CN104781595A

CN104781595A - 阀结构

Info

Publication number: CN104781595A
Application number: CN201380059589.6A
Authority: CN
Inventors: 大泽芳夫
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-11-28
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2033-11-28
Also published as: EP2937605A1; JPWO2014097843A1; WO2014097843A1; EP2937605A4; JP6189331B2; US20150316154A1; CN104781595B

Abstract

一种阀结构，在往复运动部件向座面侧移动的状态下，阀体向使阀部着座于阀座的位置移动，伴随往复运动部件向离开座面的方向移动，阀体向使阀部离开阀座的方向移动，该阀结构的特征在于，包括具有与阀体的表面滑动自如地接触的密封唇的密封部件，阀体具有为了在阀部离开阀座之后，在阀体与密封唇之间形成间隙，而与密封唇分离的离隙部，离隙部构成为，通过阀体与密封唇之间的间隙的流体的流量随着阀部离开阀座而增加。

Description

阀结构

技术领域

本发明涉及阀结构。

背景技术

以往，为了进行流量控制及因流量产生的流体压力控制，广泛使用电磁阀。另外，在电磁阀中，已知使用使对线圈的通电量和流量成比例的线性螺线管。参照图11～图13，对使用线性螺线管的以往例的电磁阀进行说明。图11是表示在以往例的电磁阀中阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。图12是表示在以往例的电磁阀中阀打开状态下阀部附近的示意剖视图。图13是表示以往例的电磁阀中对线圈的通电量与流量之间的关系的图。

在该以往例的电磁阀中，从根据对线圈的通电量往复移动的杆100的前端面110的中央进一步向前端方向突出的阀体部120与杆100一体地设置。并且，在该阀体部120的外周安装有橡胶制的O型圈300。另外，在阀座200上设置有阀孔210。

通过以上的结构，在未对线圈通电的状态下，杆100的阀体部120进入阀座200的阀孔210内，O型圈300成为夹在杆100的前端面110与阀座200的座面220之间的状态。由此，阀孔210成为被阀体部120和O型圈300堵塞的状态(参照图11)。并且，当对线圈通电时，杆100向着使杆100的前端面110离开座面220的方向移动。由此，阀体部120脱离阀孔210，并且O型圈300离开座面220，因此阀孔210成为打开的状态(参照图12)。

在此，橡胶制的O型圈300具有粘着性。另外，在上述以往例中，O型圈300成为夹在杆100的前端面110与阀座200的座面220之间的状态。因此，杆100从阀关闭的状态刚开始移动后，O型圈300因与座面220粘着而沿轴线方向略微伸展之后，离开座面220并恢复到原来的形状。此外，图12表示虚线所示的O型圈300a因与座面220粘着而沿轴线方向伸展的情形。因此，如图13中的图的X部所示，在刚开始通电后，发生流体的流量一瞬间升高的现象。此外，图13中，L1表示从非通电状态开始电流值增加时的情形，L2表示从电流值高的状态至成为电流值减小的非通电状态的情形。从该图中可知，即使是相同的电流值，在L1和L2上流量也不同。该流量之差称作滞后，并且从图中可知该滞后越大、流量相对于某一通电量的误差越大。作为产生这种滞后的原因之一，可认为存在上述的O型圈300的粘着的问题。

如此，由于O型圈300相对于座面200粘着导致变形时的举动不稳定(不恒定)是在刚开始通电后(阀刚开始打开后)使流量控制变得不稳定并使滞后增加的、降低流量控制的精度的原因。此外，在上述的说明中，对电磁阀中有关阀结构的问题进行了说明，但是，即使是驱动源为螺线管以外的装置(空气压力致动器、油压致动器、压电致动器等)中的阀结构，也会引起相同的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2006－226352号公报

专利文献2：日本实公平3－29645号公报

发明内容

本发明要解决的问题

本发明的目的是提供实现流量控制的精度提高的阀结构。

用于解决问题的手段

本发明为了解决上述问题，采用以下的手段。

即，本发明的阀结构包括：

阀体，其设置在构成为通过往复运动用的致动器往复移动的往复运动部件的前端；以及

阀座，通过使该阀体的阀部着座于其座面而使阀孔关闭，并通过使该阀部离开其座面而使阀孔打开，

在所述往复运动部件向所述座面侧移动的状态下，所述阀体向使所述阀部着座于所述阀座的位置移动，伴随所述往复运动部件向离开所述座面的方向移动，所述阀体向使所述阀部离开所述阀座的方向移动，

所述阀结构的特征在于，

包括具有与所述阀体的表面滑动自如地接触的密封唇的密封部件，

所述阀体具有，为了在所述阀部离开所述阀座之后，在所述阀体与所述密封唇之间形成间隙，而与所述密封唇分离的离隙部，

所述离隙部构成为，通过所述阀体与所述密封唇之间的间隙的流体的流量随着所述阀部离开所述阀座而增加。

根据本发明，在阀体的阀部着座于阀座的状态下，密封部件的密封唇也紧贴阀体的表面，由此与阀体的阀部一起防止来自阀孔的流体流出。然后，阀关闭的状态之后，阀体将向阀部离开阀座的方向移动。此时，流体经过由设置在阀体上的离隙部形成的间隙，在密封唇与阀体之间流通。然后，通过该间隙的流体的流量随着阀部离开阀座而增加。

在此，在本发明中，作为用于与阀部一起阻止来自阀孔的流体流出的部件，采用具有与阀体的表面滑动自如地接触的密封唇的密封部件。另外，当阀体从关闭位置开始移动时，通过由阀体的离隙部形成的间隙，隔着密封唇相对于阀孔侧区域的相反侧区域能够实现流通，由此两区域之间的压力差逐渐减小。因此，与以往例的O型圈的情况那样自从两侧压缩的状态离开座面相比，本发明的阀体的阀部更容易离开座面。另外，在本发明中，被构成为：经过由离隙部形成的间隙通过密封唇与阀体之间的流体的流量随着阀部离开阀座而增加。由上可知，能够紧随阀打开之后稳定地进行流体控制。另外，由于阀部容易离开座面，因此由滞后引起的流量控制的误差也能够减小。

所述离隙部是形成于通过所述阀体的往复移动而与所述密封唇对置的范围的表面区域中的、所述阀部离开所述阀座之后与所述密封唇对置的区域内的锥面部，

也可以，所述锥面部以随着所述阀部离开所述阀座而离开所述密封唇的方式使直径缩小。

或者，所述离隙部是形成于通过所述阀体的往复移动所述密封唇滑动的范围的表面区域中的、所述阀部离开所述阀座之后所述密封唇滑动的区域内的槽，

也可以，所述槽被构成为随着所述阀部离开所述阀座，通过所述阀体与所述密封唇的接触区域的流体的流量增加。

根据上述结构的离隙部，能够通过简单地结构实现稳定的流体控制。

发明效果

如上所述，根据本发明，能够实现流量控制的精度提高。

附图说明

图1是本发明的实施例1的电磁阀的示意剖视图。

图2是表示本发明的实施例1的电磁阀在阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。

图3是表示本发明的实施例1的电磁阀在阀打开状态下阀部附近的示意剖视图。

图4是表示本发明的实施例2的电磁阀在阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。

图5是表示本发明的实施例2的电磁阀在阀打开状态下阀部附近的示意剖视图。

图6是表示本发明的实施例2的电磁阀在阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。

图7是本发明的实施例3的电磁阀的示意剖视图。

图8是表示本发明的实施例3的电磁阀在阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。

图9是表示本发明的实施例3的电磁阀在阀打开状态下阀部附近的示意剖视图。

图10是表示本发明的实施例3的电磁阀中阀体的槽的剖面形状的图。

图11是表示以往例的电磁阀在阀关闭状态下阀部附近的示意剖视图。

图12是表示以往例的电磁阀在阀打开状态下阀部附近的示意剖视图。

图13是表示以往例的电磁阀中对线圈的通电量与流量之间的关系的图。

符号说明

11 绕线管

12 线圈

13 柱塞

13a 嵌合凹部

14 芯柱

15a，15b 板

15c 壳体

16a 弹簧

16c 调节螺钉

17 端子

21 壳体主体

21a 输入口部

21b 输出口部

21c 连接部

22 盖部

23 加强部件

30 阀体

31 阀部

32 锥面部(离隙部)

33 槽(离隙部)

40 阀座

41 阀孔

42 座面

50 密封部件

51 密封唇

52 金属环

53 橡胶状弹性体部

60 支承部件

61 密封环

70 支承部件

SV 电磁阀

H 壳体部

S 螺线管部

V 阀部

具体实施方式

以下，参照附图，结合实施例对用于实施本发明的实施方式进行例示性的详细的说明。但是，只要没有特别进行特定记载，本发明的范围不限于本实施例中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等。此外，在以下的说明中，作为阀结构所应用的装置的一例，以电磁阀的情况为例进行说明。

(实施例1)

参照图1～图3，对本发明的实施例1的电磁阀进行说明。

＜电磁阀的全体结构＞

参照图1，对本发明的实施例的电磁阀的全体结构进行说明。电磁阀SV包括：作为往复运动用的致动器的螺线管部S；作为阀结构的阀部V；以及收容构成所述螺线管部S和阀部V的各种部件的壳体部H。

螺线管部S包括绕线管11、缠绕在绕线管11上并通过通电产生磁场的线圈12、以及作为往复运动部件，因线圈12产生的磁场形成磁路而被磁性吸附到芯柱14的柱塞13。另外，螺线管部S为了形成上述的磁路，还包括由均由磁性部件形成的一对板15a、15b以及壳体15c。另外，螺线管部S包括对柱塞13向离开芯柱14的方向施力的弹簧16a、承受该弹簧16a的弹簧座16b、以及进行弹簧座16b的位置调整的调节螺钉16c。另外，螺线管部S还包括与线圈12电连接的端子17。

壳体部H包括：收容构成螺线管部S和阀部V的各种部件的壳体主体21；固定到壳体主体21的盖部22；以及加强壳体主体21的加强部件23。壳体主体21上设置有用于使流体从原压侧流入的输入口部21a以及用于使流体向输出侧(控制压力侧)排出的输出口部21b。另外，壳体主体21上还设置有为了获得来自外部电源的供电而进行电连接的连接部21c。

阀部V包括设置在柱塞13的前端的阀体30、以及通过阀体30的着座或离座而进行阀的开闭的阀座40。另外，阀部V包括用于对未能被阀体30的阀部止住流出的流体进行密封的密封部件50。另外，阀部V包括支承阀座40和密封部件50的环状的支承部件60。另外，阀部V还包括密封支承部件60的外周面与壳体主体21的内周面之间的间隙的密封环61、以及支承阀座40和支承部件60的支承部件70。

此外，利用调节螺钉16c调整弹簧座16b的位置，以平衡基于上述弹簧16a的施加力与基于线圈12的通电量的磁力，由此控制期望的流量(或因流量产生的流体压力)。

＜阀部(阀结构)＞

＜＜阀部的结构＞＞

具体地，参照图2和图3对阀部V的结构进行更详细的说明。如上所述，阀部V包括阀体30、阀座40、密封部件50、以及支承部件60。

阀体30大致为圆柱状的部件，其一端侧固定到柱塞13，其另一端的端面构成阀部31。阀体30在线圈12的通电作用下与柱塞13一起往复移动。

阀座40为环状的部件，其中央设置有阀孔(通孔)41。柱塞13侧的阀孔41周围端面区域成为阀座40的座面42。作为阀体30的端面的阀部31与该座面42抵接，由此使阀孔41成为被堵塞的状态(阀关闭状态)。即，阀体30和阀孔41被构成为各自的中心轴线大致一致，并且阀体30的直径比阀孔41的直径大。

密封部件50是用于密封未能阀体30的阀部31止住流出的流体、即从着座的阀部31与阀座42之间的间隙泄露的流体的部件，并具有与阀体30的外周面滑动自如地接触的密封唇51。密封部件50构成为，对大致环状的作为加强部件的金属环52烧结固定橡胶状弹性体53的结构，其外周面嵌合到支承部件60的内周面。此外，作为加强部件，只要是刚性体即可，例如，可以是树脂等金属以外的材质。金属环52包括筒状部52a和从筒状部52a的一端向径向内侧延伸的凸缘部52b，其半剖面形状为大致L字。密封唇51作为橡胶状弹性体部53的一部分，从凸缘部52b的前端部，朝向阀体30在接近阀座40时移动的方向，照比轴向向径向内侧倾斜地突出。密封唇51被设定为前端部的直径比阀体30的直径(阀关闭时接触的区域中的直径)小，并且相对于阀体30具有过盈量。作为橡胶状弹性体部53的材料，例如，可以列举聚氨酯、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)、氟橡胶(FKM)等。此外，密封部件50的结构不特别地限定，上述结构仅是一例。只要是往复运动用的密封件，则可以适当采用其他的以往公知的部件。

阀体30在外周面的一部分上设置有作为离隙部的锥面部32。在阀体30的外周面，锥面部32被形成于阀体30在往复移动时与密封唇51对置的区域中，除阀部31着座于阀座42时所对置(接触)的区域以外的区域，即阀部31离开阀座42之后对置的区域内。锥面部32被构成为朝向阀体30的前端的阀部31直径逐渐缩小的前端细形状。

＜＜阀部的机构＞＞

具体地，参照图2和图3对阀部V的结构进行说明。

在未对螺线管部S的线圈12通电的状态下，不产生磁力，柱塞13在由弹簧16a产生的力的作用下向远离芯柱14的方向移动。由此，如图2所示，阀体30的阀部31着座于阀座40的座面42。由此，阀成为关闭的状态。此时，密封部件50的密封唇51避开形成有锥面部32的区域，与阀体30的外周面贴紧。由此，如图2所示，形成密封唇51与阀体30的外周面的整周接触的带状的密封区域R。由此，从输入口部21a通向输出口部21b的流路被阀部31与座面42之间的密封以及密封部件50形成的密封区域R这两个阶段阻断。

然后，随着增加对螺线管部S的线圈12的通电量，磁吸附力提高，因此柱塞13抵抗弹簧16a的施加力，朝向芯柱14移动。伴随于此，设置在柱塞13的前端的阀体30也朝向芯柱14移动，因此阀体30的阀部31离开阀座40的座面42。另外，阀体30和密封唇51接触的密封区域R的位置也从密封唇51与阀体30的外周面整周接触的密封位置向设有锥面部32的区域移动。然后，随着锥面部32的直径小于密封唇51的内径，即密封唇51相对于锥面部32的过盈量消失，在阀部31与座面42之间形成间隙。由此，形成从阀孔41穿过阀部31的外周面侧、锥面部32与密封唇51之间的流路(参照图3中箭头A)。因此，从输入口部21a流入的流体从输出口部21b排出。此处，根据对线圈12的通电量，而确定设于柱塞13前端的阀体30的位置，并确定阀部31与座面42之间的间隙的大小。因此，通过控制对线圈12的通电量，能够控制从输出口部21b排出的流体的流量和流体压力。

(实施例2)

参照图4～图6对本发明的实施例2的电磁阀进行说明。此外，此处主要对与实施例1不同之处进行说明。对于与实施例1相同的结构，标注相同的附图标记并省略说明。关于此处未特别说明的事项，与实施例1相同。

在本实施例的电磁阀中，密封部件50相对于支承部件60安装的朝向与实施例1相反。即，密封唇51从凸缘部52b的前端部，朝向阀体30在远离阀座40时移动的方向，照比轴向向径向内侧倾斜地突出。

如图6所示，本实施例成为以下结构：在从输入口部21a流入的流体的压力(原压力)的作用下，密封唇51容易发生变形而离开阀体30。此时的变形状态如图6中虚线所示。在原压力为高压规格的电磁阀的情形下，重视密封性，优选如实施例1所示密封唇51向密封流体侧倾斜的结构，在原压力为低压规格的电磁阀的情形下，可以采用本实施例的结构。根据本实施例的结构，在原压力为低压规格的情形下若想要增加排出的流量，可利用密封唇51的变形，实现流量的增大。

(实施例3)

参照图7～图9对本发明的实施例3的电磁阀进行说明。此外，此处主要对与上述实施例不同之处进行说明。对于与上述实施例相同的结构，标注相同的附图标记并省略说明。关于此处未特别说明的事项，与上述实施例相同。

在本实施例中，阀体30在外周面上设置有作为离隙部的槽33。在阀体30的外周面，槽33被形成于阀体30在往复移动时与密封唇51滑动的区域中，除阀部31着座于阀座42时所接触的区域以外的区域，即阀部31离开阀座42之后滑动的区域内。槽33在阀体30的外周面上沿着阀体30的往复移动的方向延伸，关于槽33的深度，阀部31侧最深，随着离开阀部31而逐渐变浅。另外，槽33的开口形状为在轴向上在阀部31侧槽幅最宽，随着离开阀部31而逐渐变窄的大致等腰三角形。

在没有对螺线管部S的线圈12通电的状态下，不产生磁力，柱塞13在由弹簧16a产生的力的作用下向远离芯柱14的方向移动。由此，如图8所示，阀体30的阀部31着座于阀座40的座面42。由此，阀成为关闭的状态。此时，密封部件50的密封唇51避开形成有槽33的区域，与阀体30的外周面贴紧。由此，如图8所示，形成密封唇51与阀体30的外周面的整周接触的带状的密封区域R。由此，从输入口部21a通向输出口部21b的流路被阀部31与座面42之间的密封以及密封部件50形成的密封区域R这两个阶段阻断。

然后，随着增加对螺线管部S的线圈12的通电量，磁吸附力提高，因此柱塞13抵抗弹簧16a的施加力，朝向芯柱14移动。伴随于此，设置在柱塞13的前端的阀体30也朝向芯柱14移动，因此阀体30的阀部31离开阀座40的座面42。另外，阀体30和密封唇51接触的密封区域R的位置也从密封唇51与阀体30的外周面整周接触的密封位置向设有槽33的区域移动。由此，在阀部31与座面42之间产生间隙，并且还在密封区域R中产生由槽33形成的间隙，由此形成从阀孔41穿过阀部31的外周面侧、槽33与密封唇51之间的流路(参照图9中箭头A)。因此，从输入口部21a流入的流体从输出口部21b排出。

＜本实施例的电磁阀的优点＞

根据本实施例的电磁阀SV，从未对线圈12通电的状态之后开始通电，随着通电量增加，柱塞13向阀体30的阀部31离开阀座40的座面42的方向移动。此时，阀体30与密封部件50之间的相对位置变化，阀体30与密封唇51接触的密封区域R的位置也从密封唇51在阀体30的外周面整周接触的密封位置，向设有锥面部32或槽33的区域内移动(图2→图3、图4→图5、图8→图9)。

在此，本实施例的阀体30采用以下结构：使用用作往复移动用密封件的密封部件50，对仅利用阀体30的阀部31所不能止住流出的流体进行密封。密封部件50的密封唇51由于与阀体30的外周面滑动自如地接触，因此不会发生如以往例的O型圈的情况那样，在发生变形时发生动作不稳定，能够在发挥密封性时不会妨碍阀体30移动。

另外，在本实施例中，当阀体30从关闭位置移动时，流体经过由阀体30的锥面部32或者形成在阀体30的表面上的槽33形成的间隙，流过密封唇51与阀体30之间。并且，通过该间隙的流体的流量随着阀部31远离阀座42而增加。如此，可利用锥面部32或槽33，使密封唇51两侧的阀孔41侧区域和相反侧区域沟通，由此使两区域之间的压力差逐渐减小。由上可知，刚开始通电后(阀刚开始后)，能够稳定地进行流体控制。另外，由于阀部31容易离开座面42，因此还能够减小由滞后引起的流量控制的误差。另外，在以往例的O型圈中，柱塞每次往复移动时，粘着状态不同，流量特性产生偏差，相对于此，在本实施例的电磁阀SV中，能够消除这样的问题，能够使流量特性稳定。

另外，在本实施例的电磁阀SV中，通过密封部件50的密封唇51，弹性地支承阀体30的设有阀部31的一侧。由此，能够抑制阀体30往复移动时中心轴线相对于阀座40的错位。因此，能够提高阀体30的阀部31着座于座面42的位置的精度。

另外，在实施例3的电磁阀SV中，如上所述，槽33具有随着阀部31远离阀座42剖面形状增大的形状。即，随着阀部31离开阀座42，流体流通的流路的面积逐渐增大。在实施例3中，槽33的结构如图8、图9所示，在中心轴线方向上深度发生变化，并且开口形状(在与中心轴线正交的方向上观察时的形状)为大致三角形。由此，使阀刚成为打开状态时，流体流通的流路的面积不会急剧增大。此外，根据该槽33的形状、数量、配置的设定，能够使流量相对于对线圈12的通电量的变化线性化，并且能够调整最大流量。另外，槽33的结构可以采用各种结构。作为槽33的剖面形状，例如，如图10所示，可列举出在深度方向上槽宽没有变化的大致矩形形状(图10的(a))、槽宽在深度方向上逐渐变窄的大致三角形形状(图10的(b))、大致半圆形(图10的(c))等。另外，作为槽33的开口形状，不限于图8、图9所示的大致三角形状，例如，也可列举出在轴向上槽宽没有变化的大致矩形、槽宽的变化平缓的梯形形状等。另外，如图8和图9所示，槽33的数量和配置也不限于4个等分布的结构。

此外，在实施例3的电磁阀中，也可以使密封部件50相对于支承部件60进行安装的朝向为与上述结构相反的结构。即，在上述结构中，如图7～图9所示，为以下结构：密封唇51从凸缘部52b的前端部，朝向阀体30在远离阀座40时移动的方向，照比轴向向径向内侧倾斜地突出。相对于此，也可以为以下结构：以使密封唇51从凸缘部52b的前端部朝向阀体30在接近阀座40时移动的方向，照比轴向向径向内侧倾斜地突出的方式，将密封部件50安装到支承部件60。

另外，在本实施例的电磁阀SV中，通过锥面部的倾斜(缩径)的程度和形成范围、槽33的形状、大小、个数的设定、密封部件50的结构、材质、密封唇51相对于阀体30的过盈量代等，能够使针对某一电流值的流量几乎不因原压力的大小而发生变化。由此，即使在原压力变化的情况下，也能够使控制压力(从输出口部21b排出的流体的压力)稳定。

此外，在上述各实施例中，表示了阀体30设置在柱塞13的前端时的结构，但是本发明也能够应用于阀体设置在柱塞上设置的杆的前端的情况。另外，在上述各实施例中，以阀结构应用于电磁阀的情况为例进行了说明。然而，本发明的阀结构还能够应用于电磁阀以外的阀结构。即，作为用于使往复运动部件往复移动的往复运动用的致动器，不限于螺线管，也可以应用空气压力致动器，油圧致动器以及压电致动器等。对于构成为通过所述各种往复运动用的致动器进行往复移动的往复运动部件上设有阀体的阀结构，也能够应用本发明。

Claims

1.一种阀结构，其特征在于，包括：

所述阀结构包括，具有与所述阀体的表面滑动自如地接触的密封唇的密封部件，

所述阀体具有，为了在所述阀部离开所述阀座后，在所述阀体与所述密封唇之间形成间隙，而与所述密封唇分离的离隙部，

所述离隙部构成为，通过所述阀体与所述密封唇之间的间隙的流体流量随着所述阀部离开所述阀座而增加。