CN103711793A - 旋转式流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种旋转式流量控制装置，其包含本体及旋转体。本体包含上盖、轴承及下盖。上盖具有入口及出口。轴承装设于上盖及下盖之间。上盖包含凸向该轴承的挡墙。挡墙包含止挡段及限位段。止挡段介于入口与出口之间，且限位段自止挡段的一端朝上盖的侧缘延伸。旋转体可旋转地装设于轴承。旋转体包含一第一凸墙及一第二凸墙。第一凸墙与第二凸墙彼此间隔一距离而形成一凹陷。凹陷分别与入口及出口连通。出口位于第一凸墙与限位段之间。止挡段介于第二凸墙与限位段之间，且止挡段与第二凸墙间保持间距以形成液流口。液流口连通入口。

Description

旋转式流量控制装置

技术领域

本提案涉及一种流量控制装置，特别是涉及一种用于旋转式流量控制装置。

背景技术

为因应超高精密定位与微细加工系统的需求，摩擦力非常微小的液静压轴承系统成为高精密工具机不可缺少的关键组件。液静压轴承相比较于气静压轴承具备了更优异的刚性、阻尼性能与切削加工时的抑制颤振能力，再加上微(纳)米级精密运动定位精度，可提供超精密切削工具机的轴承设计一个优良的解决方案，故全球高阶精密工具机导轨的轴承系统几乎都一致采用液静压轴承系统。

现有完整的工具机液静压轴承系统，应包含液静压轴承油腔本体，外部供油系统及节流装置(节流器)三部分。节流装置的功能在于调节流体的流量，使系统获得稳定的流量供给。节流装置一般分为节流比为固定值的固定节流装置以及节流比为变动值的可变节流装置。由于可变节流装置因具有比固定节流装置更优异的节流效果，故市面上一般以可变节流装置为主。目前市面上的可变节流装置一般利用薄膜结构来调节流量，然而薄膜式可变节流装置因易产生疲劳变形而降低调节流量的效果。因此，如何改善可变节流装置的疲劳变形的问题以延长可变节流装置的使用寿命将是研发人员必须克服的一项重要课题。

发明内容

鉴于以上的问题，本发明的目的在于提供一种旋转式流量控制装置，用于改善薄膜式可变节流装置具有疲劳变形的问题。

为达上述目的，本发明所提供的旋转式流量控制装置，用以控制一流体的流量，包含一本体及一旋转体。本体包含一上盖、一轴承及一下盖。上盖具有一第一入口及一第一出口。轴承装设于上盖及下盖之间，且轴承具有一轴孔。上盖包含凸向该轴承的一第一挡墙。第一挡墙包含一第一止挡段及一第一限位段。第一止挡段介于第一入口与该第一出口之间，且第一限位段自第一止挡段的一端朝上盖的侧缘延伸。旋转体可旋转地装设于轴孔内。旋转体具有一上表面。上表面面向上盖。旋转体包含一第一凸墙及一第二凸墙。第一凸墙与第二凸墙竖立于上表面且彼此间隔一距离而形成一第一凹陷。第一凹陷分别与第一入口及第一出口连通。第一出口位于第一凸墙与第一限位段之间。第一止挡段介于第二凸墙与第一限位段之间，且第一止挡段与第二凸墙间保持一第一间距以形成一第一液流口。第一液流口连通第一入口。其中，流体用以自第一出口流入或流出第一凹陷，使得第一凸墙因两侧的压力差而相对远离或靠近第一挡墙，并使得第二凸墙相对远离或靠近第一止挡段以调整流体自第一液流口流入第一凹陷的流量。

根据上述本提案所揭露的旋转式流量控制装置，旋转体可旋转地设置于轴承。并不用通过薄膜来达到流量控制的效果，故本提案的旋转式流量控制装置不会有疲劳变形的问题。

此外，旋转体的受压段分别受到流体的压力差以带动第一凸墙的受压段相对靠近或相对远离第一限位段以及第二凸墙的凸出部相对靠近或相对远离第二限位段，以调整受压段的相对两侧的压力值而达到液静压轴承的流量控制的效果。

以上的关于本提案内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本提案的原理，并且提供本提案的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为一实施例所揭露的旋转式流量控制装置配置于液静压轴承的示意图；

图2为图1的旋转式流量控制装置的立体示意图；

图3为图2的分解示意图；

图4A为图3的旋转体的立体示意图；

图4B为图2的剖面示意图；

图5为图2的剖面示意图；

图6为图2的剖面示意图；

图7与图8为图2的旋转式流量控制装置的作动示意图。

主要元件符号说明

10旋转式流量控制装置

20液静压轴承

22转轴

24第一注液口

26第二注液口

28第三注液口

30第四注液口

40供油装置

100  本体

110  上盖

111  凸座

112  第一挡墙

112a 第一止挡段

112b 第一限位段

112c 第二限位段

113  第二挡墙

114  第一入口

115  第一出口

120  下盖

121  凸座

122  第三挡墙

122a 第二止挡段

122b 第三限位段

122c 第四限位段

123  第四挡墙

124  第二入口

125  第二出口

130  组装座

131  组装槽

140  轴承

141  轴孔

200  旋转体

210  上表面

212  第一凸墙

214  受压段

216  延伸段

218  第二凸墙

220  基部

222  凸出部

224  第一侧缘

226  斜面

228  第二侧缘

230  斜面

240  下表面

242  第三凸墙

244  受压段

246  延伸段

248  第四凸墙

250  基部

252  凸出部

254  贯穿孔

256  第一液流口

258  第二液流口

260  第一流道

262  第二流道

264  第一凹陷

266  第二凹陷

270  环形通道

280  环形通道

285  压力缓冲空间

290  压力缓冲空间

具体实施方式

请参阅图1至图5，图1为一实施例所揭露的旋转式流量控制装置配置于液静压轴承的示意图，图2为图1的旋转式流量控制装置的立体示意图，图3为图2的分解示意图，图4A为图3的旋转体的立体示意图，图4B为图2的剖面示意图，图5为图2的剖面示意图，图6为图2的剖面示意图。

本实施例的旋转式流量控制装置10，用以控制一流体的流量。举例来说，如图1所示，两个旋转式流量控制装置10与一供油装置40一同配置于液静压轴承20以调整液静压轴承20内的流体的流量。液静压轴承20包含一转轴22，且液静压轴承20具有一第一注液口24、一第二注液口26、一第三注液口28及一第四注液口30。其中一旋转式流量控制装置10连通第一注液口24与第三注液口28，另一旋转式流量控制装置10连通第二注液口26与第四注液口30。各注液口分别连通转轴22与液静压轴承20的内壁面所形成的空间，使流体可以自各注液口注入液静压轴承20。各注液口彼此相隔90度以平均分布于液静压轴承20四周。流体例如是润滑液以降低转轴22转动时的摩擦耗能。然而当转轴22承受负重时，转轴22就会偏离原始轴心而与轴承的内壁面接触，进而开始增加转轴22转动时的摩擦耗能。因此，必须通过旋转式流量控制装置10与供油装置40来调整液静压轴承20内的流量以令转轴22复位，进而降低转轴22转动时的摩擦耗能。

如图2与图3所示，本实施例的旋转式流量控制装置10包含一本体100及一旋转体200。本体100包含一上盖110、一下盖120、一组装座130及一轴承140。上盖110与下盖120分别装设于组装座130的相对两侧。组装座130具有一组装槽131。轴承140装设于组装槽131内，以令轴承140位于上盖110及下盖120之间。轴承140具有一轴孔141。旋转体200旋转地装设于轴孔141内。更进一步来说，旋转体200通过轴承140相对本体100旋转，可降低旋转体200转动的摩擦耗能。

详细来说，上盖110包含一凸座111、第一挡墙112及一第二挡墙113。此外，上盖110具有一第一入口114及一第一出口115。第一入口114与上述供油装置40相连通，而第一出口115与液静压轴承20其中一注液口相连通。凸座111凸向轴承140，且凸座111卡合于轴孔141。第一入口114及第一出口115位于凸座111上。第一挡墙112与第二挡墙113竖立于凸座111，且第一挡墙112与第二挡墙113朝轴承140凸出。第一挡墙112包含一第一止挡段112a及自第一止挡段112a相对两端延伸的一第一限位段112b与一第二限位段112c。第一止挡段112a介于第一入口114与第一出口115之间，且围绕部分第一入口114。第一限位段112b与第二限位段112c分别自第一入口114朝凸座111的周缘延伸。而第一限位段112b与凸座111的周缘彼此接触以及第二限位段112c未与凸座111周缘接触，以令第一入口114与第一出口115相连通。

下盖120的结构与上盖110的结构为相互左右对称。详细来说，下盖120包含一凸座121、一第三挡墙122及一第四挡墙123。此外，下盖120具有一第二入口124及一第二出口125。第二入口124与上述供油装置40相连通，而第二出口125与液静压轴承20其中一注液口相连通。凸座121凸向轴承140，且凸座121卡合于轴孔141。第二入口124及第二出口125位于凸座121上。第三挡墙122与第四挡墙123竖立于凸座121，且第三挡墙122与第四挡墙123朝轴承140凸出。第三挡墙122包含一第二止挡段122a及自第二止挡段122a相对两端延伸的一第三限位段122b与一第四限位段122c。第二止挡段122a介于第二入口124与第二出口125之间，且围绕部分第二入口124。第三限位段122b与第四限位段122c分别自第二入口124朝凸座121的周缘延伸。而第三限位段122b与凸座121的周缘彼此接触以及第四限位段122c未与凸座121周缘接触，以令第二入口124与第二出口125相连通。

如图4A至图6所示，旋转体200具有相对的一上表面210及一下表面240，上表面210面向上盖110，且下表面240面向下盖120。旋转体200包含一第一凸墙212、一第二凸墙218、一第三凸墙242及一第四凸墙248。第一凸墙212与第二凸墙218竖立于上表面210且彼此间隔一距离而形成一第一凹陷264。第一凹陷264分别与第一入口114及第一出口115相连通。第一凸墙212包含一受压段214及一延伸段216。受压段214自旋转体200的周缘朝旋转体200的中心延伸，而延伸段216自受压段214的一端朝第一限位段112b延伸。此外，延伸段216的长度L1大于第一出口115至第一限位段112b的距离D1，以保证第一出口115能够介于受压段214与第一限位段112b之间。

在本实施例中，第一凸墙212与第一挡墙112相互分离以形成一第一流道260，第一流道260与第一入口114及第一出口115相通。

第二凸墙218包含一基部220及一凸出部222。凸出部222自基部220的一端朝第二限位段112c凸出。第二挡墙113位于第二限位段112c与基部220之间，以及位于凸出部222与旋转体200的周缘之间。并且，第二挡墙113抵靠于凸出部222，以减少旋转体200转动的流阻。此外，第二挡墙113与第二凸墙218之间具有一压力缓冲空间285，压力缓冲空间285的作用容后一并描述。此外，第一止挡段112a介于第二凸墙218之间，且第一止挡段112a与第二凸墙218间保持一第一间距以形成一第一液流口256。第一液流口256连通第一入口114。

此外，基部220具有一沿旋转体200的周缘设置的一第一侧缘224及与第三限位段122b相邻的一第二侧缘228。第一侧缘224与第二侧缘228于靠近上盖110的一侧各具有一斜面226、230，斜面226、230与上盖110的内表面共同构成一环形通道270。环形通道270分别与第一凹陷264及压力缓冲空间285相连通，以避免旋转式流量控制装置10的内部压力过大而造成旋转体200无法转动。

旋转体200的上表面210与下表面240上的结构为左右相互对称的结构。详细来说，第三凸墙242与第四凸墙248竖立于下表面240且彼此间隔一距离而形成一第二凹陷266。第二凹陷266分别与第二入口124及第二出口125相连通。第三凸墙242包含一受压段244及一延伸段246。受压段244自旋转体200的周缘朝旋转体200的中心延伸，而延伸段246自受压段244的一端朝第三限位段122b延伸。此外，延伸段246的长度大于第二出口125至第三限位段122b的距离，以保证第二出口125能够介于受压段244与第三限位段122b之间。

在本实施例中，第三凸墙242与第三挡墙122相互分离以形成一第二流道262，第二流道262与第二入口124及第二出口125相通。

第四凸墙248包含一基部250及一凸出部252。凸出部252自基部250的一端朝第四限位段122c凸出。第四挡墙123位于第四限位段122c与基部250之间，以及位于凸出部252与旋转体200的周缘之间。并且，第四挡墙123抵靠于凸出部252，以减少旋转体200转动的流阻。此外，第四挡墙123与第四凸墙248之间具有一压力缓冲空间290，压力缓冲空间290的作用容后一并描述。此外，第二止挡段122a介于第四凸墙248之间，且第二止挡段122a与第四凸墙248间保持一第一间距以形成一第二液流口258。第二液流口258连通第二入口124。

其中，第四凸墙248的基部250具有如上述第二凸墙218的基部220的结构，使得第四凸墙248的基部250与下盖120的内表面共同构成一环形通道280。环形通道280分别与第二凹陷266及压力缓冲空间290相连通以避免密闭空间的形成。密闭空间会造成空气或流体无法被压缩而导致旋转体200无法旋转的问题。因此，环形通道280可以避免旋转式流量控制装置10的内部压力过大而造成旋转体200无法转动。

请一并参阅图1、图7及图8，图7与图8为图2的旋转式流量控制装置的作动示意图。

假设液静压轴承20内的转轴22因承受一负重而偏向第二注液口26时，转轴22会挤压液静压轴承20内的流体，以令流体自第二出口125流入第二凹陷266。更详细来说，流体流入第三限位段122b与第三凸墙242的受压段244之间，使得第三限位段122b与第三凸墙242之间的流体压力增加，进而导致受压段244的相对两侧产生压力差而带动旋转体200顺时针转动(沿箭头a所指的方向)。而旋转式流量控制装置10调节流量的原理如下：

当旋转体200顺时针转动时，第一凸墙212的受压段214会相对靠近第一限位段112b，以将流体重新由第四注液口30流入液静压轴承20而调整液静压轴承20内流体的流量。

此外，当旋转体200顺时针转动时，第四凸墙248的凸出部252会相对远离第二止挡段122a以扩大第二液流口258的大小，以增加流体从第二入口124流入第二凹陷266的流量，进而使得流体挤压第三凸墙242的受压段244靠近第四限位段122c的一侧而带动旋转体200复位(沿箭头b所指的方向)。如此一来，原本位于第三限位段122b与第三凸墙242的受压段244之间的流体就会重新被迫使自第二注液口26流入液静压轴承20而将转轴22的位置导正，也就是说，转轴22会被挤回靠近液静压轴承20靠近中间的位置。当转轴22朝其它注液口偏离时，仅旋转方向有所差异，旋转式流量控制装置10的其余作动方式与上述相同，故不再赘述。

根据上述本提案所揭露的旋转式流量控制装置，旋转体可旋转地设置于轴承。并不用通过薄膜来达到流量控制的效果，故本提案的旋转式流量控制装置不会有疲劳变形的问题。

此外，二出口分别连通液静压轴承的二注液口。旋转体的受压段分别受到流体的压力差以带动第一凸墙的受压段相对靠近或相对远离第一限位段以及第三凸墙的受压段相对靠近或相对远离第三限位段而达到液静压轴承的流量控制。

此外，旋转式流量控制装置的二入口分别连通供油装置。旋转体的受压段分别受到流体的压力差以带动第二凸墙的凸出部相对靠近或相对远离第二限位段以及第四凸墙的凸出部相对靠近或相对远离第四限位段而调整第一液流口与第二液流口的大小，进而调整受压段的靠近第二凸墙的一侧的压力以达到液静压轴承的流量控制。

Claims (14)

1.一种旋转式流量控制装置，用以控制一流体的流量，包含：

本体，包含上盖、轴承及下盖，该上盖具有第一入口及第一出口，该轴承装设于该上盖及该下盖之间，且该轴承具有轴孔，该上盖包含凸向该轴承的第一挡墙，该第一挡墙包含第一止挡段及第一限位段，该第一止挡段介于该第一入口与该第一出口之间，且该第一限位段自该第一止挡段的一端朝该上盖的侧缘延伸；以及

旋转体，可旋转地装设于该轴孔内，该旋转体具有上表面，该上表面面向该上盖，该旋转体包含第一凸墙及第二凸墙，该第一凸墙与该第二凸墙竖立于该上表面且彼此间隔一距离而形成一第一凹陷，该第一凹陷分别与该第一入口及该第一出口连通，该第一出口位于该第一凸墙与该第一限位段之间，该第一止挡段介于该第二凸墙与该第一限位段之间，且该第一止挡段与该第二凸墙间保持一第一间距以形成一第一液流口，该第一液流口连通该第一入口；

其中，该流体用以自该第一出口流入或流出该第一凹陷，使得该第一凸墙因两侧的压力差而相对远离或靠近该第一挡墙，并使得该第二凸墙相对远离或靠近该第一止挡段以调整该流体自该第一液流口流入该第一凹陷的流量。

2.如权利要求1所述的旋转式流量控制装置，其中该上盖包含凸座，该凸座卡合于该轴孔，该第一入口及该第一出口位于该凸座上，该第一挡墙另包含第二限位段，该第一限位段及该第二限位段分别连接该第一止挡段的相对两端，该第一止挡段竖立于该凸座，并围绕部分该第一入口，该第一限位段与该第二限位段竖立于该凸座，并分别自该第一入口朝该凸座的周缘延伸，该第一凸墙介于该第一限位段与该第二限位段之间。

3.如权利要求2所述的旋转式流量控制装置，其中该第一凸墙与该第一挡墙相互分离以形成一第一流道。

4.如权利要求3所述的旋转式流量控制装置，其中该第一凸墙包含受压段及延伸段，该受压段自该旋转体的周缘朝该旋转体的中心延伸，该延伸段自该受压段的一端朝该第一限位段延伸，且该延伸段的长度大于该第一出口至该第一限位段的距离。

5.如权利要求3所述的旋转式流量控制装置，其中该第二凸墙包含基部及凸出部，该凸出部自该基部的一端朝该第二限位段凸出，该上盖还包含第二挡墙，该第二挡墙与该第二限位段彼此间隔一第二间距，且该第二挡墙位于该第二限位段与该基部之间，以及位于该凸出部与该旋转体的周缘之间，而该第二挡墙抵靠于该凸出部。

6.如权利要求5所述的旋转式流量控制装置，其中该第二凸墙与该第二挡墙之间具有压力缓冲空间，该基部具有沿该旋转体的周缘设置的第一侧缘及与该第一限位段相邻的第二侧缘，该第一侧缘与该第二侧缘于靠近该上盖的一侧各具有一斜面，该斜面与该上盖的内表面共同构成一环形通道，该环形通道分别与该第一凹陷及该压力缓冲空间相连通。

7.如权利要求1所述的旋转式流量控制装置，其中该下盖具有第二入口及第二出口，该下盖包含凸向该轴承的第三挡墙，该第三挡墙包含第二止挡段及第三限位段，该第二止挡段介于该第二入口与该第二出口之间，且该第三限位段自该第二止挡段的一端朝该上盖的侧缘延伸，该旋转体具有相对该上表面的一下表面，该下表面面向该下盖，该旋转体包含第三凸墙及第四凸墙，该第三凸墙与该第四凸墙竖立于该下表面且彼此间隔一距离而形成一第二凹陷，该第二凹陷分别与该第二入口及该第二出口相连通，该第二出口位于该第三凸墙与该第三限位段之间，该第二止挡段介于该第四凸墙与该第三限位段之间，且该第二止挡段与该第四凸墙间保持一第三间距以形成一第二液流口，该第二液流口连通该第二入口。

8.如权利要求7所述的旋转式流量控制装置，其中该旋转体具有贯穿孔，该贯穿孔自该上表面贯穿该下表面，该第一入口及该第二入口与该贯穿孔至少部分重叠，且该贯穿孔连通该第一凹陷与该第二凹陷。

9.如权利要求7所述的旋转式流量控制装置，其中该下盖包含凸座，该凸座卡合于该轴孔，该第二入口及该第二出口位于该凸座上，该第三挡墙另包含第四限位段，该第三限位段及该第四限位段分别连接该止挡段的相对两端，该止挡段竖立于该凸座，并围绕部分该第二入口，该第三限位段与该第四限位段竖立于该凸座，并分别自该第二入口朝该凸座的周缘延伸，该第三凸墙介于该第三限位段与该第四限位段之间。

10.如权利要求9所述的旋转式流量控制装置，其中该第三凸墙与该第三挡墙相互分离以形成一第二流道。

11.如权利要求10所述的旋转式流量控制装置，其中该第三凸墙包含受压段及延伸段，该受压段自该旋转体的周缘朝该旋转体的中心延伸，该延伸段自该受压段的一端朝该第三限位段延伸，且该延伸段的长度大于该第二出口至该第三限位段的距离。

12.如权利要求10所述的旋转式流量控制装置，其中该第四凸墙包含基部及凸出部，该凸出部自该基部的一端朝该第四限位段凸出，该下盖还包含第四挡墙，该第四挡墙与该第四限位段彼此间隔一第四间距，且该第四挡墙位于该第三限位段与该基部之间，以及位于该凸出部与该旋转体的周缘之间，而该第四挡墙抵靠于该凸出部。

13.如权利要求12所述的旋转式流量控制装置，其中该第四凸墙与该第四挡墙之间具有压力缓冲空间，该基部具有一沿该旋转体的周缘设置的第一侧缘及与该第三限位段相邻的第二侧缘，该第一侧缘与该第二侧缘于靠近该上盖的一侧各具有一斜面，该斜面与该上盖的内表面共同构成一环形通道，该环形通道分别与该第二凹陷及该压力缓冲空间相连通。

14.如权利要求1所述的旋转式流量控制装置，其中该本体还包含一组装座，该上盖与该下盖分别装设于该组装座的相对两侧，该组装座具有一组装槽，该轴承装设于该组装槽内。

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