CN101341359B - 抗流体冲击阀 - Google Patents
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Abstract
(课题)使气压驱动式阀在发生流体冲击时自动防止中心杆上升,抑制流路的开放。(解决手段)包括:通过气压式传动机构的驱动上下移动阀体开合流路的气压驱动式阀,及在发生流体冲击时抑制阀体上升的抑制机构。抑制机构包括:固定于传动机构上方且旋转轴朝下的步进电机;与步进电机的旋转轴连接,随着旋转轴的一个方向旋转而上升,并随着逆向旋转而下降的垂直运动元件;检测出当所述垂直运动元件下降时与所述阀本体连接的中心杆的上端部相接触的下端检测元件;在向传动机构开始给气时使步进电机向一个方向旋转,当停止给气时使步进电机逆向旋转,并当下端检测元件检测出时向步进电机发送停止信号的控制装置。
Description
本申请为 2006 年 7 月 31 日递交的申请号为 PCT/JP2006/315179 的国际申请,要求于 2005 年 12 月 21 日递交的日本专利申请号为 2005-368730 的日本专利申请的优先权,该在先申请的全部内容及公开通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明涉及一种抗流体冲击阀(Water Hammerless Valve),能够抑制以气压驱动式传动机构开合流路的气压驱动式阀在发生流体冲击时的流路开放。
背景技术
众所周知,在水等流体流通的管道中,急剧闭锁阀门时,会使闭锁点上流侧的压力激增,这时生成的压力波在管道内以一定速度传递,振动管道并产生噪音,发生所谓的流体冲击(Water Hammer)。
在使用以气压式传动机构开合流路的气压驱动式阀的管道中,如果发生流体冲击,流体冲击的压力会使传动机构内部设置的弹簧收缩,中心杆(stem)上升,其结果是流路会稍微开启导致流体逆流。
作为防止这种流体冲击的压力引起的流路开放的方法,通常会考虑将中心杆从上方强制性的按压,限制阀门开放的方法。
这种现有技术,公知的有日本实用新型公开文献实愿昭58-48479号(实开昭59-152255号)中的公开技术。
上述公开技术是在中心杆的上部设置具有螺帽的筒状部,在该筒状部中螺合有螺栓,通过该螺栓按压中心杆的上端部而成。
但是,上述公开技术,是以手动螺合螺栓的方式按压中心杆,操作者必须在现场中进行操作,不仅操作繁琐,还很难在紧急时进行迅速的应对。
另一方面,日本实用新型公开文献实愿昭63-135498号(实开平02-56984号)中公开了由如下部件构成的阀门,该阀门由对阀部的开度进行一定限制的阻塞部,驱动该阻塞部的阻塞操作部,和发送遥控信号给该阻塞操作部的遥控机构组成,通过阻塞部按压中心杆的上端部。
上述日本实用新型公开文献实愿昭63-135498号(实开平02-56984号)中的公开技术能进行遥控操作的这一点可以说比日本实用新型公开文献实愿昭58-48479号(实开昭59-152255号)中的公开技术要优越,但该技术是为了在平时把阀门的开度限制到一定程度的技术,并不是在阀门闭锁时防止由于流体冲击压力引起的流路开放的技术。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题,提供一种抗流体冲击阀,能够自动防止以气压式传动机构开合流路的气压驱动式阀在发生流体冲击时中心杆的上升,而能够抑制流路的开放。
发明的一个实施例有关于一种抗流体冲击阀,其特征在于包括:
气压驱动式阀,用于通过气压式传动机构的驱动,上下移动阀体,开合流路;及
抑制机构,用于在发生流体冲击时抑制所述阀体的上升;
所述抑制机构包括:
步进电机,固定于所述传动机构的上方,其旋转轴朝下;
垂直运动元件,用于与所述步进电机的旋转轴连接,随着该旋转轴的一个方向的旋转而上升,并随着逆向旋转而下降;
下端检测元件,当所述垂直运动元件下降时,用于检测出所述垂直运动元件与所述阀本体连接的中心杆的上端部相接触;及
控制装置,用于在向所述传动机构开始供给气体时使步进电机向一个方向旋转,当停止供给气体时使所述步进电机逆向旋转,并且当所述下端检测元件检测出时,向该步进电机发送停止信号。
发明的另一个实施例有关于一种抗流体冲击阀,其特征在于还包括:
上端检测元件,当所述垂直运动元件上升时,用于检测出所述垂直运动元件的下端部到达比所述中心杆上端部的最高上升位置更高的所定位置;所述控制装置,当所述上端检测元件检测出时,向所述步进电机发送停止信号。
发明的又一个实施例有关于一种抗流体冲击阀,其特征在于:所述步进电机的旋转轴的下端部固定有螺栓元件,所述垂直运动元件是由在内圆周面形成有螺帽元件的有底圆筒体、及从该有底圆柱体的外圆周面上等高的位置向左右两侧水平伸出的棒体构成,所述螺帽元件螺合于所述螺栓元件。
在发明的一个实施例中,传动机构的气体停止时,会使传动机构的中心杆下降,同时,步进电机的旋转轴逆向旋转,使垂直运动元件下降,接触到传动机构的中心杆上端部时,步进电机停止。如此,在流路闭锁时,传动机构的中心杆停止于从上方按压的状态,在发生流体冲击时,能够防止中心杆的上升,抑制流路的开放。另外,向传动机构输入气体时,会使中心杆上升,同时,步进电机的旋转轴向一个方向旋转,使垂直运动元件上升,因此,流路的开放动作不会被垂直运动元件阻碍。
在发明的另一个实施例中,当垂直运动元件上升,其下端部到达比所述中心杆上端部的最高上升位置更高的所定位置时,停止步进电机。因此,使垂直运动元件能够自动停止在中心杆上端部接触不到的所定位置。
在发明的又一个实施例中,通过将步进电机的旋转轴和垂直运动元件以螺丝结构进行连接,即使向中心杆施加向上的很大的压力,也能防止中心杆上升,从而可以确实抑制流路的开放。
以下,参照附图,说明本发明的抗流体冲击阀的较佳实施例。
附图说明
图1为本发明所述抗流体冲击阀的全部结构的示意图,表示阀门闭锁状态;
图2为本发明所述抗流体冲击阀的全部结构的示意图,表示阀门开放状态;
图3为本发明所述抗流体冲击阀的全部结构的模块图;
图4为从图1提取出的抑制机构的放大图,(a)为正面图、(b)为侧面图;
图5为本发明所述抗流体冲击阀的动作的流程图,表示阀门开放时的动作;
图6为本发明所述抗流体冲击阀的动作的流程图,表示阀门闭锁时的动作。
符号的说明
1:气压驱动式阀 21:垂直运动元件
11:中心杆 22:下端检测元件
12:阀体 23:上端检测元件
2:抑制机构 24:控制装置
20:步进电机 4:螺栓元件
20a:旋转轴
具体实施方式
图1及图2为本发明的抗流体冲击阀的全部结构的示意图,图1表示阀门闭锁状态,图2表示阀门开放状态。
本发明的抗流体冲击阀由气压驱动式阀1和抑制机构2构成,该气压驱动式阀1通过设置于阀本体上部的气压式传动机构驱动流路的开合,该抑制机构2在发生流体冲击时,抑制该气压驱动式阀的阀体上升。
气压驱动式阀1是由阀本体和气压式传动机构构成的公知结构,所述阀本体由阀箱10、中心杆11、阀体12、阀帽(bonnet)13、压头(compressor)14构成,所述气压式传动机构由设置于该阀本体上部的弹簧15和罩帽(cap)16构成。在阀箱10上设有流路10a和密封座10b,在罩帽16上设有用于导入气体(压缩空气)的入端口17和用于将从该入端口17供给的气体导入到弹簧15下方的气体通路18。
这种结构的气压驱动式阀1,气体从入端口17供给到罩帽16内时,通过导入到气体通道18的气体的压力使弹簧收缩,从而使被弹簧15向下按压着的中心杆11和压头14上升,使阀体12从密封座10b脱离,流路10a被开放。
另一方面,当停止从入端口17供给气体时,被导入到气体通道18的气体的压力下降,使得弹簧15伸长,从而使得中心杆11和压头14下降,阀体12与密封座10b相接,流路10a被闭锁。
气压驱动式阀1的气压式传动机构的气体供给和停止的切换是通过电磁阀(如图3所示)进行的。
图3为本发明抗流体冲击阀的全部结构的模块图,图4为从图1提取出的抑制机构2的放大图,图4(a)为正面图、图4(b)为侧面图。
抑制机构2由步进电机20、垂直运动元件21、下端部检测元件22、上端检测元件23以及控制装置24构成;其中步进电机20固定于气压式传动机构上方;垂直运动元件21设置于步进电机20的旋转轴上;下端部检测元件22用于检测出垂直运动元件21达到下端部;上端检测元件23用于检测出垂直运动元件21到达上端部;控制装置24基于来自于下端检测元件22、上端检测元件23及所述电磁阀的信号,控制步进电机20的驱动。
步进电机20固定于基台3的上部,所述基台3载置固定于气压式传动机构的罩帽16上面,步进电机20的旋转轴20a朝下,且与阀本体的中心杆11设置在同一轴线上。
步进电机20的旋转轴20a的下端部上,与旋转轴同轴地固定有螺栓元件4,该螺栓元件4与步进电机20的旋转轴20a共同旋转。
螺栓元件4由上部的连接部4a和下部的螺栓部4b构成,该连接部4a具有嵌入固定旋转轴20a的下端部的孔,该螺栓部4b的外周面形成有螺栓。
垂直运动元件21由有底圆筒体21a和棒体21b构成。该有底圆筒体21a的内周面形成有螺帽,该棒体21b从该有底圆筒体21a的外周面的等高位置
向左右两侧水平伸出。
有底圆筒体21a的螺帽部从上方螺合有螺栓元件4的螺栓部4b;左右的棒体21b的前端从设置于基台3侧面的切口31侧向突出。
设置于基台3的切口31上下方向延伸,其宽度被设置为与棒体21b的直径相近,使得棒体21b能够沿着切口31上下方向移动,与棒体21b一体形成的有底圆筒体21a也能上下移动,但不能够旋转。
通过上述结构,步进电机20的旋转轴20a向一个方向旋转时,螺栓元件4也随之向一个方向旋转,使得螺合于螺栓元件4的有底圆筒体21a与棒体21b一起上升。另一方面,步进电机20的旋转轴20a逆向旋转时,螺栓元件4随之逆向旋转,使得螺合于螺栓元件4上的有底圆筒体21a与棒体21b一起下降。
下端检测元件22由设置在垂直运动元件21的下端部的接触传感器构成,当检测出垂直运动元件21的下端部接触到中心杆11的上端部时(参照图1),发送检测信号给控制装置24。
上端检测元件23由设置于基台3侧面的切口31上方的限位开关构成,当检测出垂直运动元件21上升且棒体21b接触到限位开关时,发送检测信号给控制装置24。
棒体21b接触到限位开关时的垂直运动元件21的下端部的高度(上限高度)被设定为比中心杆上端部的最大上升位置还要高。即,垂直运动元件21上升的上限高度为,即使中心杆11处在最高的上升状态(流路完全开放的状态),下端检测元件22也接触不到中心杆11的上端部的位置。
控制装置24收到从下端检测元件22发来的检测信号时,以及收到从上端检测元件23发来的检测信号时,发送用于停止步进电机20的控制信号。
这样,步进电机20的旋转轴20a停止旋转,垂直运动元件21停止在上下方向上移动。
控制装置24,还基于来自于电磁阀5的信号控制步进电机20的驱动。
具体而言,为了向气压式传动机构开始供应气体,电磁阀5变为ON,收到该ON信号后,发送用于使步进电机20的旋转轴20a向一个方向旋转的控制信号。然后,为了停止向气压式传动机构供应气体,电磁阀5变为OFF,收到该OFF信号后,发送用于使步进电机20的旋转轴20a逆向旋转的控制信号。
图5及图6为表示本发明抗流体冲击阀的动作的流程图;
首先,基于图5说明阀门开放时的动作。
开始,从阀门闭锁的初期状态(参照图1),电磁阀变为ON,收到来自于电磁阀的信号的控制装置24向步进电机20发送控制信号。这样,使得步进电机20的旋转轴20a开始向一个方向旋转,从而使垂直运动元件21的下端部从中心杆的上端部脱离,开始上升。
比步进电机20稍微迟一些,开始向气压式传动机构供给气体,中心杆11开始上升,随着中心杆11的上升,阀体12脱离密封座10b,使流路10a开放。
正当中心杆21上升时,垂直运动元件21也继续上升。
然后,当上端检测元件23检测到垂直运动元件21到达上端时,上端检测元件23向控制装置24发送检测信号;控制装置24收到该检测信号后,向步进电机20发送停止信号。这样,使得步进电机20的旋转轴20a停止旋转,并使垂直运动元件21停止上升。
然后,流路10a的开放完毕时,中心杆11停止上升,阀门开放动作结束。在这个结束状态中,垂直运动元件21的下端部从中心杆11的上端部脱离(参照图2)。
然后,基于图6,说明阀门闭锁时的动作。
从阀门开放着的初期状态(参照图2),当电磁阀变成OFF时,停止向气压传动机构供给气体,中心杆21开始下降。
接着,从收到来自于电磁阀的信号的控制装置24向步进电机20发送控制信号,步进电机20的旋转轴20a开始逆向旋转。这样,使得垂直运动元件21的下端部在脱离中心杆的上端部的状态下下降。
中心杆21继续下降,当阀体12接触到密封座10b时,流路10a闭锁(参照图1)。
垂直运动元件21继续迟一些下降,当下端检测元件22检测到垂直运动元件21的下端部接触到中心杆上端时,从下端检测元件22发送检测信号给控制装置24,控制装置24收到这个信号后,向步进电机20发送停止信号。这样,使得步进电机20的旋转轴20a停止旋转,从而使垂直运动元件21停止下降。
在这种状态下,由于垂直运动元件21的下端部接触到中心杆的上端部(参照图1),因此,即使在发生流体冲击的情况下,也可以防止中心杆的上升,从而抑制流路的开放。
本发明在通过气压式传动机构的驱动开合流路的气压驱动式阀中,被用作在发生流体冲击时抑制流路开放的技术。
Claims (3)
1.一种抗流体冲击阀,其特征在于包括:
气压驱动式阀,用于通过气压式传动机构的驱动,上下移动阀体,开合流路;及
抑制机构,用于在发生流体冲击时抑制所述阀体的上升;
所述抑制机构包括:
步进电机,固定于所述传动机构的上方,其旋转轴朝下;
垂直运动元件,用于与所述步进电机的旋转轴连接,随着该旋转轴的一个方向的旋转而上升,并随着逆向旋转而下降;
下端检测元件,当所述垂直运动元件下降时,用于检测出所述垂直运动元件与所述阀本体连接的中心杆的上端部相接触;及
控制装置,用于在向所述传动机构开始供给气体时使步进电机向一个方向旋转,当停止供给气体时使所述步进电机逆向旋转,并且当所述下端检测元件检测出时,向该步进电机发送停止信号。
2.根据权利要求1所述的抗流体冲击阀,其特征在于还包括:
上端检测元件,当所述垂直运动元件上升时,用于检测出所述垂直运动元件的下端部到达比所述中心杆上端部的最高上升位置更高的所定位置;所述控制装置,当所述上端检测元件检测出时,向所述步进电机发送停止信号。
3.如权利要求1或2所述的抗流体冲击阀,其特征在于:所述步进电机的旋转轴的下端部固定有螺栓元件,所述垂直运动元件是由在内圆周面形成有螺帽元件的有底圆筒体、及从该有底圆柱体的外圆周面上等高的位置向左右两侧水平伸出的棒体构成,所述螺帽元件螺合于所述螺栓元件。
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