CN101603599B - 减压阀 - Google Patents

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Abstract

一种减压阀，包括主压力腔室和副压力腔室之间的开/关阀；隔膜主体；阀孔，所述副压力腔室通过该阀孔而连通性地连接至大气；溢流阀，该溢流阀开启/闭合所述阀孔；以及联动构件，该联动构件将所述开/关阀和所述溢流阀连接，以互相联合起来开启/闭合。所述联动构件包括阀导向装置，该阀导向装置具有阀通道，所述主压力腔室和所述副压力腔室通过所述阀通道而连通性地连接；以及柱销，该柱销穿过插入柱销孔，并被所述柱销孔导向。所述开/关阀和溢流阀分别设在所述柱销的下端和上端。所述阀孔与所述阀通道和所述柱销孔具有公共轴线。所述阀导向装置和所述柱销分别由树脂和金属制成。

Description

减压阀
技术领域
本发明涉及一种减压阀，特别涉及一种减压阀，其具有用来导向开/关阀的免滑脂(免润滑油)的导向机构。
背景技术
在传统的减压阀中，导向机构通常用来改进主阀和主阀的溢流阀(空气释放阀)中的密封性能。尽管传统的密封包装型减压阀配设有用于溢流阀的导向机构，但是由于导向机构的导向零件需要配设有密封机构，因此由于密封包装，从而施加在溢流阀的移动上的阻力很大。传统的隔膜型减压阀在灵敏度上高于密封包装型减压阀。在不具有用于溢流阀的导向机构的隔膜型减压阀中，由于减压阀的启动而引起的阻力很小，然而，溢流阀却变得可自由地移动，从而在溢流阀开启之后，当回复时，密封可重复性十分糟糕，因此密封性能很差。此外，隔膜组件在安装时候的位置偏差恶化了密封性能，且该安装偏差是相当普遍的经常出现的问题。
现有技术中还得知一种减压阀，其中阀轴作为与阀主体相分离的单独元件而形成，从而即使阀轴倾斜或者偏轴，阀孔也能够被阀主体牢固地密封(专利公开号为H05-113828、H05-257540和H11-119837的日本未实质审查的专利)。
然而，这种传统类型的减压阀需要利用诸如滑脂之类的润滑油来润滑，这是因为阀主体的导向机构内和阀轴内具有滑动部分，在该滑动部分内，金属之间互相滑动接触。因此，在减压阀用于诸如不容许污染的干净房间的环境中的情况下，润滑油可能会到处撒落。
发明内容
考虑到以上所述的传统的减压阀，本发明提供有一种减压阀，该减压阀即使为阀主体(主阀和溢流阀)配设有导向机构，也不需要润滑油，并且该减压阀本身可以将阀主体居于中心。
按照本发明的一个方面，提供有一种减压阀，该减压阀包括：开/关阀，该开/关阀对主压力腔室和副压力腔室之间的通道进行开启和闭合；隔膜主体，该隔膜主体按照所述副压力腔室内的压力波动而被移置；阀孔，所述副压力腔室通过该阀孔而连通性地连接至大气；溢流阀，该溢流阀开启和闭合所述阀孔；以及联动构件，该联动构件将所述开/关阀和所述溢流阀互相连接在一起，以使得所述开/关阀和所述溢流阀互相联合起来执行它们的阀开启/闭合操作。所述联动构件包括阀导向装置，该阀导向装置包括阀通道和柱销孔，所述主压力腔室和所述副压力腔室通过所述阀通道而互相连通性地连接；以及柱销，该柱销穿过所述阀通道而插入所述阀导向装置的所述柱销孔，并被所述柱销孔导向，以沿着所述柱销的轴向方向可滑动地移动。所述开/关阀设在所述柱销的下端。所述溢流阀位于所述柱销的上端。所述阀孔与所述阀通道和所述柱销孔具有公共轴线。其中所述阀导向装置和所述柱销分别由树脂和金属制成。
理想地，所述减压阀包括安装在所述隔膜主体的中心部分的溢流阀外壳，所述阀孔形成在该溢流阀外壳的上部内。所述溢流阀外壳包括活塞部分，该活塞部分由所述阀导向装置的圆柱体部分所支撑，以在其上能够滑动。所述活塞部分在所述圆柱体部分上滑动的时候，所述隔膜主体的位移引起所述活塞部分的移动。所述阀导向装置和所述溢流阀外壳分别由树脂和金属制成。
理想地，所述溢流阀设在所述溢流阀外壳内，且所述阀孔形成于所述溢流阀内，其中所述阀孔的端部形成有大致锥形表面，所述柱销的上端与该大致锥形表面相接触，以及，所述柱销被偏压构件朝着闭合所述开/关阀和所述溢流阀的方向进行连续偏压。
所述阀导向装置的所述柱体部分和所述溢流阀外壳的所述活塞部分之间的空间能够限定副压力释放腔室，其中排气孔穿过所述溢流阀外壳的所述活塞部分而形成。当所述副压力腔室内的副压力小于设定压力时，所述阀孔闭合。当由于所述副压力腔室内的所述副压力增加而超过所述设定压力，以引起所述溢流阀外壳上升而导致所述隔膜主体移置的时候，所述排气孔从所述阀导向装置的所述柱体部分暴露出来，从而所述副压力腔室和所述副压力释放腔室通过所述排气孔而互相连通性地连接。
理想地，所述阀孔、所述阀通道、所述柱销孔和所述柱销同轴设置。
理想地，所述偏压构件包括压缩弹簧。
理想地，所述减压阀包括弹簧座，该弹簧座设在与所述溢流阀相反的所述溢流阀外壳的另一侧，其中所述弹簧座被第二偏压构件沿着挤压所述隔膜主体来紧靠所述溢流阀，以抵抗所述偏压构件的偏压力的方向来偏压。
所述第二偏压构件可以是压缩弹簧。
按照本发明，由于开/关阀和溢流阀能够被单独的柱销驱动，因此减压阀的大量元件被减少。此外，由于排气孔形成在阀通道和柱销孔的公共轴线的延长线上，阀主体本身能够被很容易地居于中心，并且改善了密封精度和密封性能。
附图说明
以下将参考附图来详细描述本发明，其中：
图1是按照本发明的减压阀的实施例的纵截面图，其显示了当副压力与设定压力相一致时(在设定压力的公差限度内)减压阀的工作状态；
图2类似于图1，其显示了当副压力下降到低于设定压力的情况下(在设定压力的公差限度以下)减压阀的工作状态；
图3类似于图1，其显示了当副压力上升高于设定压力的情况下(在设定压力的公差限度以上)减压阀的工作状态。
具体实施方式
图1是按照本发明的减压阀10的实施例的纵截面图。减压阀10设有外罩11，该外罩11由上外罩11a和下外罩11b构成，且减压阀10还设有隔膜12，隔膜12的外边缘被保持在上外罩11a和下外罩11b之间。
下外罩11b设有向外开口的主压力进气口(主压力腔室)13和副压力出气口14。减压阀10在下外罩11b内设有阀导向装置40，且主压力进气口13和副压力出气口14通过形成在阀导向装置40内的阀通道15而连通性地互相连接。阀通道15通过开/关阀16进行开启和闭合。开/关阀16被压缩弹簧17朝着阀闭合方向(相当于图1至图3的向上的方向)进行连续偏压。开/关阀16由柱销30、O型环16a和凸缘部分16b形成。柱销30穿过阀通道15，并被插入到形成在阀导向装置40内的柱销孔41中，以能够沿着柱销30的轴向方向滑动穿过其中。O型环16a装配在凸缘部分16b的下端附近。凸缘部分16b形成在柱销30的下端，以挤压O型环16a抵靠阀通道15。压缩弹簧17沿着使得开/关阀16闭合阀通道15的方向来偏压柱销30，且O型环16a与阀通道15的下端紧密接触、以及与之相分离，以分别闭合和开启阀通道15。至少阀导向装置40和柱销30分别由树脂和金属制成。
减压阀10在隔膜12的上外罩11a侧设有活塞板19和弹簧座板20，该活塞板19和弹簧座板20以这种顺序堆叠在隔膜12上。活塞板19和弹簧座板20通过减压阀10中心部分的溢流阀外壳22而结合在一起，以形成隔膜主体24。副压力腔室32形成于隔膜主体24、阀导向装置40和上外罩11a之间。
溢流阀外壳22设有活塞部分22a和闭合活塞部分22a的上开口的穹顶部分22b。穹顶部分22b从活塞板19的中心开口向上突出，并与半球形凹进(穹顶形凹进)紧密接触，该半球形凹进形成在弹簧座板20的中心的下方，以向上凹进。穹顶形部分22b和弹簧座板20之间的球表面接合获得了(限定了)定心机构，当弹簧座板20被压缩弹簧35挤压，以让弹簧座板20调节空气压力的时候，该定心机构能够阻止不平衡载荷的发生。
减压阀10在穹顶部分22b和弹簧座板20的中心设有第三排气孔27，该第三排气孔27穿过穹顶部分22b和弹簧座板20，以使得活塞部分22a和上外罩11a的内空间连通性地互相连接。第三排气孔27通过安装在溢流阀外壳22的活塞部分22a内的溢流阀26而进行开启和闭合。通过第三排气孔27而与活塞部分22a的内空间相连通性地连接的上外罩11a的内空间通过第四排气孔28而与大气连通性地连接，该第四排气孔28形成于上外罩11a内。阀导向装置40和柱销30构成了联动构件，通过该联动构件，开/关阀16和溢流阀26互相联合地执行它们的阀开启/闭合操作。
第二排气孔25和第三排气孔27与阀通道15和柱销孔41共享公共轴线。换言之，阀通道15、柱销孔41、第二排气孔25和第三排气孔27限定了具有公共轴线Z的圆柱形形状。
溢流阀外壳22的活塞部分22a插入到形成在阀导向装置40上的圆柱体部分42内，以沿着圆柱体部分42能够在该圆柱体部分42上滑动而被导向。活塞部分22a、圆柱体部分42和阀导向装置40所形成的空间限定了副压力释放腔室43。溢流阀外壳22的活塞部分22a设有第一排气孔23，该第一排气孔23通常为闭合状态，其中第一排气孔23的外端与圆柱体部分42紧密接触(亦即，处于一种副压力释放腔室43密不透气的状态)。然而，第一排气孔23被这样形成：当溢流阀外壳22上升的时候从圆柱体部分42处暴露，从而使得副压力腔室32和副压力释放腔室43通过第一排气孔23而连通性地互相连接(如图3所示)。
可选择地，第一排气孔23能够这样形成：副压力释放腔室43和副压力腔室32通过第一排气孔23而一直连通性地互相连接。此外，副压力释放腔室43和副压力腔室32能够通过形成在阀导向装置40内的通道，而不是第一排气孔23，来连通性地互相连接。
溢流阀26装配在溢流阀外壳22的活塞部分22a内，并在其顶端中心设有凸起26a。与第三通气孔27连通性地连接的第二通气孔25穿过该溢流阀26的凸起26a的中心而形成。第二排气孔25的下端开口的内边缘被斜切，以形成大致的锥形表面26b。通过将柱销30的上端部分30a从下方挤压锥形表面26b来将第二排气孔25闭合。随着第二排气孔25被柱销30的上端部分30a闭合，柱销30朝着挤压溢流阀26抵靠第三排气孔27以闭合第三排气孔27的方向来偏压溢流阀26，从而通过溢流阀26来挤压溢流阀外壳22以抵靠弹簧座板20。在正常情况下，柱销30、第二排气孔25、溢流阀外壳22、活塞板19和弹簧座板20随着柱销30的上端部分30a闭合第二排气孔25而一起竖向移动，从而闭合第三排气孔27。
在副压力出气口14的压力通过连通通路33而施加于副压力腔室32，该连通通路33穿过下外罩11b和阀导向装置40的凸缘。
压缩弹簧35朝着下外罩11b(相当于图1至图3的向下方向)来偏压隔膜主体24。压缩弹簧35保持在隔膜主体24的弹簧座板20和另一个弹簧座板36之间。弹簧座板36被旋拧在上外罩11a的压力调节螺钉37所支撑。因此，通过旋转压力调节螺钉37能够调节压缩弹簧35的偏压力。换言之，通过调节压力调节螺钉37的位置能够调节用来偏压隔膜主体24的压缩弹簧35的偏压力，即副压力P2。
在上述的减压阀10中，至少阀导向装置40是由树脂(合成树脂)制成，并且至少溢流阀外壳22和柱销30由金属制成(除了防护成分)，该溢流阀外壳22和柱销30在阀导向装置40上滑动时进行移动。
通过利用金属和树脂的其中之一来制成柱销30和溢流阀外壳22，并利用金属和树脂的其中另一个来制造阀导向装置40(与柱销30和溢流阀外壳22滑动接触)，能够减少它们之间的滑动摩擦和摩擦阻力。此外，不必使用诸如滑脂之类的润滑油，这是因为滑动摩擦和摩擦阻力很小，并且由于没有润滑油的存在而避免了润滑油到处撒落。理想地，上述的树脂和金属的组合为聚缩醛树脂和铜或者不锈钢的组合。
以下将讨论具有上述结构的减压阀10的操作。
Figure G2009101457333D00061
在初始状态中，其中主压力P1施加于主压力进气口14，而在副压力出气口14的副压力P2与设定压力P相一致(在设定压力P的公差限度内)，如图1所示，柱销30的上端部分30a与第二排气孔25的下端开口的锥形表面26b紧密接触，以密封第二排气孔25。换言之，在该初始状态，其中副压力P2等于设定压力P(在设定压力P的公差限度内)，在副压力出气口14的副压力P2通过连通通路33作用于副压力腔室32，隔膜12推动活塞板19向上抵抗压缩弹簧35的偏压力，以获得平衡，溢流阀外壳22和溢流阀26与活塞板19一起上升，并且柱销30上升从而开/关阀16闭合阀通道15。
(P＞P2)
当副压力P2下降低于设定压力P(低于设定压力P或低于设定压力P的公差限度)时，活塞板19被压缩弹簧35的偏压力向下推动，从而隔膜主体24向下移动。因此，溢流阀外壳22向下推动柱销30，以使得开/关阀16从阀通道15脱离，以开启阀通道15，如图2所示。因此，来自主压力进气口13的主压力P1通过阀通道15而施加于副压力出气口14，从而副压力P2增大，且通过连通通路33而与副压力出气口14连通性地相连接的副压力腔室32中的副压力P2也增大。该副压力P2的增大作为施加在活塞板19上的力来使得活塞板19升高。遵循该副压力P2的增大，活塞板19上升来抵抗压缩弹簧35的偏压力，并且活塞板19在副压力P2和压缩弹簧35的偏压力之间达到平衡时而停止上升。当活塞板以这种方式上升的时候，被压缩弹簧17偏压的柱销也上升，从而使得开/关阀16和阀通道15之间的流动通路变窄，以在主压力P1流通穿过阀通道15的时候减少流体的流动速度，或者闭合该同一个流动通路，以闭合阀通道15。
当副压力P2处于设定压力P时(在设定压力P的公差限度内)，开/关阀16在正常情况下重复地轻微开启和闭合阀通道15。
换言之，当副压力P2超过设定压力P时(超过设定压力P的公差限度)，在柱销30上升直到开/关阀16闭合阀通道15的时候，溢流阀外壳22上升来抵抗压缩弹簧35的偏压力，以停止供应主压力P1，从而副压力P2停止增大。
相反地，如果副压力P2下降，溢流阀外壳22被压缩弹簧35的偏压力向下推动，其引起了柱销30向下移动。因此，当柱销30向下移动直到开/关阀16开启阀通道15，主压力P1穿过阀通道15而供应至副压力出气口14，从而副压力P2增大。
由于上述的开/关阀16的开启和闭合操作，通过减小主压力P1而产生的副压力P2能够从副压力出气口14中被利用。通过旋转压力调节螺钉37，能够通过调节施加在隔膜主体24上的压缩弹簧35的偏压力来调节副压力P2的大小(设定压力)。
在副压力保持操作中，溢流阀外壳22的活塞部分22a被阀导向装置40的圆柱体部分42所导向，亦在该圆柱体部分42上沿着轴向方向往复滑动，且柱销30的中间部分被阀导向装置40的柱销孔41导向，以在其上沿着轴向方向往复滑移，其中柱销30的上端部分30a被溢流阀26支撑，该溢流阀26随着溢流阀外壳22一起移动，因此，开/关阀16高精度地开启和闭合阀通道15，而不进行摆动。
(P＜P2)
如果副压力进一步增大超过了设定压力P的公差限度，尽管因为阀通道15被开/关阀16闭合因此柱销30不向上移动，但活塞板19进一步上升来抵抗压缩弹簧35的偏压力，从而，当在圆柱体部分42上滑动活塞部分22的时候，溢流阀外壳22也进一步沿着轴向方向上升。因此，如图3所示，溢流阀外壳22的第一排气孔23被开启，从而副压力腔室32和副压力释放腔室43连通性地互相连接，且第二排气孔25的下端开口从柱销30的上端部分30a脱离，以开启第二排气孔25和第三排气孔27。因此，在副压力腔室32的副压力P2通过第一排气孔23而施加于副压力释放腔室43，并进一步通过第二排气孔25和第三排气孔27而施加于上外罩11b内，以从第四排气孔28处脱离而(释放)至大气。因此，当副压力P2上升超过设定压力P的公差限度时，第一排气孔23和第二排气孔25被开启，以将副压力P2释放至大气，这抑制了副压力P2在副压力出气口14的增大。
如果副压力P2下降，溢流阀外壳22则向下移动。当副压力P2下降到设定压力P的公差限度内的时候，第二排气孔25被柱销30闭合，其中上端部分30a挤压溢流阀26的锥形表面26b，并且溢流阀外壳22的第一排气孔23被圆柱体部分42闭合，从而副压力腔室32与大气相隔绝。因此，已经上升超过设定压力P的公差限度的副压力P2下降至设定压力P的公差限度内。
如上所述，根据上述的减压阀10的示例性的实施例，溢流阀外壳22沿着圆柱体部分42的轴线Z直线地上升或下降，这是因为溢流阀外壳22的活塞部分22a被阀导向装置40的圆柱体部分42所导向，以在其上可滑动地沿着轴向方向往复移动，并且柱销30沿着圆柱体部分42的轴线Z直线地上升或下降，这是因为柱销30被阀导向装置40的柱销孔41导向，以在其上可滑动地沿着轴向方向往复移动。通过这种方式，溢流阀外壳22和开/关阀16被公共的阀导向装置40进行直线导向，以沿着公共的阀导向装置40的轴线Z可滑动地移动，因此，溢流阀外壳22和开/关阀16的轴线的不重合和摆动被最小化，从而能够长期保持阀开启/闭合性能。
此外，按照上述的减压阀的实施例，由于阀导向装置40由树脂制成，而溢流阀外壳22和柱销30由金属制成，当溢流阀外壳22和柱销30在阀导向装置40上滑动的时候，金属和树脂材料之间的静摩擦阻力和滑动摩擦阻力都变小，从而能够不需要润滑剂而获得光滑移动。
此外，按照上述的减压阀的实施例，由于诸如滑脂之类的润滑剂不必作用于与蒸汽相接触的部分，因此不可能有润滑剂的撒落，从而减压阀甚至能够被使用在不能容许润滑剂撒落的干净房间的环境下，而不必提供任何特殊的装置来阻止润滑剂撒落。
尽管在上述减压阀的示例性实施例中，溢流阀26作为与溢流阀外壳22相分离的单独元件而形成，溢流阀26也可以与溢流阀外壳22一体形成。当溢流阀26作为与溢流阀外壳22相分离的单独元件而形成的时候，溢流阀可以由类似于阀导向装置40的树脂制成。
可以在本发明所描述的特定实施例中进行显而易见的改变，这种修改属于本发明所要求保护的精神和范围之内。要说明的是，所有包含在本文中的内容是示例性的，而并非限定本发明的范围。

Claims (7)

1.一种减压阀，包括：
开/关阀，该开/关阀对主压力腔室和副压力腔室之间的通道进行开启和闭合；
隔膜主体，该隔膜主体按照所述副压力腔室内的压力波动而被移置；
阀孔，所述副压力腔室通过该阀孔而连通性地连接至大气；
溢流阀，该溢流阀开启和闭合所述阀孔；以及
联动构件，该联动构件将所述开/关阀和所述溢流阀互相连接在一起，以使得所述开/关阀和所述溢流阀互相联合起来执行它们的阀开启/闭合操作，
其中，所述联动构件包括阀导向装置以及柱销，该阀导向装置包括阀通道和柱销孔，所述主压力腔室和所述副压力腔室通过所述阀通道而互相连通性地连接；所述柱销穿过所述阀通道而插入所述阀导向装置的所述柱销孔，并被所述柱销孔导向，以沿着所述柱销的轴向方向可滑动地移动；
其中，所述开/关阀设在所述柱销的下端；
其中，所述溢流阀位于所述柱销的上端；
其中，所述阀孔与所述阀通道和所述柱销孔具有公共轴线；以及
其中所述阀导向装置和所述柱销分别由树脂和金属制成，
其中所述减压阀还包括安装在所述隔膜主体的中心部分的溢流阀外壳，所述阀孔形成在该溢流阀外壳的上部内，
其中所述溢流阀外壳包括活塞部分，该活塞部分由所述阀导向装置的圆柱体部分所支撑，以在其上能够滑动；
其中所述活塞部分在所述圆柱体部分上滑动的时候，所述隔膜主体的位移引起所述活塞部分的移动；以及
其中所述阀导向装置和所述溢流阀外壳分别由树脂和金属制成。
2.如权利要求1所述的减压阀，其特征在于，所述溢流阀设在所述溢流阀外壳内，
其中所述阀孔形成于所述溢流阀内；
其中所述阀孔的端部形成有大致锥形表面，所述柱销的上端与该大致锥形表面相接触；以及
其中所述柱销被偏压构件朝着闭合所述开/关阀和所述溢流阀的方向进行连续偏压。
3.如权利要求1所述的减压阀，其特征在于，所述阀导向装置的所述柱体部分和所述溢流阀外壳的所述活塞部分之间的空间限定了副压力释放腔室，
其中排气孔穿过所述溢流阀外壳的所述活塞部分而形成；
其中当所述副压力腔室内的副压力小于设定压力时，所述阀孔闭合；以及
其中，当由于所述副压力腔室内的所述副压力增大超过所述设定压力，以引起的所述溢流阀外壳上升而导致所述隔膜主体移置的时候，所述排气孔从所述阀导向装置的所述柱体部分暴露出来，从而所述副压力腔室和所述副压力释放腔室通过所述排气孔而互相连通性地连接。
4.如权利要求1所述的减压阀，其特征在于，所述阀孔、所述阀通道、所述柱销孔和所述柱销同轴设置。
5.如权利要求2所述的减压阀，其特征在于，所述偏压构件包括压缩弹簧。
6.如权利要求2所述的减压阀，其特征在于，还包括弹簧座，该弹簧座设在与所述溢流阀相反的所述溢流阀外壳的另一侧，
其中所述弹簧座被第二偏压构件沿着挤压所述隔膜主体来紧靠所述溢流阀，以抵抗所述偏压构件的偏压力的方向来偏压。
7.如权利要求6所述的减压阀，其特征在于，所述第二偏压构件包括压缩弹簧。
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