CN103104716A

CN103104716A - 夹持阀

Info

Publication number: CN103104716A
Application number: CN2012101914129A
Authority: CN
Inventors: 深野喜弘; 马门正一; 牛岛康博
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: TW201319439A; DE102012011276B4; JP5338885B2; US20130119284A1; JP2013104440A; KR20130051869A; US8622365B2; CN103104716B; DE102012011276A1; KR101937753B1; TWI632319B

Abstract

一种夹持阀，包含设置在其端盖（46）与螺线管（16）的可移动铁芯（38）之间的弹簧（48）。弹簧（48）迫使可移动铁芯（38）移向位于本体（14）中的管（12）一侧。弹簧（48）的弹力（Fb）被设定为小于管（12）作用在阀塞（54）上的反作用力（Fa）。在螺线管（16）处于未被激励的状态下，阀塞（54）在管（12）反作用力（Fa）的作用下被推向螺线管（16），从而使流体流过管（12）的流道（24）。反之，在螺线管（16）处于被激励的状态下，使可移动铁芯（38）被朝向管（12）吸引的力（Fc）与弹簧（48）的弹力（Fa）叠加，使得阀塞（54）克服管（12）的反作用力（Fa）来阻断所述的流道（24）。

Description

夹持阀

技术领域

本发明涉及一种夹持阀（pinch valve），能够切换通道内流体的流动状态。

背景技术

截至目前，夹持阀已被用于切换由管子等构成的管道内的流体的流动状态，正如日本特开2002-174352所揭示的那样，比方说，这类夹持阀配备有：本体；设置在本体内供流体流过的管道；通过夹持使管道变形，从而切换流体流动状态的夹件（a clamping piece）；以及在趋近或者远离管道的方向上推动所述夹件的活塞（a piston）。此外，例如，通过压迫使活塞移向正在执行压力流体供给任务的管道，活塞与夹件一起移动，从而使管道在本体和夹件之间被夹持且变形。结果，使管道内部流体的流动受阻。

发明内容

然而，上述夹持阀需要进一步小型化，而且需要对流体的流动状态切换得更加迅速。

本发明的总体目的在于提供一种体轻小巧、并且能够更迅速切换流体流动状态的夹持阀。

本发明以一种夹持阀为特征，所述夹持阀包含本体、弹性管道、螺线管、阀机构和弹性装置。弹性管道不被支撑在本体上，流体流经弹性管道。螺线管与本体相连，并且具有线圈。通过给所述线圈通电使所述螺线管受到激励，用于使可移动铁芯被吸引朝向固定铁芯。阀机构具有面向管道设置的阀塞，阀塞能够沿着本体的轴向移位。通过使螺线管受到激励，阀机构将阀塞推向管道。弹性装置用于将可移动铁芯推向固定铁芯，通过阀塞朝向管道的移位，管道被夹持在阀塞和本体之间，用以截断流体的流动。

根据本发明，在螺线管中，线圈因被供电而带电，使得可移动铁芯被引向固定铁芯一侧；并且，弹性装置设置在螺线管中，将可移动铁芯压向固定铁芯。此外，当可移动铁芯在螺线管的激励下被向固定铁芯一侧吸引，使阀塞随可移动铁芯移向并压迫管道时，在可移动铁芯中，由于弹性装置的弹力与螺线管的引力叠加，所以弹性管道的反作用力被克服，导致管道发生形变，截断流体的流动。

因此，采用包含弹性装置的简单结构，能够确保阀塞以大压力压迫管道，所以，比方说，与不通过在内部设置弹簧也产生相同程度的压力的情况相比，螺线管可以被制造得轻质小巧。此外，当阀塞通过可移动铁芯被操作时，通过对其加以弹性装置的弹力，阀塞能够更迅速地移向管道。

本发明的上述及其他目的、特征和优势将通过以下结合附图的描述变得更加显而易见。所述附图以示例的方式展示本发明的优选实施例。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的夹持阀的总体截面图；

图2所示截面图显示图1中所述夹持阀处于使阀塞（valve plug）移位，从而夹持管路、阻塞流道（fluid passage）的状态；

图3为根据本发明第二实施例的夹持阀的总体截面图；以及

图4所示截面图显示图3中所述夹持阀处于使阀塞移位，从而夹持管路、阻塞流道的状态。

具体实施方式

在图1中，附图标记10表示本发明第一实施例中所述的夹持阀。

如图1和2所示，夹持阀10包含：本体14，管（管道）12贯穿于本体14中，例如供水或血液管（管道）12的流体流过管（管道）12；与本体14上部相连的螺线管（solenoid）16；以及设置在螺线管16和本体14内部的阀机构18，所述阀机构18能够在螺线管16的激励下沿着轴向（箭头A和B的方向）移位。

本体14，例如，由树脂材料形成，具有沿直线贯穿其中的通孔（through hole）20，并具有大致在其中心位置（沿箭头A所示方向）向上突起的夹持部（clamping member）22。夹持部22被设置为垂直于通孔20的延伸方向，并形成为相对于通孔20的内周面突起预定的高度。夹持部22的端部形成为半球形。

管12由诸如橡胶、树脂等具有一定弹性的材料形成为管状，并被插入本体14的通孔20中。此外，管12的外周面被保持与通孔20的内周面紧密接触，使管12被支撑在本体14中，从而在管12内形成一条供流体从中通过的流道24。

此外，在本体14的大致中心位置处形成有阀孔26，该阀孔26与通孔20连通。阀孔26垂直于通孔20延伸，并且开口向上（沿箭头A所示方向）。后文描述的阀机构18的阀塞54被设置为在能在阀孔26内部移动，阀孔26被设置为处于被盖板（cover plate）28密封且阀塞54位于阀孔26中的状态。管12在本体14中相对于阀孔26垂直延伸。

螺线管16包含：与本体14的上部相连的圆柱形外罩（housing）30；其上缠绕有线圈32且位于外罩30内部的线轴（bobbin）34；设置在线轴34内部的固定铁芯36；以及可沿与固定铁芯36相同的轴线移位的可移动铁芯38。

线轴34包含自其轴向（箭头A和B的方向）两端向外突出的一对凸缘40，该凸缘40与外罩30的内周壁相接合，绕在线轴34上的线圈32介于两个凸缘40彼此之间。线圈32与图中未示出的电源电连接。

固定铁芯36由诸如磁性不锈钢等的磁性材料制成，其下端相对于盖板28固定，其上端插入并固定在线轴34内。沿轴向（箭头A和B所示方向）贯穿的轴孔（shaft hole）42形成在固定铁芯36中心的。后文描述的阀机构18的杆轴56插入并支撑在轴孔42中，杆轴56可在轴孔42中移动。

与固定铁芯36类似，可移动铁芯38，比方说，也由例如磁性不锈钢等磁性材料制成，并且被设置为能够沿着线轴34的内部移动。可移动铁芯38的一端被设置为面向固定铁芯36具有锥形表面，该锥形表面朝向固定铁芯36的所在侧（沿箭头B所示方向）逐渐变细。此外，抵靠杆轴56且垂直于可移动铁芯38轴线的平面状的抵接面44形成在可移动铁芯38的一端。可移动铁芯38的另一端被设置为面向与外罩30的上部相连的端盖（盖构件）46。

此外，可移动铁芯38和端盖46之间设置有弹簧（弹性装置）48，弹簧（弹性装置）48将可移动铁芯38压向固定铁芯36所在一侧（沿箭头B所示方向）。

弹簧48，比方说，由卷簧制成，介于设在可移动铁芯38（另外一端）端面上的第一凹陷50和形成在端盖46端面上的第二凹陷52之间。所述第一和第二凹陷50和52被设置为彼此面对，一起作为定位装置为弹簧48定位，同时限制弹簧48沿两个轴向（箭头A和B所示方向）和竖直方向的移动。

此外，通过给与未示出电源相连的线圈32通电，使线圈32受到激励，使可移动铁芯38受到吸引而朝固定铁芯36的所在侧（沿箭头B所示方向）移动预定的距离。

阀机构18包含：阀塞54，设置在本体14的阀孔26中；杆轴56，抵靠阀座54的上端面，被支撑以便相对于固定铁芯36移位；以及设置在本体14上的夹持部22。阀塞54，比方说，由矩形截面的树脂材料制成，在其面对管12的下端面上形成有向管12所在侧（箭头B所示方向）突出的突起部58。突起部58被设置为面朝夹持部22，与夹持部22一起将管12夹持（夹压）在两者之间。与夹持部22的形状类似，突起部58的形状也为半球形。

此外，阀塞54在其上部的大致中心位置处形成有内凹的空穴，该空穴的内部装有受压体60。该受压体60，比方说，由金属材料制成，容纳在所述空穴中，与阀塞54的上表面齐平。杆轴56的端部总是抵靠在受压体60上，使得受压体60受到杆轴60从上方施加的压力。

杆轴56具有固定的直径，沿轴向（箭头A和B所示方向）延伸，并以可移动的方式穿过固定铁芯36的轴孔42。杆轴56的一端抵靠设置在阀塞54的受压体60，另一端抵靠可移动铁芯38的抵接面44。此外，可移动铁芯38朝本体14侧的移动（沿箭头B所示方向）使得杆轴56受到压迫，作为阀塞54通过杆轴56被下压（沿箭头B所示方向）的结果，阀塞54沿阀孔26朝管12所在侧（沿箭头B所示方向）移动，从而使管12变形，被突起部58被压服或压扁。

此时，管12被阀塞54压迫而产生形变，管12作用在阀塞54上的反作用力（反向力）Fa被设定为大于弹簧48作用在可移动铁芯38上用以压迫可移动铁芯38的弹力Fb（Fa＞Fb）。换而言之，弹簧48的弹力Fb被设定为小于管12的反作用力Fa。

管12的反作用力Fa沿竖直向上的方向（箭头A所示方向）作用并使位于管12上方的阀塞54偏置，同时弹簧48的弹力Fb以及可移动铁芯38受到的吸引力Fc则与反作用力Fa同轴且沿竖直向下的方向（箭头B所示方向）被施加，即，与反作用力Fa的方向相反。

不仅如此，弹簧48的弹力Fb的大小被设定为能够确保管12在被阀塞54以弹力Fb压迫时，流道截面积能使流体以预定的流速（流量）流过杆体12的流道24。

本发明第一实施例所述的夹持阀10基本上构造如上。接下来将描述夹持阀10的工作和优势。在以下描述中，图1所示的螺线管16的非激励状态被描述为初始状态。在该初始状态下，螺线管16并不对可移动铁芯38、杆轴56和阀塞54施加向下（箭头B所示方向）的推力（thrust force），因而管12的内部保持连通状态（即开启），使流体能够持续流过管12。

首先，在初始状态下，通过从图中未示出的电源向螺线管16的线圈32供电，线圈32被激励；在这种激励下，可移动铁芯38（沿箭头B所示方向）被吸引到固定铁芯36的所在侧（见图2）。此时，可移动铁芯38在弹簧48的弹力Fb被叠加到由螺线管16产生的吸引力Fc的状态下移动，从而使可移动铁芯38移向固定铁芯36的所在侧（沿箭头B所示方向）。

按照这种方式，如图2所示，在杆轴56被可移动铁芯38压向本体14所在侧（沿箭头B所示方向）的同时，阀塞54被杆轴56压迫，移向管12所在侧（沿箭头B所在侧）。此外，阀塞54的突起部58将管12压向夹持部22所在侧（沿箭头B所示方向）；于是，作为管12在突起部58和夹持部22之间被压服（crushed）或被压扁的结果，管12的流道24被阻断。因此，流体在管12的流道24内的流动被截断。

更具体地说，被施加的用以推压阀塞54的压力由作用在可移动铁芯38上的吸引力Fc与弹簧48的弹力Fb之和构成；并且，由于该合力超过了管12的反作用力Fa（Fa＜Fb+Fc），所以阀塞54能够克服反作用力Fa使管12变形。

另一方面，通过停止对螺线管16供电，线圈32的激励状态被解除，使可移动铁芯38移向固定铁芯36所在侧（沿箭头B所示方向）的吸引力Fc消失。因此，由于管12向阀塞54所在侧施加的反作用力Fa（沿箭头A方向）大于弹簧48使阀塞54向管12所在侧（沿箭头B方向）偏置的弹力Fb，所以阀塞54在管12的反作用力Fa的推动下返回至螺线管16所在侧（沿箭头A方向）。与此同时，杆轴56和可移动铁芯38克服弹簧48的弹力Fb移向端盖46所在侧（沿箭头A方向）。

结果，管12被阀塞54和夹持部22夹持的状态被解除，图1中所示初始状态在管12的弹性作用下得以被恢复，从而恢复了所述的连通状态（初始状态），使流体能够通过流道24。

按照上述方式，根据本发明第一实施例，夹持阀10中包含螺线管16，用于在线圈32受激励的情况下，将阀塞54推向管12所在侧（沿箭头B方向）；同时也设置有弹簧48，用于将螺线管16的可移动铁芯38推向阀塞54的所在侧（沿箭头B方向）。此外，通过将弹簧48的弹力Fb和可移动铁芯38的吸引力Fc叠加在一起，起初，两者的合力被设定为大于管12的反作用力Fa（Fa＜Fb+Fc）。采用这样的结构，当阀塞54被移向管12的所在侧（沿箭头B方向）来压服或者压扁管12以阻断流体流动时，因在可移动铁芯38的吸引力Fc以外还有弹簧48的弹力Fb作用在阀塞54上，所以流体的流动状态能够更迅速地被阻断。

换而言之，当可移动铁芯38在吸引力Fc的作用下按压阀塞54时，弹簧48通过沿同向施加弹力Fb来辅助按压阀塞54。

此外，采用以弹簧48构成的简单结构，能够确保阀塞54以大压力作用在管12上，所以，比方说，与不通过设置弹簧48也试图达到相同程度的压力的情况相比，螺线管16可以被制造得轻质小巧。

此外，通过更换弹簧48，代之以具有不同弹力Fb的弹簧，以应对管12的的反作用力Fa，则可以适应各种型号和特性的不同管12。

接下来，图3和图4中展示的是第二实施例中所述的夹持阀10。与第一实施例中夹持阀10相同的构件被赋予相同的附图标记，所以有关这些特征的详细描述则被省略。

第二实施例中所述夹持阀100与第一实施例中所述夹持阀10之间的区别在于其中设置有调整机构102，该调整机构102能够调整弹簧48作用在可移动铁芯38上的作用力。

如图3和图4所示，端盖104的大致中心位置处形成有螺孔106，与第二凹陷52连通。作为调整机构102的一部分的调整螺栓108被旋入螺孔106中。

调整螺栓108，比方说，由柱螺栓构成，其下端部抵靠弹簧48的一端，其上端部相对于端盖104向上突出。此外，通过旋拧调整螺栓108，可使其在螺孔106中被旋进旋出。此外，锁紧螺母110被旋拧在调整螺栓108靠近端盖104的上部。

此外，在锁紧螺母110被旋拧远离端盖104的状态下，调整螺栓108相对于端盖104被旋拧。按照这种方式，调整螺栓108在第二凹陷52中或进或退，以接近或者远离弹簧48，从而改变在调整螺栓108端部按压下的弹簧48的弹力Fb。

更具体地说，通过使调整螺栓108移向弹簧48（沿箭头B方向），因弹簧48被挤压在调整螺栓108和可移动铁芯38之间，所以将可移动铁芯38、杆轴56和阀塞54向管12所在侧偏置的压力（沿箭头B方向）得以增加。相反，通过使调整螺栓108远离弹簧48（沿箭头A方向），因弹簧48压缩的状态得以被缓解，所以将可移动铁芯38、杆轴56和阀塞54压向管12所在侧的压力（沿箭头B方向）得以减小。

按照上述方式，根据第二实施例，即使在管12被代之以由不同弹性的材料制成的另外一种管，导致管12的反作用力Fa发生改变的情况下，由于弹簧48作用在可移动铁芯38上的弹力可由调整机构102依反作用力Fa进行调节，所以存在以下优势：即不必在每次更换管12时，都将弹簧48更换为另一种不同弹力的弹簧。

更具体地说，在更替或者变换管12导致管的弹力Fa变大时，通过将调整螺栓108移向管12所在侧（沿箭头B方向），则弹簧48被压缩，导致弹簧48的弹力Fb增加。反之，在管12的反作用力Fa减小时，通过移动调整螺栓108，使其远离管12（沿箭头A方向），则弹簧48的压缩得以缓解，导致弹簧48的弹力Fb减小。

此外，通过调整机构102对弹簧48的弹力Fb进行调节，应使得在螺线管16处于未被激励的状态下，管12的反作用力Fa大于弹簧48的弹力Fb（Fa＞Fb）；而在螺线管16处于受激励的状态下，应使得管12的反作用力Fa小于弹簧48的弹力Fb与可移动铁芯38的吸引力Fc之和形成的合成压力（Fb+Fc）（即Fa＜Fb+Fc）。

本发明所述夹持阀并不限于以上述具体实施例。自然，只要不背离随附权利要求书所阐述的本发明的实质和范围，各种用于替换的或者额外的特征和结构也可以予以采用。

Claims

1.一种夹持阀，其特征在于，包含：

本体（14）；

弹性管道（12），所述弹性管道（12）被支撑在所述本体（14）上，流体流经所述弹性管道（12）；

螺线管（16），所述螺线管（16）与所述本体（14）相连，并具有线圈（32），通过给所述线圈（32）通电使所述螺线管（16）受到激励，用于使可移动铁芯（38）被吸引朝向固定铁芯（36）；

阀机构（18），所述阀机构（18）具有面向所述管道（12）设置的阀塞（54），所述阀塞（54）能够沿着所述本体（14）的轴向移位，其中，通过使所述螺线管（16）受到激励，所述阀机构（18）将所述阀塞（54）推向所述管道（12）；以及

弹性装置，所述弹性装置用于将所述可移动铁芯（38）推向所述固定铁芯（36）；

其中，通过所述阀塞（54）朝向所述管道（12）的移位，所述管道（12）被夹持在所述阀塞（54）和所述本体（14）之间，用以截断所述流体的流动。

2.如权利要求1所述夹持阀，其特征在于，所述夹持阀进一步包含能够调整弹性装置的弹力的调整机构（102）。

3.如权利要求1所述的夹持阀，其特征在于，所述弹性装置包含弹簧（48）。

4.如权利要求2所述的夹持阀，其特征在于，所述弹性装置包含弹簧（48）。

5.如权利要求3所述的夹持阀，其特征在于，所述弹簧（48）位于所述可移动铁芯（38）的端面上的第一凹陷（50）与盖构件（46）的第二凹陷（52）之间，所述盖构件（46）设置为与所述端面相对。

6.如权利要求1所述的夹持阀，其特征在于，所述阀机构（18）包含设置在所述可移动铁芯（38）和所述阀塞（54）之间的杆轴（56），通过所述杆轴（56）与所述可移动铁芯（38）的一起移位，所述阀塞（54）被推压并朝向所述管道（12）移位。

7.如权利要求1所述的夹持阀，其特征在于，所述弹性装置的所述弹力被设定为小于所述管道（12）的反作用力。

8.如权利要求7所述的夹持阀，其特征在于，所述管道（12）的所述反作用力被弹性装置的所述弹力与所述螺线管（16）作用在所述阀塞（54）上的推力的组合克服。