CN104919236A - 阀装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种阀装置，该阀装置即使当杆机构的前进/回缩范围增大时，也可保持杆机构和阀机构之间的啮合关系，而且还可实现整个阀装置的尺寸缩减。在阀装置1中，压杆215具有第一驱动表面217和第二驱动表面218，第一驱动表面217从远离旋转轴Axb的位置至少到最靠近旋转轴Axb的位置保持与末端部分312接触，第二驱动表面218在末端部分312和第一驱动表面217之间的接触关系解除之后，一直到通过旋转轴Axb的位置保持与末端部分312接触。

Description

阀装置
技术领域
本发明涉及一种阀装置，该阀装置包括用于打开/关闭通道的阀机构和用于启动阀机构的杆机构。
背景技术
例如，以下引用的专利文献1中所述的阀装置已知是这样的阀装置，该阀装置包括用于打开/关闭通道的阀机构和用于启动阀机构的杆机构。专利文献1中所述的阀装置通过热膨胀体随温度变化的膨胀来使杆前进/回缩，并且根据杆的前进/回缩来启动阀。
更具体地说，阀装置包括阀机构和热致动器，阀机构用于通过使可旋转地支撑的阀体转动来打开/关闭它，热致动器是用于通过热膨胀体随温度变化的膨胀来推动致动器杆的杆机构，阀装置通过致动器杆的前进/回缩来使阀体转动。更具体地描述该构造，下壳和上壳分别彼此对接以便穿过两个壳体在内部形成容纳孔；用于流体的流入管和流出管连接到下壳；并且热致动器在致动器杆朝向上壳侧突出的方向上容纳在下壳的容纳孔中。与致动器杆同轴提供的压杆被可滑动地支撑在上壳中，将压杆推向致动器杆侧的推压(urging)构件容纳在上壳的容纳孔中。
【引文列表】
【专利文献】
【专利文献1】
日本专利公开No.2010-071454
发明内容
【技术问题】
如上所述那样构造，专利文献1中所述的阀装置可通过从下壳移开上壳来与容纳在下壳中的热致动器以及容纳在上壳中的推压构件和压杆分离。因此，该阀装置提供以下优点，即，热致动器可容易地从下壳移开，并且即使当流入管和流出管与下壳连接时，热致动器也可在不移开流入管和流出管的情况下被容易地更换。
在专利文献1中所述的阀装置中，致动器杆和压杆根据热致动器的动作而被驱动以能够前进/回缩，以使得阀机构根据流体的温度而打开/关闭。因此，热膨胀体的膨胀量被适当地选择和设计以便实现根据流体的温度上限和温度下限的适当范围。
然而，在一些情况下，考虑到更大的安全性，要求适应更广温度的流体。在一个实例中，可要求，当流体温度约为70℃时，开始打开阀，然后当流体温度达到95℃时，将阀开至90°，90°是预定打开程度，当流体温度高达130摄氏度时，不应发生故障。如果这样的广温度带的流体输入到专利文献1中所述的阀装置中时，随着致动器杆和压杆一直行进到压杆和阀机构之间的啮合断开的位置，所谓的致动器杆和压杆的过冲(overshoot)发生。结果，即使当压杆返回到其最初位置时，压杆和阀机构之间的啮合也不会恢复，这可能使得有必要移开整个阀装置以供维护和修理。
该过冲问题的可能的解决方案是，增大阀机构与压杆啮合的点和阀机构的旋转中心之间的距离，以使得即使当压杆大幅前进/回缩时，阀机构和压杆之间也保持啮合。然而，采取这样的措施将增大阀机构的尺寸，并且可能排除了缩减阀装置的尺寸的可能性。
鉴于该问题设计之后，本发明旨在提供包括用于打开/关闭通道的阀机构和用于启动阀机构的杆机构的阀装置，该阀装置即使当杆机构的前进/回缩范围增大时，也可保持杆机构和阀机构之间的啮合关系，而且还可实现整个阀装置的尺寸缩减。
【问题的解决方案】
为了解决上述问题，本发明提供一种阀装置，其包括：阀机构，其具有阀体，所述阀体在关闭状态和预定打开程度的打开状态之间打开/关闭；以及杆机构，其前进和回缩，从而启动阀机构。杆机构具有沿着滑动轴前进和回缩、从而打开/关闭阀体的杆。阀机构被设置为围绕旋转轴旋转，旋转轴被定位为相对于滑动轴歪斜，并且与滑动轴形成大约90度的角度，阀体根据阀机构的旋转状态而打开/关闭，阀机构具有其末端部分与所述杆接触的联动(interlocking)部件。所述杆具有第一驱动表面和第二驱动表面，第一驱动表面从远离旋转轴的位置至少到最靠近旋转轴的位置保持与末端部分接触，第二驱动表面在末端部分和第一驱动表面之间的接触关系解除之后，一直到通过旋转轴的位置保持与末端部分接触。
根据本发明，因为所述杆和阀机构的联动部件的末端部分保持彼此接触，以使得阀体根据所述杆的前进/回缩在打开状态和关闭状态之间打开/关闭，所以可实现阀体根据所述杆的滑动运动的打开/关闭。而且，所述杆设有第一驱动表面和第二驱动表面，第一驱动表面从远离旋转轴的位置至少到最靠近旋转轴的位置保持与末端部分接触，而第二驱动表面在末端部分和第一驱动表面之间的接触关系解除之后，一直到通过旋转轴的位置保持与末端部分接触。因此，通过在杆机构侧提供一起工作以保持与阀机构的联动部件的末端部分接触的第一驱动表面和第二驱动表面，可在阀机构侧没有任何特殊的机械装置的情况下，即使当杆机构的前进/回缩范围增大时，也保持杆机构和阀机构之间的啮合关系。
在根据本发明的阀装置中，还优选的是，第一驱动表面和第二驱动表面被连续地提供；根据所述杆的前进，联动部件的末端部分保持与第一驱动表面接触，然后与第二驱动表面接触，连续地而不脱离；根据所述杆的回缩，联动部件的末端部分保持与第二驱动表面接触，然后与第一驱动表面接触，连续地而不脱离。
如果第一驱动表面和第二驱动表面如此被提供为连续表面，则当所述杆前进时(当阀体打开时)以及当所述杆回缩时(当阀体关闭时)，杆机构和阀机构之间的啮合关系不会断开，使得阀体可平稳地打开/关闭。
在根据本发明的阀装置中，还优选的是，第一驱动表面被设置为位于基本上正交于滑动轴延伸的方向，而第二驱动表面被设置为位于沿着滑动轴延伸的方向。
在该优选方面，因为第一驱动表面被提供为位于基本上正交于滑动轴延伸的方向，所以第一驱动表面可从远离旋转轴的位置至少到最靠近旋转轴的位置可靠地保持与末端部分接触，从而能够可靠地旋转联动部件。而且，因为第二驱动表面被设置为位于沿着滑动轴延伸的方向，所以即使当所述杆大幅前进时，也可保证第二驱动表面沿着滑动轴的长度，从而保持可靠的接触关系。
【本发明的有益效果】
根据本发明，可提供包括用于打开/关闭通道的阀机构和用于启动阀机构的杆机构的阀装置，该阀装置即使当杆机构的前进/回缩范围增大时，也可保持杆机构和阀机构之间的啮合关系，而且还可实现整个阀装置的尺寸缩减。
附图说明
图1是示出作为本发明的一个实施例的阀装置的示意性透视图。
图2是图1所示的杆机构的示意性截面图。
图3是说明图1和图2所示的阀装置的动作的操作图。
图4是示出实施例的第一修改示例的视图。
图5是示出实施例的第二修改示例的视图。
具体实施方式
以下，将参照附图描述本发明的实施例。为了使该描述易于理解，附图中的相同的组件将尽可能地用相同的标号表示，而其重复描述将被省略。
图1是示出作为本发明的一个实施例的阀装置1的示意性透视图。阀装置1用于废热回收装置。废热回收装置是将来自内燃机的废气的废热回收为内燃机的冷却水的普遍知道的装置。在废热回收装置中，来自内燃机的废气直接通过的旁路通道以及热量通过其在废气和冷却水之间交换的热交换通道平行提供。阀装置1的以下描述在必要时将参考该废热回收装置的构造。
阀装置1包括杆机构2和阀机构3。阀机构3具有阀体313。阀体313是在关闭状态和预定打开程度的打开状态之间打开/关闭的阀，该阀打开/关闭废热回收装置的旁路通道。当旁路通道被阀机构3的关闭动作阻挡时，废气流过热交换通道，当旁路通道被阀机构3的打开动作打开时，废气主要流过旁路通道。
阀机构3被可旋转地支撑在废热回收装置的主体上，并且被提供为围绕旋转轴Axb旋转。阀体313被提供为可围绕旋转轴Axb旋转，并且与在废热回收装置的主体侧提供的阀座接触和脱离。阀体313被用作推压构件的弹簧314在关闭阀的方向上推动。当阀体313通过杆机构2抵抗用作推压构件的弹簧314的推力而转动时，阀打开。
联动部件311在阀机构3的杆机构2侧提供，以便与阀体313的旋转轴Axb和旋转联动。球形末端部分312在联动部件311的面对杆机构2的部分中提供。
杆机构2包括下壳211和上壳212。压杆215被提供为从上壳212侧朝向阀机构3侧突出。
接着，将参照图2进一步描述杆机构2。图2是杆机构2的示意性截面图。下壳211包括中空圆柱体部件221和形成在圆柱体部件221的端部的凸缘部件223。
类似地，上壳212包括中空圆柱体部件222和形成在圆柱体部件222的端部的凸缘部件224。下壳211的凸缘部件223和上壳212的凸缘部件224彼此抵靠，分别用螺栓和螺母接合。
在下壳211中，通过其供给来自内燃机(未示出)的冷却水的流入管连接在圆柱体部件211的端部。将冷却水引到废热回收装置的流出管也连接到下壳211。
下壳211的圆柱体部件221容纳热致动器213。热致动器213包括可移除地插入到圆柱体部件221中的活塞226，O形环225配装在活塞226上以防止泄漏。
当热致动器213容纳在圆柱体部件221中时，活塞226的前端面被设置在与凸缘部件223的表面几乎相同的平面上，而冷却水通过其流进的间隙形成在圆柱体部件221的内壁和热致动器213的外壁之间。
在热致动器213的内部，包装了热膨胀体，并且容纳了弹性体。当热膨胀体由于温度升高而膨胀时，热致动器213通过弹性体按压致动器杆214的一个锥形端部，以将致动器杆214推向上壳212的圆柱体部件222。
上壳212的圆柱体部件222容纳推压构件220，对于推压构件220，使用螺旋弹簧等。压杆215与致动器杆214同轴地插入在圆柱体部件222中，并且压杆215被支撑在上壳212上以便可沿着滑动轴Axa滑动。
在径向方向上伸出的凸缘部件227形成在压杆215的下壳211侧，并且推压构件220通过凸缘部件227将压杆215推向致动器杆214侧。
以锥形凹陷的锥孔形成在压杆215的在致动器杆214侧的端部。致动器杆214的前端形成半球形，并且致动器杆214的前端插入到锥孔中，以使得致动器杆214的前端与压杆215的后端接触。
压杆215的前端从上壳212突出。帽216安装在压杆215的前端。如图2所示，当阀体313关闭时，帽216在离联动部件311一定距离处。末端部分312形成在联动部件311中以旋转轴Axb为中心的圆上，并且致动器杆214和压杆215的滑动轴Axa延伸的方向被设置为与以旋转轴Axb为中心的圆的切线方向一致。因此，当压杆215被推动时，帽216与末端部分312接触。
帽216设有第一驱动表面217、第二驱动表面218和止动壁219。第一驱动表面217在正常状态下被提供在面对末端部分312的位置处。第一驱动表面217被设置为位于基本上正交于滑动轴Axa延伸的方向。
第二驱动表面218是被形成为与第一驱动表面217连续的表面，并且是从第一驱动表面217的在旋转轴Axb侧的端部朝向致动器杆214侧延伸的表面。第二驱动表面218是被提供为位于沿着滑动轴Axa延伸的方向的表面，具体地说，在该实施例中，第二驱动表面218被提供为基本上平行于滑动轴Axa延伸的方向。在本发明的范围内，通过平滑曲面彼此连接的第一驱动表面217和第二驱动表面218的形状也包括在以上表达“被形成为连续的表面”中。
止动壁219在与第二驱动表面218与第一驱动表面217连接的端部相对的端部处设置。止动壁219的安装位置根据杆机构2的动作在其内将得到保证的温度范围而确定。
接着，将参照图3描述阀装置1的动作。图3是说明阀装置1的动作的视图。图3(A)示出致动器杆214和压杆215被驱动并且阀体313开始稍微打开的状态，图3(B)示出致动器杆214和压杆215被进一步驱动并且阀体313开至90度的状态，90度是预定角度。将连同废热回收装置的动作一起描述阀装置1的动作。
当阀体313关闭时，废热回收装置将来自内燃机的废气引到热交换通道中以在废气和冷却水之间交换热量，从而回收废热。当废气的压力增大时，阀体313在废气的压力下抵抗弹簧314的推力围绕旋转轴Axb转动，并且打开。结果，废气通过旁路通道，并且被排放到下游侧的排气通道。
在阀装置1中，冷却水通过流入管流到圆柱体部件221中，并且通过流出管流出到废热回收装置。当流到圆柱体部件221中的冷却水的温度低时，如图2所示，因为热膨胀体不膨胀，所以致动器杆214处于回缩状态，压杆215通过被推压构件220的推力压向致动器杆214侧而处于回缩状态。因此，阀机构3根据废气的压力而打开/关闭。
在阀装置1中，当流到圆柱体部件221中的冷却水的温度升高时，热膨胀体膨胀，并且按压致动器杆214的锥形端部。然后，致动器杆214在活塞226内部滑动的同时被推动，并且抵抗推压构件220的推力按压压杆215。
当压杆215被致动器杆214按压和推动时，压杆215在切线方向上按压联动部件311的末端部分312，使联动部件311围绕旋转轴Axb旋转。结果，阀机构3打开，并且废气通过旁路通道，并且被排放。
如图3(A)所示，压杆215的帽216的第一驱动表面217首先与末端部分312接触，并且将末端部分312推回。因为末端部分312围绕旋转轴Axb旋转，所以它移向第一驱动表面217的第二驱动表面218侧。然后，如图3(B)所示，接触表面从第一驱动表面217移到第二驱动表面218，并且末端部分312与第二驱动表面218接触。因此，末端部分312在保持与第一驱动表面217接触、然后与第二驱动表面218接触的同时被驱动。因此，即使当冷却水温度降低并且压杆215从图3(B)所示的状态回缩时，末端部分312也在保持与第二驱动表面218接触、然后与第一驱动表面217接触的同时被驱动。
在上述实施例中，沿着滑动轴Axa提供的第二驱动表面218被提供为基本上平行于滑动轴Axa。然而，第二驱动表面218被提供为与滑动轴Axa形成某一角度也是优选方面。将参照图4描述该方面。
图4是示出作为实施例的第一修改示例的阀装置1A的视图。图4(A)示出致动器杆214和压杆215被驱动并且阀体313开始稍微打开的状态，图4(B)示出致动器杆214和压杆215被进一步驱动并且阀体313开至90度的状态，90度是预定角度。
如图4所示，安装在杆机构2A的压杆215的前端的帽216a具有沿着滑动轴Axa延伸、但不平行于滑动轴Axa的第二驱动表面218a。末端部分312与第一驱动表面217和第二驱动表面218a接触地移动的方面与以上所述相同。然而，因为第二驱动表面218a被倾斜成随着它远离第一驱动表面217延伸而更远离滑动轴Axa并且更靠近旋转轴Axb，所以阀体313结果开至90度或更大。因此，例如，当阀体313的更大打开程度将被确保时，该方面是优选的。
在上述实施例中，提供一个第一驱动表面217和一个第二驱动表面218，但是提供多个第二驱动表面218也是优选方面。将参照图5描述该方面。
图5是示出作为实施例的第二修改示例的阀装置1B的透视图。如图5所示，安装在杆机构2B的压杆215的前端的帽216b具有形成为规则(regular)八角形的一个第一驱动表面217b和连接到第一驱动表面217的周边的各边的第二驱动表面218b。
在图1至图3所示的实施例中，其底部在滑动方向上与末端部分312的中心一致的截面中的凹形被形成为使得末端部分312在第一驱动表面217和第二驱动表面218的上方平稳地滑动。然而，第一驱动表面217和第二驱动表面218具有平板形状也是优选方面。
在上述实施例中，当第二驱动表面218和末端部分312彼此接触时，从相对于压杆215的滑动方向的横向侧施加力。因此，提供用于夹持压杆215以使其不弯曲的某一装置以便减轻或移除从末端部分312施加的力的影响也是优选方面。
本发明绝不限于这些实施例，而是在本发明的范围内，可以以各种形式实施。
【标号列表】
1      阀装置
1A     阀装置
1B     阀装置
2      杆机构
2A     杆机构
2B     杆机构
3      阀机构
211    下壳
212    上壳
213    热致动器
214    致动器杆
215    压杆
216    帽
216a   帽
216b   帽
217    第一驱动表面
217b   第一驱动表面
218    第二驱动表面
218a   第二驱动表面
218b   第二驱动表面
219    止动壁
220    推压构件
221    圆柱体部件
222    圆柱体部件
223    凸缘部件
224    凸缘部件
225    环
226    活塞
227    凸缘部件
311    联动部件
312    末端部分
313    阀体
Axa    滑动轴
Axb    旋转轴

Claims (3)

1.一种阀装置，包括：
阀机构，其具有阀体，所述阀体在关闭状态和预定打开程度的打开状态之间打开/关闭；以及
杆机构，其前进和回缩，从而启动所述阀机构，其中
所述杆机构具有沿着滑动轴线前进和回缩、从而打开/关闭所述阀体的杆，
所述阀机构被设置为围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线被定位为相对于所述滑动轴线歪斜，并且与所述滑动轴线形成大约90度的角度，所述阀体根据所述阀机构的旋转状态而打开/关闭，所述阀机构具有联动部件，所述联动部件的末端部分与所述杆接触联动，并且
所述杆具有第一驱动表面和第二驱动表面，所述第一驱动表面从远离所述旋转轴线的位置至少到最靠近所述旋转轴线的位置保持与所述末端部分接触，所述第二驱动表面在所述末端部分和所述第一驱动表面之间的接触关系解除之后，保持与所述末端部分接触一直到经过所述旋转轴的位置末端。
2.根据权利要求1所述的阀装置，其中所述第一驱动表面和所述第二驱动表面被连续地提供，并且根据所述杆的前进，所述联动部件的末端部分保持与所述第一驱动表面接触，然后与所述第二驱动表面接触，连续地而不脱离接触，并且根据所述杆的回缩，所述联动部件的末端部分保持与所述第二驱动表面接触，然后与所述第一驱动表面接触，连续地而不脱离接触。
3.根据权利要求1所述的阀装置，其中
所述第一驱动表面被设置为位于基本上正交于所述滑动轴延伸的方向，并且
所述第二驱动表面被设置为位于沿着所述滑动轴延伸的方向。
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