CN101189432A - 容量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明的容量控制阀利用阀杆使阀部与阀座分离、接触，从而对压力流体的流量进行控制，包括：第一阀杆，该第一阀杆具有阀部并在外周设有第一周面；以及阀壳，该阀壳包括：具有与阀部分离、接触的阀座并具有供压力流体流入的第一通路的第一阀室；以及可与第一阀杆的第一周面自由移动地嵌合的贯穿孔，在阀壳的贯穿孔中具有第一锥面，该第一锥面沿轴向离开第一阀室越远就越发散。

Description

容量控制阀

技术领域

本发明涉及一种可减小阀杆动作时的滑动阻抗的容量控制阀。更具体而言，涉及可防止工作流体所含的微粉末附着到设在阀壳上的贯穿孔与阀杆之间而导致阀杆动作不良的容量控制阀。

背景技术

例如，容量控制阀通过开闭阀来控制在容量型压缩机内动作的控制流体和被供给的输出流体。在容量型压缩机内部动作时，在该输出流体中会混入因磨损而产生的铁粉或铝粉。此外，由于在容量型压缩机中使用的水玻璃也含有硅粉末，因此在动作中也会混入输出流体中。由于这种粉末的直径在10微米左右，因此会附着在滑动面之间。因此，粉末会附着在容量控制阀的阀杆的滑动面之间而导致动作时发生问题，因而急待改善。另一方面，有一种为了在流体流入容量控制阀之前的阶段收集这些粉末而设置过滤器的方法，但若设置过滤器，则过滤器马上便会堵塞，从而导致容量控制阀的性能下降。由于过滤器堵塞会使控制流体的配管中的压力上升，因此很难控制容量控制阀。总之，在容量控制阀内，阀杆的动作会因工作流体所含的微粉末而变差，因此改善这种问题便成了重要课题。

下面具体地进行详细说明。作为本发明的相关技术，已知有一种可变容量型压缩机用的容量控制阀。作为这种容量控制阀，例如有下述的专利文献1或专利文献2。该容量控制阀在动作的阀杆上设有阀芯。该阀杆与螺线管部的螺线管杆连结而动作，从而打开或关闭阀。阀杆在动作时由设在阀壳上的嵌合面来引导。

下面说明上述相关技术。图5的容量控制阀100与下述的专利文献1和专利文献2各自的图1所公开的容量控制阀类似。该容量控制阀100包括阀本体110、压敏装置120以及螺线管部130。在构成阀本体110外形的阀壳111上设有轴向贯穿的贯穿孔。在该贯穿孔中设有引导孔面111A和阀室115。输出孔103从侧部贯穿阀室115。控制流体用的控制孔104从侧部贯穿引导孔面111A。在阀壳11的引导孔面111A的图示下部设有与贯穿孔连通的压敏室122。在阀壳111的侧部设有与压敏室122连通的吸入孔105。

在压敏室122内设有压敏装置120。该压敏装置120根据从吸入孔105流入压敏室122内的流体的吸入压力Ps而伸缩。该压敏装置120与阀杆108连结。

在阀本体110的图示上部设有螺线管部130。在螺线管部130设有固定铁芯(也称作固定芯)131和可动铁芯(也称作可动芯)133。在该固定铁芯131和可动铁芯133的外周设有电磁线圈。固定铁芯131和可动铁芯133因流经该电磁线圈的电流所产生的磁场而相互吸附。与可动铁芯133连结的螺线管杆133A与阀杆108连结。与阀杆108的第一滑杆106可自由移动地嵌合的杆用引导孔131A设在固定铁芯131上。

在该阀杆108上，在第一滑杆106上设有阀部102。在阀杆108的阀部102的图示下部设有直径形成得比第一滑杆106的直径小的连结杆。在该连结杆与引导孔面111A之间形成有流通路116。在阀部102开阀时，输出孔103与控制孔104经由该流通路116连通。在阀部102关阀时，输出孔103与控制孔104的连通被遮断。在阀杆108的压敏装置120侧形成有第二滑杆107。该第二滑杆107的外周面107A与引导孔面111A可自由移动地嵌合。第二滑杆107与引导孔面111A嵌合而遮断吸入孔105与控制孔104的连通。第一滑杆106和第二滑杆107在杆用引导孔131A和引导孔面111A的微小间隙的引导下，阀部102与阀座紧密接触。

在这样构成的容量控制阀100中，图4是用于说明图5中的问题的放大图。在从输出孔103流入或流出的输出流体F中含有铁粉、铝粉、硅粉。该粉末为10微米至20微米的微粉末。因此，如图4所示，微粉末P会附着在第一滑杆106与杆用引导孔131A间的嵌合空间内。一旦第一滑杆106和第二滑杆107相对于轴线倾斜，微粉末P的图示上部的嵌合空间的尺寸便会变窄。因此，即使输出压力Pd的输出流体F向上方流动，微粉末P也会被夹在第一滑杆106与杆用引导孔131A间的嵌合空间内而积累。当阀杆108动作时，阀杆108会因陷入第一阀杆106与杆用引导孔131A间的嵌合空间内的微粉末P而无法按设定那样动作。因此，容量控制阀100很难按设定那样对控制流体进行控制。

专利文献1：日本专利特开2001-248751号公报(图1)。

专利文献2：日本专利特开2002-31052号公报(图1)。

发明的公开

发明所要解决的技术问题

鉴于上述问题，本发明所要解决的技术问题在于防止容量控制阀的阀杆在动作时与微粉末摩擦而导致动作滞后，还在于改善阀部的开阀和关阀的响应性，还在于防止阀杆的滑动面与微粉末摩擦而产生磨损。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明是为了解决如上所述的技术问题而研发的，其技术方案如下构成。

本发明的容量控制阀利用阀杆使阀部与阀座分离、接触，从而对压力流体的流量进行控制，包括：第一阀杆，该第一阀杆具有阀部并在外周设有第一周面；以及阀壳，该阀壳包括：在由阀部开闭的阀孔周围具有阀座并具有供压力流体流入的第一通路的第一阀室；以及与第一阀室的阀座相反侧连通、可与第一阀杆的第一周面自由移动地嵌合的贯穿孔，在阀壳的贯穿孔中具有朝着从第一阀室离开的方向发散的第一锥面。

发明效果

采用本发明的容量控制阀，当阀芯在第一阀室内进行开阀时，压力流体会从阀孔流向控制孔侧。此时，由于在压力流体中混有微粉末，因此微粉末会附着在第一阀杆与第一锥面之间。但是，在贯穿孔中，由于第一锥面形成为向远离第一阀室的方向逐渐扩大的形状，因此微粉末会与压力流体一起从锥面流走。因此，微粉末不会附着在第一锥面与第一阀杆之间，从而可防止第一阀杆因粘结在第一锥面上的微粉末而产生摩擦、从而导致动作不良。此外还可防止第一阀杆滑动时与微粉末的磨损。

附图说明

图1是本发明第1实施形态的容量控制阀的整体剖视图。

图2是放大了图1的容量控制阀的主要部分的局部剖视图。

图3是本发明第2实施形态的容量控制阀的整体剖视图。

图4是放大了图5的容量控制阀的主要部分的局部剖视图。

图5是与本发明相关的容量控制阀的主要部分的剖视图。

(符号说明)

1  容量控制阀

2  阀部

2A  阀面

3  第一通路

4  第二通路

5  第三通路

6  第一阀杆

6A  第一周面

6B  通路孔

6D  连结凸部

9  第二阀室

10  阀本体

11  阀壳

11C  阀座

11D  结合部

13  贯穿孔

13A  第一锥面

13D  第一嵌合周面

15  第一阀室

20  压敏装置

20A  盖部

22  压敏室

30  螺线管部

31  固定铁芯

31D  引导孔

32  电磁线圈

33  可动铁芯

33A  螺线管杆

34  壳体本体

35  管子

具体实施方式

下面参照附图对本发明的最佳实施形态的容量控制阀进行详细说明。另外，下面说明的各附图是基于设计图的正确的图。

实施例1

图1是表示本发明第1实施例的容量控制阀的剖视图。图2是图1的主要部分的放大剖视图。在图1及图2中，容量控制阀1由螺线管部30、阀本体10和压敏装置20结合而成。阀本体10设有构成外形的阀壳11。在该阀壳11的内部形成有贯穿孔13。阀壳11用黄铜、黄铜、铝、不锈钢等金属、合成树脂材料等进行制作。该容量控制阀1在容量可变型压缩机中使用是有用的。

在阀壳11上，在贯穿孔13的途中形成有直径比贯穿孔13大的阀室15。在阀壳11的阀室15的图示下侧形成有大径的压敏室22，该压敏室22经由阀室15的阀孔连通。在阀室15的阀孔周围设有阀座11C。在与阀室15的阀座11C相反的一侧的贯穿孔13中，将阀室15侧形成为小径而形成为可与第一阀杆6自由移动地嵌合的第一嵌合周面13D。该第一嵌合周面13D的轴向尺寸最好是在1mm至3mm的尺寸范围内。第一嵌合周面13D比第一阀杆6的直径大0.01mm至0.1mm。从该第一嵌合周面13D起朝着螺线管部30形成第一锥面13A。该第一锥面13A以朝着远离阀室15的方向发散的形状扩大。该第一锥面13A相对于轴心的倾斜角度α最好是在0.1°至0.5°的范围内。

在阀壳11上设有横孔状的第一通路3，该第一通路3将阀室15与外部连通而使输出压力(也称作压力流体)Pd的流体从未图示的配管流入。该第一通路3在阀壳11的周面上设有多个。在第一锥面13A的大径侧的贯穿孔13上连接形成有直径与第一锥面13A的最大直径大致相同的第二阀室9。该第二阀室9也可以做成比第一锥面13A的最大直径大的直径并与其连接。在第二阀室9上形成有多个第三通路5，该第三通路5从外周起沿周面配置。该第三通路5供吸入压力Ps的流体流动。

在所述压敏室22上设有第二通路4。在该压敏室22内配置压敏装置20。压敏装置20一端的安装部被安装在盖部20A上，且另一端的连结凹部可自由接触分离地与第一阀杆6端部的连结凸部6D接合。利用压敏装置20的弹力将第一阀杆6向螺线管部30侧推压。当压敏装置20在压敏室22内受到来自压力流体(也称作工作流体)的力时，压敏装置20以该力与其弹力加减后的合力来进行动作。

第一阀杆6形成为圆柱状。第一阀杆6的图示下端部如上所述，形成为与压敏装置20的连结凹部连结的连结凸部6D。该连结凸部6D的图示上部形成为颈部，该颈部与阀座11C内周的阀孔空开间隙地嵌合。颈部的图示上部形成为阀部2，且在阀部2的端面上设有与阀座11C接触、分离的阀面2A(参照图2)。在第一阀杆6的外周形成有第一周面6A。该第一阀杆6的第一周面6A与第一嵌合周面13D可自由滑动地嵌合。在第一阀杆6的轴心形成有通路孔6B。在连结凸部6D与连结凹部的连结脱开时，所述通路孔6B使压敏室22与第二阀室9连通。与可动铁芯33结合的螺线管杆33A的另一端部嵌合在第一阀杆6的通路孔6B中而连结。

该第一阀杆6的第一周面6A与第一嵌合周面13D的间隙在0.01至0.08mm的范围内，是可供微粉末穿过的范围。该间隙尺寸使阀部2与阀座11C在可密封接合的适当范围内支撑。同时，该间隙设计成可利用压力流体(输出压力Pd的流体)的流入侧与流出侧(第二阀室9侧)间的压力差来密封的尺寸。由于必须得减小阀杆6在动作时的滑动阻抗，因此在与阀杆的间隙中需要密封的部分未设置密封用的O形圈等。该间隙是将压力流体(输出压力Pd的流体)限制在微量泄漏的范围内的尺寸(微量泄漏在容量控制中不会造成问题)。该间隙是阀部2与阀座11C在关闭时彼此的面可密封接合的不加限制的具有余量的间隙，且该间隙处在不会导致轴心的倾斜过度的范围内。使阀部2与阀座11C分离、接触而开闭阀，使高压的输出压力Pd的流体作为控制压力Pc的流体流向未图示的压缩机的曲轴室(控制室)内，从而控制曲轴室内。所述的第一嵌合周面13D也可不用从阀室2起剩余贯穿孔13的一部分来形成，而是从阀室15起直接形成第一锥面13A。若像这样从阀室15起直接形成第一锥面13A，则从第一锥面13A容易排除微粉末。但是，在第1实施例中，为了在保持第一阀杆6的设定动作的同时沿第一锥面13A的轴心引导第一阀杆6，从贯穿孔13的一部分起设置了第一嵌合周面13D。也可以将第一锥面13A或第一嵌合周面13D的第一阀室15侧倒角成圆弧状。形成第一嵌合周面13D的材料也可以是硬质材料(例如，用硬质材料整体地形成阀壳11。或将阀壳11的贯穿孔13的一部分做成大径后使形成第一嵌合周面13D的圆筒状的衬套与该大径面嵌合。)

在阀本体10的图示上部安装有螺线管部30。螺线管部30的壳体本体34用锻造制成的导电金属形成为带孔的有底圆筒状。将阀本体10的接合部11D与设在该壳体本体34底面上的嵌合孔嵌合，从而使螺线管部30与阀本体10连结成一体。在螺线管部30，在壳体本体34的内部设有成对的固定铁芯31和可动铁芯33。可动铁芯33的固定铁芯31侧形成为圆锥面状突出的接头部。该可动铁芯33可自由移动地与圆筒状的管子35嵌合。与管子35嵌合的固定铁芯31的一端面形成为与可动铁芯33的接头部卡合的圆锥状凹面的接纳部。设在可动铁芯33与固定铁芯31之间的弹簧39始终朝着从固定铁芯31背离的方向弹性推压可动铁芯33。在固定铁芯31的阀本体10侧形成有凸缘部，并使该凸缘部与阀本体10的安装孔嵌合。因在设于固定铁芯31外周侧的电磁线圈32中流动的电流而产生有磁场，可动铁芯33根据该磁场而动作。在固定铁芯31上设有沿轴心贯穿的螺线管杆用引导孔31D。螺线管杆33A被插入螺线管杆用引导孔31D中并通过可动铁芯33的移动而动作。

在如上构成的容量控制阀1中，当阀部2从阀座11C离开而开阀时，输出压力Pd的流体从第一通路3流入阀室15中。接着，该流体从阀孔经由压敏室22而流向第二通路4。此时，由于输出压力Pd为高压力，因此还会有微量的流体向第一嵌合周面13D方向流动。但是，由于第一嵌合周面13D的长度在几毫米以内，且间隙微小，因此流过该第一嵌合周面13D的间隙的流体的压力变高，可防止流体中含有的微粉末附着在滑动面之间而导致咬入。由于从第一嵌合周面13D起直接形成有第一锥面13A，因此微粉末会沿着第一锥面13A与第一阀杆6间的逐渐扩大的间隙流出，从而会从第一嵌合周面13D被直接排除。所述阀部2与阀座11C分离、接触而开闭阀孔，对控制压力Pc的流体即控制流体进行控制，因此当阀部2不断开闭阀时，第一阀杆6也会沿第一锥面13A的轴向反复动作。利用如上所述的第一锥面13A的排除效果，可防止因流体中含有的微粉末而导致第一阀杆6的滑动阻抗增大。

在输出压力Pd的流体和控制压力Pc的流体中，如上所述，来自压缩机等的磨损产生的铁粉、铝粉、以及水玻璃等所含的硅以粉末形式而包含于流体中。在安装于其它各种装置上的容量控制阀1中，流体中也含有各种微粉末。因此，在安装于这种装置上的容量控制阀1中，可防止第一阀杆6在动作时与微粉末摩擦而导致滑动阻抗增大。

实施例2

图3是本发明的实施例2的容量控制阀1的主要部分的剖视图。基于该实施例2对在阀室15内的阀部2开闭阀时输出压力Pd的流体的流动进行说明。第一阀杆6与螺线管杆33A形成为大致相同直径而连结。在第一阀杆6上设有直径大于第一阀杆6的阀部2。容量控制阀1的其它结构用与上述的图1的容量控制阀1的符号相同的符号来表示，因此省略。在输出压力Pd的流体中如上所述地含有各种微粉末P。

如图3中将第一锥面13A放大表示的那样，即使输出压力Pd的流体所含的微粉末P附着在第一嵌合周面13D与第一周面6A之间，由于从第一嵌合周面13D与阀部6的间隙流过的压力流体的流速较快，因此微粉末P也会被推出至第一锥面13A。而且，微粉末P容易利用第一锥面13A与第一阀部6间的逐渐扩大的间隔而向第二阀室9侧排出。因此，第一阀杆6可防止微粉末P介于第一阀杆6与锥面13A间的间隙而导致开闭阀时的响应性变差。此外，在螺线管部30和压敏装置22相互的力的联动作用下(参照图1)，可使第一阀杆6在与微粉末P间没有摩擦力作用的情况下按设定那样动作。第一阀杆6A的材质为不锈钢。阀壳11的材质为黄铜。也可以对该第一阀杆6的第一周面6A进行表面硬化处理。此外，阀壳11也可以用铝、铁、塑料等材料进行制作。上述各实施例的数字限定是一实施形态，这些数字限定可根据容量控制阀1的大小来变更。

下面对本发明其它实施形态的发明的结构和作用效果进行说明。

在本发明实施形态的第1发明的容量控制阀中，流经第一通路的压力流体为输出压力的流体，且贯穿孔在与第一阀室相反的一侧与供吸入压力的流体流动的第二阀室连通，且阀孔与供控制压力的流体流动的第二通路连通。

采用该第1发明的容量控制阀，在压缩机等中，控制压力相对于压力流体即输出压力为低压，而且吸入压力相对于控制压力为低压。因此，输出压力的压力最大，因此压力流体容易从第一阀室流入第一阀杆与贯穿孔间的间隙中。但是，由于在贯穿孔中形成有锥面，因此可有效地防止压力流体所含的微粉末介于第一阀杆与贯穿孔间的间隙中。因此，可起到提高容量控制阀在动作中的响应性的效果。

本发明实施形态的第2发明的容量控制阀在第一阀室与第一锥面之间具有与轴心大致平行的第一嵌合周面，且第一嵌合周面的长度为1mm至3mm。

采用该第2发明的容量控制阀，由于与第一阀室连接的第一嵌合周面形成为1mm至3mm的长度，因此第一嵌合周面能很好地对第一阀杆在轴心方向上进行引导，可发挥排斥微粉末的效果。此外，由于可减小第一阀杆与第一嵌合周面间的间隙，因此可起到提高第一阀杆与第一嵌合周面间的间隙的密封能力的效果。再者，由于可利用第一嵌合周面来防止第一阀杆倾斜，因此还可防止磨损。

在本发明实施形态的第3发明的容量控制阀中，第一锥面与第一阀室连接形成。

采用该第3发明的容量控制阀，由于在贯穿孔中形成有与第一阀室连接的第一锥面，因此微粉末可在不附着在第一锥面上的情况下被排出。此外，由于与第一阀杆的滑动面积也小，因此可起到防止第一阀杆磨损的效果。尤其是在将第一锥面的第一阀室侧倒角成圆弧状时，可进一步发挥上述效果。再者，若形成第一锥面的阀壳为硬质材料，则还可防止第一锥面的磨损。

在本发明实施形态的第4发明的容量控制阀中，第一锥面相对于轴心的倾斜角度在0.11°至0.5°的范围内。

采用该第4发明的容量控制阀，由于第一锥面相对于轴心的倾斜角度在0.11至0.5°的范围内，因此即使缩短第一锥面的轴向长度，也能可靠地保持第一阀杆。而且，第一锥面的倾斜角度可有效地防止微粉末附着在第一阀杆与第一锥面之间，此外，利用第一锥面的倾斜角度，可正常地保持设在第一阀杆上的阀芯，使阀芯相对于阀座的闭阀按设定那样作面接触。

工业上的可利用性

如上所述，本发明的容量控制阀在气动机械、压缩机等的控制室的压力控制中使用是有用的。尤其是作为即使存在压力流体中含有的微粉末、阀杆在动作时的响应性也优良、并可防止阀杆的滑动面磨损的容量控制阀是有用的。

Claims (6)

1.一种容量控制阀，利用阀杆使阀部与阀座分离、接触，从而对压力流体的流量进行控制，其特征在于，包括：

第一阀杆，该第一阀杆具有所述阀部并在外周设有第一周面；以及

阀壳，该阀壳包括：在由所述阀部开闭的阀孔周围具有阀座并具有供压力流体流入的第一通路的第一阀室；以及与所述第一阀室的所述阀座相反侧连通、可与所述第一阀杆的所述第一周面自由移动地嵌合的贯穿孔，

在所述阀壳的所述贯穿孔中具有朝着从所述第一阀室离开的方向发散的第一锥面。

2.一种容量控制阀，其特征在于，流经所述第一通路的压力流体为输出压力的流体，且所述贯穿孔在与所述第一阀室相反的一侧与供吸入压力的流体流动的第二阀室连通，且所述阀孔与供控制压力的流体流动的第二通路连通。

3.如权利要求1所述的容量控制阀，其特征在于，在所述第一阀室与所述第一锥面之间具有与轴心大致平行的第一嵌合周面，且所述第一嵌合周面的长度为1mm至3mm。

4.如权利要求1所述的容量控制阀，其特征在于，所述第一锥面与所述第一阀室连接形成。

5.如权利要求1所述的容量控制阀，其特征在于，所述第一锥面相对于轴心的倾斜角度在0.11°至0.5°的范围内。

6.如权利要求3所述的容量控制阀，其特征在于，所述第一锥面相对于轴心的倾斜角度在0.11°至0.5°的范围内。

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