CN103890469A - 流量调整器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流量调整器，具备：壳体，具有流体的入口端口、出口端口以及位于使两端口连通的连通路的阀座；柱塞导筒，与该壳体结合；柱塞，在前端部具有阀体，在轴向移动自由地插入柱塞导筒；弹簧单元，将柱塞向阀体与阀座抵接的方向进行施力；以及电磁单元，克服该弹簧单元，使柱塞向开阀方向移动。该流量调整器能够抑制滞后，并且满足以下情况：在柱塞与柱塞导筒之间，存在在两者的轴线一致的状态下使两者完全非接触，并且使滑动阻力为零的足够的间隙；阀体由球构成；该阀体和阀座的一个由刚体构成，另一个由弹性材料构成；弹簧单元由与柱塞同心的压缩盘簧构成，拉伸设置于柱塞导筒的固定部分与柱塞侧的可动部分之间。

Description

流量调整器

技术领域

本发明涉及一种通过电磁力对流量进行调整的流量调整器。

背景技术

作为这样的流量调整器，已知有将阀体（柱塞）向阀座弹簧施力，总是关闭流路，通过利用电磁力使阀体吸引移动而进行开阀的流量调整器。向阀体的开阀方向的移动量能够通过电磁力（电流）的大小进行调整。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：EP0565292A1号公报

专利文献2：日本特开2011-99563号公报

专利文献3：日本特开2007-107451号公报

专利文献4：日本特开平8-270824号公报

发明内容

（发明要解决的问题）

在这样的电磁驱动的流量调整器（阀）中，在使阀体向开阀方向移动时（使电流增加时）和向闭阀方向移动时（使电流减少时），虽然是相同的电流值，但是会造成阀开度不同的滞后的问题。例如在专利文献1中，将在前端部具有阀体的柱塞以非接触的方式插入柱塞导向件（プランジャガイド）内的同时，使弹性环部件介入于柱塞的外周一部分与柱塞导向件内壁之间。然而，该弹性环部件明显是造成滞后的原因。另外，在专利文献1中，不能保证柱塞前端的阀体相对于阀座的定心（调心性），这成为闭阀时的轻微阀泄露的原因。

本发明的目的在于获得一种能够通过简单的构成抑制滞后的电磁驱动的流量调整器。另外，本发明的目的在于获得一种能够在对滞后进行抑制的同时，使闭阀时的阀泄露为最小限度的流量调整器。

（解决技术问题的技术方案）

本发明为了抑制滞后，着眼于以下情况而完成：使柱塞与柱塞导向件非接触（对于柱塞与柱塞导向件，在其轴线一致时，赋予在两者之间形成环状的间隙的足够的直径的差），另一方面，通过盘簧、球状阀体和环状阀座确保柱塞（阀体）和阀座的调心性。

本发明的流量调整器具备：壳体，具有流体的入口端口、出口端口以及位于使两端口连通的连通路的阀座；柱塞导筒，与该壳体结合；柱塞，在前端部具有与所述阀座接近/远离的阀体，在轴向移动自由地插入所述柱塞导筒；弹簧单元，将所述柱塞向阀体与阀座抵接的方向进行施力；以及电磁单元，克服该弹簧单元，使所述柱塞向开阀方向移动；所述流量调整器的特征在于，在所述柱塞的外周面与柱塞导筒的内周面之间，存在在两者的轴线一致的状态下使两者完全非接触，并且使滑动阻力为零的足够的间隙；所述阀体由球构成，该阀体和阀座的一个由刚体构成，另一个由弹性材料构成；以及所述弹簧单元由与柱塞同心的压缩盘簧构成，拉伸设置于柱塞导筒的固定部分与柱塞侧的可动部分之间。

在所述柱塞的前端部，结合由区别于该柱塞的部件构成的阀体保持件，在该阀体保持件上形成使由所述球构成的阀体的前端一部分向阀座侧突出的内面锥形孔，还设置有主阀压缩盘簧，所述主阀压缩盘簧向使所述阀体从该内面锥形孔突出的方向施力，与所述压缩盘簧同心。

阀座设置于以自如地进行轴向位置调节的方式与壳体结合的阀座喷嘴的阀体侧端部，能够进行死区的微调整。

在柱塞外径为3.3-3.7mm，柱塞导筒内径为4.1-4.5mm时，将柱塞的外周面与柱塞导筒的内周面之间的间隙设为0.2-0.6mm。

（发明的效果）

根据本发明，获得一种能够通过简单的构成对滞后进行抑制，并且使闭阀时的阀泄露为最小限度的电磁驱动的流量调整器。

附图说明

图1是示出了本发明的流量调整器的一实施方式的纵向截面图。

图2是沿图1的II-II线的截面图。

图3是本发明的流量调整器与比较例的滞后线图。

符号说明

10    壳体

11    入口端口

12    出口端口

13    连通路

14    阀座喷嘴

14c   环状阀座（阀座）

15    锁紧螺母

16    O形环

20    柱塞导筒

21    止动环

22    O形环

23    柱塞接收杆

25    线圈壳体

26    线圈

27    螺线管

29    锁紧螺母

30    柱塞

31    阀体保持件

31t   内面锥形孔

32    球状阀体（阀体）

33    主阀压缩盘簧

34    压缩盘簧（弹簧单元、盘簧）。

具体实施方式

图1、图2示出了本发明的流量调整器（阀）的一实施方式。在块状的壳体10上，形成流体的入口端口11、出口端口12以及使两端口连通的连通路13。连通路13为具有轴线13X的截面圆形的孔，在图的下部具有内螺纹部13f。在该连通路13中，插入使其轴线14X与轴线13X一致的圆柱状的阀座喷嘴14，该阀座喷嘴14的图的下端的外螺纹14m与壳体10的内螺纹部13f螺合。阀座喷嘴14通过相对于内螺纹部13f的螺合位置的调整能够进行连通路13内的轴向位置的调整，通过锁紧螺母（六角螺母）15，能够固定于调整后的位置。

在金属（刚体）构成的阀座喷嘴14上，形成其轴线的轴通路14a和与该轴通路14a连通的径通路14b，轴通路14a不限于阀座喷嘴14的轴向位置，与入口端口11连通，径通路14b与出口端口12连通。轴通路14a的前端部构成环状阀座14c。符号16为防止从入口端口11经过轴通路14a、径通路14b而到达出口端口12的流体之外的流体的泄露的O形环。

在壳体10上通过止动环21对柱塞导筒20进行固定。柱塞导筒20的轴线20X与阀座喷嘴14的轴线14X一致，其下端部的大径筒状部20a插入壳体10的上端部的带有台阶的圆形台阶部10a内，止动环21与壳体10螺纹结合，其凸缘21f将大径筒状部20a压入并固定于带有台阶的圆形台阶部10a。符号22为对大径筒状部20a和带有台阶的圆形台阶部10a之间进行密封的O形环。

柱塞导筒20的上部构成与大径筒状部20a同心的小径筒状部20b，在形成于该小径筒状部20b的上部的内螺纹部20f上，螺合固定由强磁性材料构成的柱塞接收杆23的外螺纹23m。柱塞接收杆23的轴向位置能够通过使外螺纹23m相对于内螺纹部20f的螺合位置发生变化而进行调整。符号24为防止流体从该螺合部泄露的O形环。由线圈壳体（轭）25与线圈26构成的螺线管（电磁单元）27位于柱塞接收杆23的外周，通过保持件28固定其位置。符号29为对柱塞接收杆23的轴向位置进行调整后固定的锁紧螺母（六角螺母）。

由强磁性材料构成的柱塞30位于柱塞导筒20的小径筒状部20b内。如图2的重点绘制所示，在柱塞30的轴线与小径筒状部20b的轴线一致的状态下，柱塞30的外径与小径筒状部20b的内径被设定成，存在使该柱塞30的外周面与小径筒状部20b的内周面完全非接触，并且使滑动阻力为零的足够的间隙c。具体地是，例如在柱塞30的外径d为3.3-3.7mm，小径筒状部20b的内径D为4.1-4.5mm时，间隙c为0.2-0.6mm（（D-d）/2）。更优选的是，在外径d为3.4-3.6mm，内径为4.2-4.4mm时，间隙c为0.3-0.5mm。

形成于阀体保持件31的内螺纹部31f与形成于柱塞30的前端部（图1的下端部）的外螺纹部30m，同心地螺合固定。阀体保持件31在具有内螺纹部31f的筒状部的图的下端，具有轴线正交平面部31p，在该轴线正交平面部31p的中心部（轴线20X上），形成内面锥形孔31t。该内面锥形孔31t形成伴随着趋向中心而与轴线正交平面部31p之间的厚度减少的旋转对称形状，在其中心部形成使球状阀体32突出的孔31q。另外，在阀体保持件31上，穿设有用于使流体压到达球状阀体32的背面（使球状阀体32的内外不产生压力差）的空气孔31h。球状阀体32在该实施方式中由橡胶（例如，硅橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶）构成，在柱塞30与球状阀体32之间，插入向使球状阀体32从内面锥形孔31t突出的方向施力的主阀压缩盘簧33。另外，在柱塞导筒20的大径筒状部20a（柱塞导筒的固定部分）与阀体保持件31的具有轴线正交平面部31p（柱塞侧的可动部分）的凸缘31r之间，插入对柱塞30向环状阀座14c侧移动施力并且与柱塞30（主阀压缩盘簧33）同心的压缩盘簧34。

上述构成的本流量控制器，以如下方式进行动作。在对螺线管27（线圈26）的非通电状态下，通过主阀压缩盘簧33与压缩盘簧34的力，使球状阀体32落座于环状阀座14c，切断入口端口11与出口端口12之间的连通。球状阀体32与环状阀座14c形成的闭阀构造，由于存在球状阀体32的球形所引起的向心（调心）作用，并且在主阀压缩盘簧33和压缩盘簧34上也存在向心（调心）作用，因此在闭阀状态下，柱塞30的外周面与小径筒状部20b的内周面接触（当柱塞30移动时产生滑动阻力）的可能性极低。另外，通过使球状阀体32与环状阀座14c中的任意一个（在该实施方式中为球状阀体32）由弹性材料构成，能够使闭阀时的流体泄露最少。

在该闭阀状态下，如果开始对线圈26的通电，则吸引上升力开始作用于柱塞30。在图3中，时刻x为该吸引上升力克服主阀压缩盘簧33和压缩盘簧34的力，开始开阀的时刻。如果对线圈26的通电量增加，则流量与通电量基本成比例地增加，相反，如果通电量减少，则流量减少。该通电量增加时与通电量减少时的同一电流值下的流量的差为滞后，该差值越小，流量控制器越好。图3的A为本实施方式的滞后的例，同图的B为在柱塞30与小径筒状部20b之间存在滑动阻力的情况下的滞后的例。本实施方式的流量控制器被确认滞后小。

在图3中，将从电流开始流动开始直至开始开阀的时刻x为止的阀未打开的电流的范围y称为“死区（不感帯）”。该电流的范围y通过将球状阀体32按压于环状阀座14c的弹簧力的初期设定而能够调整。在本实施方式中，通过调整阀座喷嘴14的轴向位置，能够进一步调节球状阀体32对于环状阀座14c的弹簧按压力的大小，因此能够对电流的范围y进行微调整。

此外，在本实施方式中，形成球状阀体32通过主阀压缩盘簧33被直接按压于环状阀座14，进一步通过压缩盘簧34被按压于环状阀座14c的双重的施力构造。

根据该双重的施力构造，能够获得如下作用。

1）通过主阀压缩盘簧33的力，使球状阀体32与环状阀座14c卡合而进行向心（使柱塞30的轴线与小径筒状部20b的轴线一致的作用）。

2）通过压缩盘簧34的力，使阀体保持件31（柱塞30）的轴线与轴线20X一致而进行向心。

3）通过压缩盘簧34的力，调整图3的电流与流量的曲线图的倾斜度，并且在对线圈26的非通电状态下，使球状阀体32略微与环状阀座14c接触（抵接）（没有一定要闭阀的必要）。

4）通过力比压缩盘簧34的力弱的主阀盘簧33，使球状阀体32落座于环状阀座14c（闭阀），提升灵敏度。也就是说，能够使图3的死区的长度y变小。

虽然优选设置阀体保持件31和主阀压缩盘簧33，但是也可以省略（即使在柱塞30的前端直接设置球状阀体32，只通过压缩盘簧34对球状阀体32（以及柱塞30）进行移动施力，也能够获得一定的向心作用）。

另外，柱塞接收杆23的图1的下端部与柱塞30的上端部之间的间隔g的大小，与螺线管27产生的柱塞30的吸引力的大小相关。该间隔g的大小能够通过柱塞接收杆23的外螺纹23m相对于小径筒状部20b的内螺纹部20f的螺合量以及锁紧螺母29进行调整。

在以上的实施方式中，虽然球状阀体32为橡胶制，阀座14c（阀座喷嘴14）为金属（刚体），但是阀体为钢球，阀座为橡胶制也能够获得同样的作用。

（产业上的可利用性）

本发明的电磁驱动的流量调整器能够抑制滞后，并且也能够使闭阀时的阀泄露为最小限度，因此适合使用于流体回路。

Claims (4)

1.一种流量调整器，具备：

壳体，具有流体的入口端口、出口端口以及位于使两端口连通的连通路的阀座；

柱塞导筒，与该壳体结合；

柱塞，在前端部具有与所述阀座接近/远离的阀体，在轴向移动自由地插入所述柱塞导筒；

弹簧单元，将所述柱塞向阀体与阀座抵接的方向进行施力；以及

电磁单元，克服该弹簧单元，使所述柱塞向开阀方向移动；

所述流量调整器的特征在于，

在所述柱塞的外周面与柱塞导筒的内周面之间，存在在两者的轴线一致的状态下使两者完全非接触，并且使滑动阻力为零的足够的间隙；

所述阀体由球构成，该阀体和阀座的一个由刚体构成，另一个由弹性材料构成；以及

所述弹簧单元由与柱塞同心的压缩盘簧构成，拉伸设置于柱塞导筒的固定部分与柱塞侧的可动部分之间。

2.根据权利要求1所述的流量调整器，其特征在于，在所述柱塞的前端部，结合由区别于该柱塞的部件构成的阀体保持件，该阀体保持件具有使由所述球构成的阀体的前端一部分向阀座侧突出的内面锥形孔，还设置有主阀压缩盘簧，所述主阀压缩盘簧向使所述阀体从该内面锥形孔突出的方向施力，与所述压缩盘簧同心。

3.根据权利要求1或2所述的流量调整器，其特征在于，所述阀座设置于以自如地进行轴向位置调节的方式与壳体结合的阀座喷嘴的阀体侧端部。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的流量调整器，其特征在于，在柱塞外径为3.3-3.7mm，柱塞导筒内径为4.1-4.5mm时，所述柱塞的外周面与柱塞导筒的内周面之间的间隙为0.2-0.6mm。

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