应指出的是，如图11所示，可在盖26B的行程调节钮92周围设置刻度尺，这使得可便于流量的控制。

图12为图8的气动阀1C处于阀闭合状态下的剖面图，其包括连接有开闭指示器的盖26B。图13为示出了图12的气动阀的阀打开状态的视图。

在图12和图13所示的气动阀1C中，开闭指示器93通过螺纹接合在盖26B的连接孔103内。指示器93包括可运动成突出到外侧(向上)的杆94，该杆94在螺旋弹簧95的作用下被朝向活塞24的活塞杆52或金属部件106推压。根据该气动阀1C，活塞23、24的向上运动使得杆94克服螺旋弹簧95的弹性力而从指示器93向上突出，如图13所示。活塞23、24的向下运动使得杆94可以在螺旋弹簧95的弹性力作用下向下运动，如图12所示。杆94从指示器93的该突出量(长度)使得使用者可确认阀的打开或闭合状态。在此情况下，由于连接到活塞杆52上的金属部分106，从而活塞杆52不可能被杆94磨损。

图14为图9的气动阀1C的剖面图，其包括连接有快速接头96的另一盖26C，而不是盖26B。

在图14所示的气动阀1C中，外构件21型锻在连接有快速接头96的盖26C上。盖26C在径向向外偏离插入孔81的位置处形成有空气供应和排出口85，以接受该快速接头96。空气供应和排出口85通过旁通通道102而与圆柱形凹口101连通。该气动阀1C使得可通过一触式连接将空气供应和排出管连接到快速接头96上，从而便于装管。

<操作和效果>

如上所述，在第三实施例的气动阀1C中，金属部件105连接到活塞23的活塞杆42的远端(参见图8)，从而提高了活塞杆42的抗磨损性和强度。这能防止活塞23劣化，即使是在活塞杆42抵接芯杆13从而将驱动力传递到隔膜9的位置处也是如此。在气动阀1C中，活塞杆42没有被磨损或损害，从而活塞23、24的用于操作阀部分2的行程不可能变化，从而提供了稳定的流量性质。

根据第三实施例的气动阀1C，外构件21型锻在基部25和盖26B或盖26C上，从而基部25和盖26B或26C可旋转。因此，不必向基部25和盖26B、26C添加任何旋转机构。这有助于降低气动阀1C的总高度。而且，外构件21无需进行切削工作来形成螺丝。这有助于降低成本。

在第三实施例的气动阀1C中，连接有诸如阀开闭检测传感器91、行程调节钮92以及开闭指示器93的各种流体控制部件中的一个流体控制部件的盖26B或26C具有与第一实施例的仅包括空气供应和排出口85的盖26A的外形相同的外形(参见图1、8、10、12至14)。因此，对将要连接到外构件21上的盖26A、26B、26C进行简单更换，就可任意构造具有诸如阀开闭检测功能和指示器功能之类的预定功能的气动阀。因此，除了盖26B和26C之外，第三实施例的气动阀1C能使用与气动阀1A共同的部件和零件，并且以较低成本选择性地具有适当功能。

与传统气动阀1100(参见图31)相比，以上效果是非常显著的。具体而言，在传统气动阀1100(参见图31)提供阀开闭检测功能时，盖1112本身必须用具有阀开闭检测传感器的另一盖替代。这一盖必须具有用于活塞室1114的中空部分，该中空部分加工起来成本高，而且还引起浪费材料。另一方面，第三实施例的气动阀1C中，每个盖26B、26C具有形成有空气供应和排出口85和连接孔103的简单圆柱形形状。该构造需要较少的切削工作，从而降低了切削工作中对材料的浪费消耗(参见图8、10、12至14)。因此，第三实施例的气动阀1C能与气动阀1A共用外构件21、内构件20以及其它部件，从而能通过仅仅用能以较低成本制造的盖26B或26C替换26A而改变功能。因此，根据第三实施例的气动阀1C，能够以比传统气动阀1100(参见图31)低的成本来生产改变功能所需的部件。应指出的是，第三实施例的各盖26B、26C比传统盖1112(参见图31)小，从而可贮备在任何地方。

在第三实施例的气动阀1C中，盖26B的连接孔103能通过螺纹容纳阀开闭检测传感器91、行程调节钮92和开闭指示器93(参见图8、图10、图12)中的任何一个。这使得使用者可选择性地连接/拆卸阀开闭检测传感器91、行程调节钮92以及开闭指示器93，以按照需要改变功能。

在第三实施例的气动阀1C中，每个盖26B、26C设有空气供应和排出口85，空气供应和排出管从上方连接到该空气供应和排出口85上(参见图8、图10、图12至图14)。无需考虑空气供应和排出管与周围部件的干涉。因此，能提高安装气动阀1C的设计的自由度。气动阀1C在周边上不需要接头管，从而节省了气动阀1C的安装空间，从而可以以紧密隔开的关系放置多个气动阀1C。

[第四实施例]

以下将参照附图描述根据本发明的气动阀的第四实施例。图15为第四实施例的气动阀1D的剖面图，示出了仅仅形成有空气供应和排出口85的盖26D。图16为图15的气动阀1D的平面图。

第四实施例的气动阀1D与第三实施例的气动阀1C的不同之处在于，盖26D由两个单独部件构成。因此，以下描述将集中在与第三实施例的不同之处，而不重复相同的说明。在图中，和第三实施例中的部件和零件相同的部件和零件被赋予相同的附图标记。

如图15所示，气动阀1D包括由作为“第一板”的实例的固定板111和作为“第二板”的实例的可选板112A构成的盖26D，这两块板111和112A通过如图16所示从上方插入的两个螺栓113、113而相互固定。

固定板111形成有圆柱形插入孔81，该圆柱形插入孔81在其开口端附近设有圆柱形凹口101。固定板111还形成有延伸穿过固定板111从而与圆柱形凹口101相连续的旁通通道102。用于接收密封构件37的环形安装凹槽82以环绕插入孔81、圆柱形凹口101以及旁通通道102的方式形成在固定板111的端面(下端面)内。固定板111还设有第一连接孔115，该第一连接孔115以彼此不对准的关系与插入孔81部分地重叠。插入孔81在其内表面上形成有用于接收密封构件38的环形安装凹槽114，从而在活塞24的活塞杆52与插入孔81的内表面之间形成密封闭合的空间。固定板111还设有压配部分83和型锻凹槽84。

另一方面，可选板112A设有与固定板111的旁通通道102对准的空气供应和排出口85。可选板112A形成有安装凹槽117，用于在空气供应和排出口85的开口端周围接收密封构件39。

在以上气动阀1D中，外构件21型锻在固定板111上。可选板112A通过螺栓113、113而固定到固定板111上，从而覆盖第一连接孔115。因此，如图15所示包括可选板112A的盖26D仅具有通过空气供应和排出口85供应和排出操作空气的功能。

在第四实施例的气动阀1D中，可选板112A通过螺栓113、113而可拆卸地固定到固定板。这一构造使得可通过用另一可选板112B或112C替换可选板112A而改变功能。

图17为图15的气动阀1D的剖面图，其包括替代可选板112A的可选板112B，该可选板112B设有阀开闭检测传感器91。

如图17和图18所示，气动阀1D布置成使得可选板112B通过螺栓113、113固定到固定板111。可选板112B包括空气供应和排出口85，该空气供应和排出口85位于偏离中心的位置，从而与固定板111的旁通通道102对准。可选板112B还形成有第二连接孔116，该第二连接孔116位于偏离中心的位置，从而与第一连接孔115对准。第二连接孔116具有内螺纹表面(阴螺纹)，阀开闭检测传感器91可以通过螺纹接合在该内螺纹表面中。这样构造成的气动阀1D能以这样一种简单的方式提供阀开闭检测功能，该方式即，拆卸螺栓113、113并用可选板112B替换可选板112A。

图19为图17的气动阀1D的剖面图，其中连接有行程调节钮。图20为图17的气动阀1D的剖面图，其中连接有开闭指示器93。

在图17的气动阀1D中，阀开闭检测传感器91可拆卸地接合在第二连接孔116中。因此，在行程调节钮92而不是传感器91如图19所示通过螺纹接合在第二连接孔116中时，气动阀1D能提供行程调节机制。在开闭指示器93如图20所示通过螺纹接合在第二连接孔116中时，气动阀1D能提供指示器功能，该指示器功能允许使用者从外部在视觉上观察到阀的开闭状态。

图21为图15的气动阀的剖面图，其包括替代可选板112A的可选板112C的盖26D，该可选板112C连接有快速接头96。

可选板112C设有深度小于可选板112A的空气供应和排出口85，从而形成台肩，快速接头96抵接该台肩从而被设置在口85中。图21的包括可选板112C的气动阀1D使得可以通过一触式连接将空气供应和排出管连接到空气供应和排出口85。

<操作和效果>

在其中通过利用操作空气使活塞在缸19中滑动从而向阀部分2施加驱动力的第四实施例的气动阀1D中，闭合缸19的上端的盖26D由通过螺栓113、113而相互可拆卸地连接(参见图15、17、19至21)的单独部件(固定板111和可选板112A、112B或112C)构成。在作为单独部件中的一个单独部件的可选板112A、112B或112C中，连接有诸如快速接头96、阀开闭检测传感器91、行程调节钮92、以及开闭指示器93的预定流体控制构件(参见图15、17、19至21)。因此，根据第四实施例的气动阀1D，在固定板111保持固定在外构件21上的同时，可以相互更换可选板112A、112B、112C，以添加或改变功能。而且，在第四实施例的气动阀1D中，还能共用固定板111，从而实现进一步的成本降低。

具体地，在以上第三实施例的气动阀1C中，在实际使用的地点，在气动阀1D组装后，连接有快速接头96的盖26C(参见图21)以及连接有阀开闭检测传感器91或其它部件的盖26B(参见图17、19、20)不能互相更换。通过简单的更换可选板112B、112C，即使在实际使用的地点，也能将第四实施例的气动阀1D容易地构造成利用快速接头96的结构和利用阀开闭检测传感器91等的结构中的一个结构。

而且，在气动阀1D中，采用可选板112B来选择性地将阀开闭检测传感器91、行程调节钮92或开闭指示器93连接到第二连接孔116(参见图17、19、20)。阀开闭检测传感器91、行程调节钮92或开闭指示器93需要用理想的一个装置加以替换，以改变功能。因此，可选板112B不再需要用另一个加以替换。

在第四实施例的气动阀1D中，从上方紧固螺栓113、113，以将可选板112A、112B或112C固定到固定板111(参见图16、18)。这使得即使在将气动阀1D结合到加工线上时，也容易促进可选板112A、112B、112C的更换工作。

应指出的是，本发明不限于以上实施例，而且在不偏离本发明的实质性特征的情况下，可以以其它特定的方式实施。

(1)例如，以上实施例描述了两层气动阀1A。作为可选方案，本发明可构造为如图22所示的三层气动阀1E，其中形状相同的四个内部件22A、22B、22C、22D叠置并固定在外构件21内，从而形成三个活塞室27、28、121。在此情形下，突出活塞122插设在活塞23和24之间。该活塞122在内部形成有主通道123、位于主通道123的开口端的周围的配合凹口124、以及在配合凹口124的内周表面内的连通通道125。这一构造使得活塞室121的压力室121a和空气供应和排出口85之间可连通。应指出的是，可改变插设在活塞23和24之间的活塞122的数量，来构造四层或更多层的多层气动阀。

作为另一可选方案，本发明可构造成如图23所示的单层气动阀1F，其中两个形状相同的内部件22B、22C叠置并固定在外构件21内，从而形成单个活塞室28。在此情形下，在活塞126内形成两个分支通道128、129，以通过主通道127而相互连通。这一结构使得空气供应和排出口85与活塞室28的压力室28a之间可通过分支通道128、主通道127以及分支通道129连通。

如在以上气动阀1E、1F中所示，能通过简单地改变共用内部件22A、22B...的数量而预期地设置单层或多层气动阀。也可采用共用部件，从而降低成本。

作为另一可选方案，本发明可构造成如图24所示的气动阀1G，其中采用压缩弹簧29B来替代图23所示的压缩弹簧29A，取消了密封构件32，将阻塞物90配合在活塞126的主通道127内，并将内部件22B、22C装载在外构件21内，使得内部件22B、22C和活塞126以与图23中的取向轴向相反的取向进行布置。这样，能将常闭阀转换为常开阀。而且在本实例中，从常闭阀转换为常开阀以及从常开阀转换为常闭阀的阀构造中，可共用除了压缩弹簧29A、29B和密封构件32之外的部件，从而实现了降低成本。

还可通过去除密封构件32、用压缩弹簧29B替换压缩弹簧29A、并将阻塞物90配合在活塞24的主通道55中以及将活塞23、24、122与内部件22A、22B、22C、22D一起以整体相反的取向装载在外构件21内，将图22所示的气动阀1E从常闭阀转换为常开阀。

(2)在以上实施例中，每个内部件22A、22B、22C都在外周上形成有D切通道64，从而在每个内部件22A、22B、22C和外构件21之间形成引导通道31。作为D切通道64的可选方案，具有矩形截面的多个引导凹槽131可形成在每个内部件22A、22B、22C的外周上，如图25所示。在此情形下，引导通道31形成在每个内部件22A、22B、22C的引导凹槽131和外构件21的内表面之间。作为一种可选方案，可在外构件21的内表面内形成引导凹槽132，作为每个内部件22A、22B、22C的外周上的D切通道64的替代，如图26所示，从而形成每个内部件22A、22B...与外构件21之间的引导通道31。

引导凹槽132能在用于外构件21的拉制或挤压过程的同时形成。因此，引导凹槽132的加工不昂贵。而且，另一可选方案是在每个内部件22A、22B、22C内形成引导凹槽131，并还在外构件21内形成引导凹槽132。

(3)在以上实施例中，例如，外构件21的两端分别压配并型锻在基部25和盖26A内。

作为对该构造的可选方案，可采用图27所示的气动阀1H，在该气动阀中，外构件21的两端如在图27中的部分P处所示分别压配然后焊接在基部25和盖26A上。在该构造中，基部25和盖26A能紧密地固定到外构件21上，从而可靠防止流体泄漏。

作为另一可选方案，可采用图28所示的气动阀1I，在该气动阀中，基部25和盖26E没有设置型锻凹槽74和84，外构件21的两端仅仅压配或结合在基部25和盖26E上，或者压配部分通过粘合剂等结合从而将外构件21固定到基部25和盖26E上。这一构造能取消形成型锻凹槽74、84所需的加工工作。

作为另一可选方案，可采用图29所示的气动阀1J，在该气动阀中，基部135和盖136分别形成有外螺纹表面(阳螺纹)，而外构件137的两个开口端形成有内螺纹表面(阴螺纹)，如图29的部分P2所示，从而外构件137的两端通过螺纹与基部135和盖136接合。这一构造需要加工螺纹部分，从而导致成本增加，但是因为外构件137的两端不是压配在基部135和盖136上，从而使得可以容易地从外构件137拆卸基部135和盖136。因此，能重复使用这些基部135、盖136以及外构件137。

(4)在以上实施例中，所有的内部件22A、22B、22C以及活塞23、24为树脂模制部件，但是它们可以是能以较少的切削工作从而以较低成本制造的铝模铸模制部件、失蜡模制部件以及其它的模制部件。在要采用气动阀1A、1B、1C或1D来控制高温控制流体或要对其进行加热时，整个阀的温度可超过80℃。在这一情形下，树脂模制部件不适于内部件22A、22B、22C和活塞23、24。因此，内部件22A、22B、22C以及活塞23、24可制成为诸如铝模铸模制部件或者失蜡模制部件的金属部件，从而使得即使在诸如整个阀的温度可能超过例如80℃的温度上限的情况下也能使用气动阀1A、1B、1C或1D。

(5)在以上实施例中，内部件22A、22B、22C的形状相同，但是它们可根据在外构件21内的相应安装位置而设计成具有不同的形状。具体而言，内部件22B可设计成具有厚的闭合端壁，从而用作分隔第一和第二活塞室27、28的分隔板。另一方面，闭合端壁由基部25和盖26A、26B或26C支承从而提高强度的内部件22A、22C可设计成具有薄的闭合端壁。可根据各自的预期用途而改变内部件22A、22B、22C的形状，这样能避免浪费用于内部件22A、22B、22C的材料消耗。而且，因为如上所述内部件22A、22B、22C的不需要部分较薄，从而阀的尺寸能减小、重量能减轻。

(6)在以上实施例中，外构件21为金属管，但是可以为树脂模制部件。在此情形下，外构件21形成有较大壁厚，用于确保抗压性，这趋向于增大阀的尺寸。然而，可通过注模容易地生成这样的外构件21，从而例如有助于降低成本。这还能有助于减轻重量。

(7)在以上实施例中，分支通道48以及56形成为具有矩形截面。分支通道仅需具有这样的截面，即，该截面在与分支通道交叉(垂直)的方向上的宽度大于在轴向方向上的高度，从而确保足够的通道截面。每个分支通道48、56的截面可具有水平长椭圆形，或者由沿着活塞杆的直径方向以部分叠加的关系组合的多个圆形成的形状。

(8)在以上第三和第四实施例中，活塞23和24分别设有金属部分105和106(参见图8、17以及其它图)。作为可选方案，金属部件可仅连接到任何一个活塞23、24的与芯杆13抵接的端部，只要活塞23、24不与其它部件接触即可。

(9)在以上实施例中，气动阀1A、1B、1C、1D具有柱状外形，但是它们可具有多边形外形。对这种多边形形状的情况而言，外构件21可设计成具有多边形外表面和用于接收内部件22的圆柱状内表面，或者如果内部件22具有多边形外表面时外构件21可设计成具有多边形外表面和内表面。在任一情况下，外构件21具有管形，从而能通过将拉制或挤压过程制成的多边形管切成为预定长度，而容易地生成外构件21。

(10)在以上实施例中，通过芯杆13而将致动器部分3A、3B或3C的驱动力传递至隔膜9。作为可选方案，隔膜9可放置成与活塞23或24的端部直接接触，而不要插入芯杆13，从而直接将驱动力传递到隔膜9。

在以上实施例中，隔膜9为膜形，但是可采用构造不同于隔膜9的另一隔膜。例如，可采用包括主体和从主体径向延伸的网膜部分的隔膜。在此情形下，活塞23或24可在没有芯杆的情况下联接到隔膜的主体上。

(11)在以上实施例中，气动阀1A至1D构造为双向阀，用于选择性地允许和中断主侧口5和副侧口6之间的连通。作为可选方案，在以上实施例中描述的致动器3A、3B和3C的构造可应用于诸如三向阀的多向阀中。在以上实施例中的气动阀1A至1D为隔膜阀，但是可以为提升阀。

Claims (4)

1.一种气动阀，包括：活塞，所述活塞具有包括第一活塞杆、第二活塞杆以及活塞部分的活塞组件；缸，在该缸中允许所述活塞在操作空气的作用下滑动；和阀部分，该阀部分将由所述活塞的滑动运动而被驱动，其中

所述缸包括：

外构件，该外构件具有中空部分；和

内构件，该内构件以叠置的关系装载在外构件的中空部分中，从而限定第一活塞室和第二活塞室，在该第一活塞室和第二活塞室中允许所述活塞滑动，并且作为第一推压构件的压缩弹簧以压缩的形式设置在所述第二活塞室的背压室内，其中

所述第一活塞杆和所述第二活塞杆相对于活塞部分沿彼此相反的方向布置，

所述气动阀适于选择性地构造成为常闭构造和常开构造中的一种构造，并且

通过沿着轴向相反的方向安装所述内构件来将所述活塞布置在相反的方向上，使得在所述常闭构造中所述第一活塞杆可朝向所述阀部分和离开所述阀部分运动，而且在所述常开构造中所述第二活塞杆可朝向所述阀部分和离开所述阀部分运动。

2.根据权利要求1所述的气动阀，其中

所述活塞组件还包括：

第一分支通道，该第一分支通道形成在所述第一活塞杆中，以在与所述第一活塞杆的中心轴线垂直的方向上延伸；

第二分支通道，该第二分支通道形成在所述第二活塞杆中，以在与所述第二活塞杆的中心轴线垂直的方向上延伸；

旁通通道，该旁通通道形成在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆中，以在所述第一活塞杆和所述第二活塞杆的中心轴线的方向上延伸，从而提供在所述第一分支通道和所述第二分支通道之间的连通；以及

阻挡构件，该阻挡构件在所述常开构造中放置在所述旁通通道中，以阻挡在所述第一分支通道和所述第二分支通道之间的流动。

3.根据权利要求1所述的气动阀，其中

所述活塞组件布置成使得在所述气动阀处于所述常闭构造时，密封构件连接到所述第一活塞杆和所述第二活塞杆中的每个活塞杆上，而在所述气动阀处于所述常开构造中时，所述密封构件连接到所述第二活塞杆上，但是没有密封构件连接到所述第一活塞杆上。

4.根据权利要求1所述的气动阀，所述气动阀还包括第二推压构件，其中在所述气动阀处于所述常闭构造时所述第一推压构件安装在所述缸中，并且在所述气动阀处于所述常开构造时所述第二推压构件安装在所述缸中，所述第一推压构件的推压力大于所述第二推压构件的推压力。

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