CN105393032B - 控制阀 - Google Patents

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Abstract

控制阀包括：阀座部，其供流体通过；提动阀部，其相对于阀座部移动；引导缸部，其利用其内周面引导已通过了阀座部的流体；提动引导部，其与引导缸部的内周面滑动接触，并用于支承提动阀部；以及整流槽，其形成于提动引导部的外周面，用于对流体的流动进行整流。

Description

控制阀
技术领域
本发明涉及用于控制流体的流动的控制阀。
背景技术
在自高压可燃气体的供给源取出可燃气体并将该可燃气体填充到燃料箱内的燃料填充系统中，在可燃气体在通路内高速流动的情况下，有时自安装于通路的止回阀等控制阀产生噪声。
作为该应对方法，在日本JP2001－99340A中公开了一种止回阀，其在阀芯的内部设有空气阻尼器，利用空气阻尼器所施加的阻力来抑制阀芯的振动。
在日本JP2011－80571A中公开了一种止回阀，其包括与阀芯的轴部滑动接触的导向环，利用导向环所施加的滑动阻力来抑制阀芯的振动。
发明内容
然而，在这种控制阀中，在高压、大流量的气体高速流动的情况下，有时在阀芯的下游侧产生涡流并由气流自身产生噪声。
本发明的目的在于降低控制阀的噪声。
采用本发明的某一技术方案提供一种控制阀，该控制阀用于控制流体的流动，其中，该控制阀包括：阀座部，其供流体通过；提动阀部，其相对于阀座部移动；引导缸部，其利用其内周面引导已通过了阀座部的流体；提动引导部，其与引导缸部的内周面滑动接触，并用于支承提动阀部；以及整流槽，其形成于引导缸部的内周面和提动引导部的外周面中的至少一者。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的控制阀的剖视图。
图2A是本发明的第1实施方式的控制阀的俯视图。
图2B是本发明的第1实施方式的控制阀的侧视图。
图2C是本发明的第1实施方式的控制阀的仰视图。
图3是表示本发明的第1实施方式的整流槽的开口宽度与控制阀的噪声级别之间的关系的特性图。
图4A是本发明的第2实施方式的控制阀的俯视图。
图4B是本发明的第2实施方式的控制阀的侧视图。
图4C是本发明的第2实施方式的控制阀的仰视图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1所示的控制阀100在将自供给源所供给的高压可燃气体(以下称为气体)填充到燃料箱内的燃料填充系统中作为安装于可燃气体的通路的止回阀来使用。
控制阀100包括：阀壳体10，其具有供气体通过的环状的阀座部11；提动部50，其具有相对于阀座部11移动的提动阀部51；以及弹簧70，其沿与阀座部11抵接的闭阀方向对提动阀部51施力。
在控制阀100进行开阀动作时，与自供给源引导的气体压力升高相应地提动部50克服弹簧70的作用力而向图1中的下方移动。由此，提动阀部51离开阀座部11，来自供给源的气体如图1中的箭头所示那样流动。
控制阀100包括作为外壳的圆筒状的阀壳体10以及用于封堵阀壳体10的开口端的圆盘状的盖20。在阀壳体10与盖20之间收纳有提动部50和弹簧70。
在圆筒状的阀壳体10的内侧，圆筒面状的入口部13、圆锥面状的阀座部11、引导缸部15的圆筒面状的内周面16形成为分别以中心轴线O为中心的同轴状。入口部13划分形成自供给源引导气体的入口流路29。阀座部11在与提动阀部51之间划分形成用于向下游侧引导气体的提动流路30。引导缸部15的内周面16在其与提动阀部51之间的位于提动流路30的下游侧的区域划分形成用于引导气体的提动下游路31。如此，引导缸部15的内周面16划分形成提动下游路31，而引导已通过了阀座部11的气体。
圆盘状的盖20以嵌合于阀壳体10的内壁部17的开口端的方式固定于该阀壳体10的内壁部17的开口端。盖20具有在其中央部开口的引导孔25和多个用于划分形成出口流路33的出口部23。引导孔25形成为以中心轴线O为中心的圆筒面状。各出口部23以均等的间隔设在以中心轴线O为中心的圆周上。
提动部50具有：提动阀部51，其为圆锥状；提动引导部55，其为圆盘状，并以与提动阀部51的下游侧连接的方式形成；以及杆部69，其为圆柱状，并以与提动引导部55的下游侧连接的方式形成。这些提动阀部51、提动引导部55、杆部69以中心轴线O为中心形成为同轴状。
提动部50的提动引导部55能够以滑动自如的方式插入至阀壳体10的引导缸部15。提动部50的杆部69能够以滑动自如的方式插入至盖20的引导孔25。由此，提动部50被支承为相对于阀壳体10沿着提动部50的中心轴线O延伸的轴向移动，从而能够确保提动阀部51与阀座部11的同轴度。
螺旋状的弹簧70以压缩的方式安装在提动引导部55与盖20之间，并将提动部50按压于阀壳体10的阀座部11。如此一来，提动引导部55具有承受弹簧70的作用力的功能。
在控制阀100中，为了控制所通过的气体的流量，而在阀座部11与提动阀部51之间划分形成有环状的提动流路30。随着提动部50沿着中心轴线O方向位移，而提动流路30的流路截面积增大/减小，从而能够控制在提动流路30中通过的气体的流量。
阀座部11和提动阀部51各自的纵截面形成为以中心轴线O为中心的锥状，并且形成为随着自上游侧朝向下游侧去而扩径。
在图1所示的含有中心轴线O的纵剖视图上，阀座部11形成为以比提动阀部51大的角度自中心轴线O倾斜而扩径。在阀座部11的与入口部13连接的上游端形成有环状的阀座部上游端12。
在控制阀100进行闭阀时，通过使提动阀部51落位于阀座部上游端12，而将入口流路29和提动流路30关闭。
在控制阀100进行开阀时，通过使提动阀部51离开阀座部11，而将来自供给源的气体向提动流路30引导。
在此，通常，在控制阀内引导高压、大流量的气体的情况下，在通过阀座部与提动阀部之间的过程中，气体的流速上升，然后下降。因此，有时气体的流动紊乱，并在提动阀部的下游侧产生含有涡流的喷流。有时由于这样的喷流而产生高频的噪声、或因涡流而导致提动阀部与阀座部反复碰撞而产生噪声。
作为该应对方法，在控制阀100中，在提动引导部55的外周面59与引导缸部15的内周面16之间形成用于抑制涡流产生的槽状的整流槽32。
提动引导部55形成为自提动阀部51的下游端以与提动部50的中心轴线O正交的方式扩径的圆盘状。提动引导部55具有与引导缸部15滑动接触的外周面59(参照图2A、图2B、图2C)和多个在外周面59开口的流路槽60。在流路槽60与引导缸部15之间划分形成有多个具有扁平的流路截面形状的整流槽32。
如图2A、图2B、图2C所示，多个整流槽32沿周向以具有均等的间隔的方式设于提动引导部55。由此，在整流槽32产生的气体的流体压力均匀地分布在提动引导部55的周围，从而能够降低提动引导部55相对于引导缸部15的滑动阻力。
流路槽60的槽底面61以提动引导部55的中心轴线O为中心形成为与引导缸部15同轴的圆筒面状。由此，整流槽32沿着提动引导部55的径向的宽度、即开口宽度W在提动引导部55的周向上恒定。开口宽度W、换言之是引导缸部15的内周面16与流路槽60的槽底面61之间的间隙的大小。
流路槽60的槽侧面62沿着提动部50的中心轴线O方向形成。整流槽32在周向上的长度、即开口长度S在自上游侧到下游侧的范围内恒定，能够以大于径向的开口宽度W的方式任意设定。
通过任意地设定整流槽32的周向的开口长度S，能够得到所期望的流路截面积。因此，能够抑制对通过整流槽32的流体的流动施加的阻力并使其足够小。整流槽32的流路截面积被设定为比提动流路30的最大流路截面积大。由此，整流槽32对通过提动流路30的气体的流动所施加的阻力(压力损失)被抑制得比提动流路30对通过提动流路30的气体的流动所施加的阻力小。
整流槽32形成为沿着轴向的长度L比阀座部11的最小开口直径D(参照图1)长。由此，整流槽32具有足够的流路长度L，从而能够确保气体沿着引导缸部15的内周面16和流路槽60的槽底面61流动的流路长度。因而，能够得到抑制气体产生涡流的整流作用。
以下，对控制阀100的动作进行说明。
在自供给源引导至入口流路29的气体的压力低于已设定好的开阀压的状态下，提动阀部51在弹簧70的作用力的作用下与阀座部11抵接，而将入口流路29与提动流路30之间堵塞。
当自供给源引导至入口流路29的气体的压力超过开阀压并上升时，提动阀部51克服弹簧70的作用力而离开阀座部11，从而将入口流路29和提动流路30打开。由此，来自供给源的气体如图1中的箭头所示那样流经入口流路29、提动流路30、提动下游路31、整流槽32、出口流路33。
在提动部50的开度较小且在提动流路30内流动的气体的流速较快的条件下，在提动下游路31产生含有涡流的喷流。
流入到提动下游路31的喷流自提动下游路31流入被形成在引导缸部15与流路槽60之间的整流槽32，由此该喷流中含有的涡流被整流。
通过整流槽32对在提动流路30的下游侧产生的涡流进行整流，能够防止由于喷流而产生高频的声音。并且，能够抑制由于涡流所引起的压力变动而导致提动部50发生振动，从而能够防止提动阀部51与阀座部11反复碰撞而产生噪声。
图3是表示改变整流槽32的开口宽度W并测量控制阀100的噪声级别而得到的实验结果的特性图。由该特性图可知，当整流槽32的开口宽度W朝向比0.5mm小的值去时，则噪声级别逐渐降低。在图3的特性图中，最左侧所示的比较高的噪声级别的测量值是代替整流槽32而设有具有0.5mm的开口直径的节流孔的比较例。
根据所述实验结果，以整流槽32的开口宽度W在0.5mm以下的范围内为条件，在形成流路槽60的加工范围内将整流槽32的开口宽度W设定为尽可能小的尺寸。
采用以上的第1实施方式，起到以下所示的作用效果。
〔1〕控制阀100包括：阀座部11，其供气体(流体)通过；提动阀部51，其相对于阀座部11移动；引导缸部15，其利用其内周面16引导已通过了阀座部11的气体；提动引导部55，其与引导缸部15的内周面16滑动接触，并用于支承提动阀部51；以及整流槽32，其形成于提动引导部55的外周面59。因此，在通过阀座部11与提动阀部51之间的气流中产生的涡流因通过整流槽32而被整流。由此，能够降低控制阀100的起因于涡流的噪声。
〔2〕整流槽32形成为在提动引导部55的径向上的开口宽度W小于在提动引导部55的周向上的开口长度S。因此，控制阀100能够兼顾：通过将径向的开口宽度W设定得较小来得到对涡流进行整流的作用、以及通过将周向的开口长度S设定得较大来减小对气体的流动施加的阻力。
〔3〕整流槽32形成为在提动引导部55的轴向上的长度L大于阀座部11的最小开口直径D。因此，在控制阀100中，能够确保在整流槽32内流动的流体被整流所需要的流路长度，能够抑制在自提动流路30向下游侧流出的喷流中产生涡流。
〔4〕整流槽32形成有多个，并沿周向以具有均等的间隔的方式设于提动引导部55。因此，在控制阀100中，在各整流槽32产生的压力均匀地分布在提动引导部55的周围，从而能够降低提动引导部55对于引导缸部15的滑动阻力。
(第2实施方式)
接着，参照图4A、图4B、图4C说明本发明的第2实施方式。以下，以与上述第1实施方式不同的点为中心进行说明，对与上述第1实施方式的控制阀相同的结构标注同一附图标记并省略说明。
在上述第1实施方式的控制阀100中，整流槽32的周向的开口长度S形成为在自上游侧到下游侧的范围内恒定。相对于此，在第2实施方式的控制阀中，整流槽35的周向的开口长度S形成为随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大。
用于划分形成整流槽35的流路槽80具有：槽底面81，其为圆筒面状；以及一对槽侧面82，其与槽底面81的两端连接，并向提动引导部55的外周面59延伸。
流路槽80的槽侧面82形成为相对于提动引导部55的中心轴线O倾斜。整流槽35在提动引导部55的周向上的开口长度S在轴线O方向上变化。由此，整流槽35的与提动引导部55的中心轴线O正交的流路截面积随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大。
采用以上的第2实施方式，与第1实施方式同样地起到所述〔1〕～〔4〕的作用效果，并且起到以下所示的作用效果。
〔5〕整流槽35的流路截面积随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大。因此，在控制阀中，在整流槽35内流动的流体的压力逐渐减小，从而能够提高对流体的流动进行整流的效果，并且能够抑制对气体的流动施加的阻力。
在第2实施方式中，整流槽35的周向的开口长度S被设定为随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大，但也可以使开口长度S恒定，而使整流槽35的径向的开口宽度W随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大。即，只要将整流槽35设定为与提动引导部55的中心轴线O正交的流路截面积随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐增大即可。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其宗旨并不在于将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。
例如，在上述各实施方式中，用于划分形成整流槽32、35的流路槽60、80形成于提动引导部55。并不限定于此，用于划分形成整流槽的流路槽也可以形成于引导缸部15。
而且，所述各实施方式的控制阀100在燃料填充系统中作为安装于可燃气体的通路的止回阀来使用。并不限定于此，也可以在其他机械、设备中作为安装于供高压、大流量的气体流动的回路的止回阀或溢流阀来使用。另外，在控制阀100内流动的流体并不限定于可燃气体，也可以是其他气体、液体。
本申请基于2013年7月23日在日本专利局提出申请的日本特愿2013－152577主张优先权，通过参照将该申请的全部内容引入本说明书中。

Claims (5)

1.一种控制阀，该控制阀用于控制流体的流动，其中，
该控制阀包括：
阀座部，其供流体通过；
提动阀部，其相对于所述阀座部移动；
提动流路，其划分形成于所述阀座部与所述提动阀部之间，
引导缸部，其利用其内周面引导已通过了所述阀座部的流体；以及
提动引导部，其与所述引导缸部的内周面滑动接触，并用于支承所述提动阀部；
整流槽，其形成于所述引导缸部的内周面和所述提动引导部的外周面中的至少一者，
所述整流槽的流路截面积大于所述提动流路的最大流路截面积。
2.根据权利要求1所述的控制阀，其中，
所述整流槽沿着径向的开口宽度小于所述整流槽在周向上的开口长度。
3.根据权利要求1所述的控制阀，其中，
所述整流槽沿着轴向的长度大于所述阀座部的最小开口直径。
4.根据权利要求1所述的控制阀，其中，
所述整流槽形成有多个，并在周向上以均等的间隔设置。
5.根据权利要求1所述的控制阀，其中，
所述整流槽形成于所述引导缸部与所述提动引导部之间，
所述整流槽的流路截面积随着自上游侧朝向下游侧去而逐渐扩大。
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