CN107532732B - 流体控制器 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够降低成本、提高性能的流体控制器。通过手动或自动而移动以使盘部(9)移动的移动构件(12、13)为筒状，具有与盘部(9)的外周嵌合的嵌合部(13a)。在盘部(9)上设有凸缘部(9c)，在筒状的移动构件(12、13)的下端部设有从上方与盘部(9)的凸缘部(9c)抵接的凸缘部(35)。

Description

流体控制器
技术领域
本发明涉及具有手动阀和自动阀这两种功能或其中某一种功能的流体控制器。
背景技术
作为流体控制器，已公开的构造包括：隔膜，其以使得流体通路开闭的方式移动；隔膜按压件，其使所述隔膜移动至所述流体通路成为闭状态的闭位置和所述流体通路成为开状态的开位置；盘部，其在端部保持所述隔膜按压件；以及移动构件，其通过手动或自动使所述盘部移动至所述闭位置或所述开位置。
根据专利文献1的流体控制器，由于能够用该流体控制器替换现有的由自动阀和手动阀构成的开闭机构，因此得到能够大幅度降低设置成本、减小空间的效果。
在专利文献1的流体控制器中，作为移动构件(上下移动构件)使用棒状体构件(手动开闭用)和筒状体构件(自动开闭用)，两种移动构件均以其端部(下端部)按压盘部的同一表面(上表面)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开第3752586号公报
发明内容
在上述专利文献1的流体控制器中，能够将现有的由自动阀和手动阀构成的开闭机构更换为该流体控制器，除该效果以外还能够谋求进一步的成本降低和性能提高。
其中，对于上述专利文献1的以筒状体的下端部按压盘部上表面的构造，由于按压部等需要高加工精度，因此满足精度要求需要花费时间，从而希望缩短这一时间。另外成本的进一步降低、性能的进一步提高也成为课题。
以往，即使以加工精度尽可能高的状态制作盘部，若在移动构件所接触的盘部上表面到借助隔膜按压件与隔膜接触的接触面为止存在距离，则即使盘部的加工精度稍有差异也会对按压力影响很大。另外，在盘部的上表面被筒状体的移动构件按压时，若筒状体的端部与盘部上表面之间的接触由于加工精度等而存在偏斜，则对盘部赋予偏斜的按压力而施加使盘部倾斜的按压力。盘部通过借助隔膜按压件将隔膜按压于阀座而阻止流体流动，但若盘部倾斜，则会导致向隔膜施加的按压力变得不均匀，从而按压阀座的力也会变得不均匀，可能发生流体从阀座泄露。因此，对于筒状体和盘部的形状、配置等需要高精度。另外，由于例如壳体和移动构件通常通过切削加工制造，因此谋求降低切削加工时的加工成本。
即使是仅具有手动阀和自动阀中某一种功能的流体控制器，也会使用筒状的移动构件，在该流体控制器中存在与上述专利文献1同样的课题。
本发明的目的在于提供一种能够降低成本、提高性能的流体控制器。
本发明的流体控制器包括：隔膜，其以使得流体通路开闭的方式进行移动；隔膜按压件，其使所述隔膜移动至所述流体通路为闭状态的闭位置和所述流体通路为开状态的开位置；盘部，其在端部保持所述隔膜按压件；以及移动构件，其通过手动或自动使所述盘部移动至闭位置或开位置，在该流体控制器中，所述移动构件具有与所述盘部的外周嵌合的筒状的嵌合部，在所述盘部的一部分上设有在所述移动构件移动时与所述移动构件的端部抵接的凸缘部。
流体控制器可以是自动阀也可以是手动阀，还可以兼为自动阀和手动阀。在流体控制器具有自动阀功能的情况下，流体控制器可以是流体通路在自动开闭机构关闭时开放的常开型，也可以是流体通路在自动开闭机构关闭时闭塞的常闭型。
盘部具有圆柱状部和凸缘部，筒状的移动构件不按压盘部的圆柱状部而按压盘部的凸缘部。凸缘部可以与圆柱状部形成为一体，也可以是独立构件。由此，能够通过缩短从移动构件到隔膜的距离而减轻盘部的倾斜，能够提高精度并缩短满足精度要求所花费的时间，因而有助于成本降低及性能提高。
优选的是，使所述移动构件移动的移动机构是通过相对于在壳体内形成的压缩流体导入室内导入或排出压缩流体来进行使所述移动构件移动的自动移动机构，所述壳体包括第一壳体和与所述第一壳体为独立构件的第二壳体，在所述壳体内形成有由对面板划分而成的第一缸部和第二缸部，所述自动移动机构具有由所述第一缸部引导并与所述移动构件一体移动的第一活塞、和由所述第二缸部引导并与所述移动构件一体移动的第二活塞，在所述对面板上设有第一螺纹部和第二螺纹部，所述第一螺纹部与所述第一壳体螺合，所述第二螺纹部与所述第二壳体螺合。
第一缸部和第二缸部是通过在第一壳体上设置凹部而形成的，如果该凹部较深则需要在切削加工时加工得较深，相应地会导致加工成本增加。通过在对面板的两侧设置螺纹部，将对面板作为第一壳体与第二壳体的结合构件使用，能够缩短第一壳体的长度，即能够将第一壳体的凹部设得较浅而减小加工深度，因此有助于成本降低。
优选的是，所述移动构件包括具有所述嵌合部的第二筒状体和相对于所述第二筒状体为独立构件的第一筒状体，所述第一活塞和所述第二活塞均相对于所述移动构件为独立构件。
如此，能够在切削制作筒状的移动构件时使坯料的直径较小，由此能够减少加工量，因而能够同时减少材料成本和加工成本。
优选的是，还具有手动使所述盘部移动的手动移动机构，所述手动移动机构包括棒状的移动构件，其能够通过手动操作而移动以将所述盘部向一侧按压，所述棒状的移动构件能够通过手动操作移动至其端部将所述盘部的顶面中央部向一侧按压的无法自动开闭位置、和其端部从所述盘部的顶面中央部离开的能够自动开闭位置，所述筒状的移动构件以能够相对于所述棒状的移动构件移动的方式与所述棒状的移动构件嵌合，能够移动至被所述弹性构件施力而将所述盘部向一侧按压的闭位置、和在所述自动移动机构的作用下其端部从所述盘部的凸缘离开的开位置，能够实现在所述筒状的移动构件位于开位置时使所述棒状的移动构件移动至闭位置的紧急时的闭状态。
如此，棒状的移动构件的操作能够与从自动移动机构作用于筒状的移动构件的力无关地被实施，能够得到结构紧凑且能够进行自动操作和手动操作的流体控制器(隔膜阀)。
此外，隔膜可以在自身的弹性力的作用下自行移动至闭位置或开位置，也可以在流体压力等的作用下借助外力移动至闭位置或开位置。
发明效果
根据本发明的流体控制器，能够缩短从移动构件到隔膜的距离，从而能够减小盘部的倾斜，由此能够提高精度、缩短满足精度要求所花费的时间，因而有助于成本降低和性能提高。
附图说明
图1是表示本发明的流体控制器的一个实施方式的纵剖视图，示出无法自动开闭状态。
图2是图1(表示无法自动开闭状态)的主要部分放大图。
图3是表示能够自动开闭状态的闭状态的主要部分放大图。
图4是表示能够自动开闭状态的开状态的主要部分放大图。
图5是表示紧急时的闭状态的主要部分放大图。
附图标记说明
1：流体控制器
2：阀箱
2a 、2b：流体通路
4：隔膜
5：隔膜按压件
9：盘部
9c：小径凸缘部(凸缘部)
10：壳体
11：棒状体(棒状的移动构件)
12：上侧筒状体(筒状的移动构件)
13：下侧筒状体(筒状的移动构件)
13a：嵌合部
14：上侧活塞(第一活塞)
15：下侧活塞(第二活塞)
16：压缩螺旋弹簧(弹性构件)
17：对面板
21：上侧壳体(第一壳体)
22：下侧壳体(第二壳体)
23：上侧缸部(第一缸部)
24：下侧缸部(第二缸部)
25：上侧螺纹部(第一螺纹部)
26：下侧螺纹部(第二螺纹部)
27、28：压缩流体导入室
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，上下和左右是指附图的左右。此处的上下仅是为了便于说明，在实际设置时，可以使上下颠倒，也可以使上下朝向水平方向。此外，为了便于理解附图而省略了O型圈等密封构件的图示。
图1至图5示出本发明的流体控制器的一个实施方式。流体控制器具有自动阀功能和手动阀功能这两种功能，因此，具有用于实现自动阀功能的筒状的移动构件和用于实现手动阀功能的棒状的移动构件，图1和图2示出作为筒状的移动构件的上侧筒状体12和下侧筒状体13、以及作为棒状的移动构件的棒状体11均位于闭位置的无法自动开闭状态，图3示出上侧筒状体12和下侧筒状体13位于闭位置而棒状体11位于开位置的能够自动开闭状态的闭状态，图4示出棒状体11位于开位置且上侧筒状体12和下侧筒状体13也位于开位置的能够自动开闭状态的开状态，图5示出在上侧筒状体12和下侧筒状体13位于开位置时使棒状体11移动至闭位置的紧急时的闭状态。
如图1所示，流体控制器1包括：阀箱2，其具有流体流入通路2a和流体流出通路2b；环状阀座3，其设置在流体流入通路2a的向上开口的周缘；隔膜4，其向环状阀座3 按压(向闭方向移动)或从环状阀座3离开(向开方向移动)，以使得流体流入通路2a开闭的方式进行移动；隔膜按压件5，其能够上下移动，按压隔膜4的中央部；隔膜保持环6，其按压隔膜4的外周缘部；圆筒状阀盖7，其向上延伸，下端部插入于在阀箱2上形成的凹部中；筒状外螺纹构件8，其螺合于阀箱2的凹部，以将阀盖7固定在阀箱2上；盘部9，其在下端部保持隔膜按压件5；壳体10，其下端部固定于阀盖7的上端部；棒状体(棒状的移动构件)11，其设置在壳体10内，下端部以能够上下自由移动的方式穿插于阀盖7；上侧和下侧筒状体(筒状的移动构件)12、13，这两个筒状体以能够相对于棒状体11上下移动的方式嵌套于棒状体11；上侧活塞14和下侧活塞15；压缩螺旋弹簧(筒状体施力用弹性构件)16，其经由上侧活塞14对上侧筒状体12和下侧筒状体13向下施力；对面板(counter plate)17，其固定于壳体10，在上侧活塞14的下方以能够相对于上侧筒状体12上下移动的方式嵌套于上侧筒状体12；以及操作手柄18，其设置于棒状体11的上端部。
盘部9具有圆柱状部9a和设置在圆柱状部9a的下端部的形成为两级的凸缘部9b、9c，在圆柱状部9a的下端部形成有供隔膜按压件5嵌入固定的凹部。两级的凸缘部9b9c 由下侧的大径凸缘部9b和紧邻大径凸缘部9b上侧设置的小径凸缘部9c构成。
壳体10由上侧壳体(第一壳体)21、相对于上侧壳体21为独立构件且下端部固定于阀盖7的上端部的下侧壳体(第二壳体)22构成。
壳体10被对面板17沿上下划分，由此在壳体10内部形成有由对面板17划分而成的上侧缸部(第一缸部)23和下侧缸部(第二缸部)24。上侧活塞(第一活塞)14配置为能够在上侧缸部23中上下移动，下侧活塞(第二活塞)15配置为能够在下侧缸部24中上下移动。
对面板17具有从平板状部分的上表面向上突出并在外周形成有外螺纹的圆筒状的上侧螺纹部(第一螺纹部)25、和从平板状部分的下表面向下突出并在内周形成有内螺纹的圆筒状的下侧螺纹部(第二螺纹部)26。下侧螺纹部26的外径与上侧壳体21 的外径相等。上侧螺纹部25的外径比下侧螺纹部26的外径小。
压缩螺旋弹簧16的上端部由设置于上侧壳体21的顶壁部分的下表面上的凹部承接，下端部由设置于上侧活塞13的上表面上的凹部承接。
在上侧壳体21的下端部内周形成有与对面板17的上侧螺纹部25螺合的内螺纹，在下侧壳体22的上端部外周形成有与对面板17的下侧螺纹部26螺合的外螺纹部。并且，通过使上侧壳体21与对面板17螺合、且使对面板17与下侧壳体22 螺合，而上侧壳体21与下侧壳体部22被一体化。
在以往的构造中，通过在对面板的下端部设置凸缘部并使该凸缘部与设置于上侧壳体内周的层差部嵌合来固定对面板。并且，上侧缸部和下侧缸部是通过在上侧壳体上设置凹部而形成的，但若该凹部较深则在切削加工需要加工得较深，相应地导致加工成本增加。
与上述以往的构造相比，通过在对面板17的上下两侧设置螺纹部25、26，将对面板17作为上侧壳体21与下侧壳体22的结合构件使用，由此，能够缩短上侧壳体21的长度，即，能够使得上侧壳体21的凹部较浅，能够减小加工深度，因而有助于成本降低。
在上侧缸部23中，上侧活塞14的下方成为上侧压缩流体导入室27，在下侧缸部24中，下侧活塞15的下方成为下侧压缩流体导入室28。压缩流体经由设置于棒状体11内部的内部通路29、通过切削棒状体11的外周面而形成的外部通路30、以及在径向上贯穿上筒状体11的上侧贯穿孔31和下侧贯穿孔32，被供给至上述的上侧压缩流体导入室27和下侧压缩流体导入室28。
上侧活塞14和下侧活塞15均相对于上侧筒状体12和下侧筒状体13为独立构件。上侧筒状体12以其上端部无法相对于上侧活塞14向上移动的方式嵌入于上侧活塞14。在上侧筒状体12的中间部设有从上方与下侧活塞15的上表面抵接的凸缘34。下侧筒状体13具有与盘部9的圆柱状部9a 嵌合的圆筒状的嵌合部13a，下侧筒状体13的下端部从上方与盘部9的小径凸缘部9c的上表面抵接，在下侧筒状体13 的下端部设有凸缘部35。
在阀盖7的内周形成有以下侧筒状体13的凸缘部35能够上下移动的方式引导该凸缘部35的环状的凹部(引导部)7a，盘部9和隔膜按压件5能够随着下侧筒状体13而在由该环状的凹部7a限制的范围内上下移动。
由于上侧活塞14被压缩螺旋弹簧16向下施力，上侧筒状体12在被压缩螺旋弹簧16向下施力、没有导入压缩空气的状态下，其下端部与下侧筒状体13的上表面抵接。压缩螺旋弹簧16的向下施力经由上侧筒状体12的凸缘部34也作用于下侧活塞15，从而上侧活塞14、下侧活塞15、上侧筒状体12 以及下侧筒状体13一体地上下移动。
在压缩空气经由内部通路29、外部通路30、上侧贯穿孔31和下侧贯穿孔32向上侧压缩流体导入室27和下侧压缩流体导入室28导入时，上侧活塞14和下侧活塞15在压缩空气的作用下向上移动，与之相随，上侧筒状体12的凸缘部34 被下侧活塞15向上推压，上侧筒状体与下侧活塞15一体地向上移动。由此，下侧筒状体13的下端部从盘部9的上表面离开。接着，在将下侧活塞15向上推压的压缩空气压力与将上侧活塞14向上推压的压缩空气压力之和与压缩螺旋弹簧16的弹性力平衡时，上侧筒状体12和下侧筒状体13停止。
上侧活塞14、下侧活塞15、内部通路29、外部通路30、上侧贯穿孔31、下侧贯穿孔32、上侧压缩流体导入室27、下侧压缩流体导入室28等构成通过相对于压缩流体导入室27、28内导入或者排出压缩流体来发挥作用的自动移动机构。
在棒状体11的上端部附近形成有与形成于上侧壳体21的内螺纹部螺合的外螺纹部33，棒状体11的与外螺纹部33的上端部相连的部分与操作手柄18结合。在使操作手柄18旋转时，棒状体11旋转，其外螺纹部33相对于上侧壳体21的内螺纹部旋转，棒状体11一边旋转一边上下移动。操作手柄18 能够旋转的角度为大约90°(90°以上)。
棒状体11、操作手柄18、外螺纹部33、以及上侧壳体21的与外螺纹部33螺合的内螺纹部等构成手动使盘部9 上下移动的手动移动机构。
图1及其放大图的图2的状态是作为棒状的移动构件的棒状体11和作为筒状的移动构件的上侧筒状体12、下侧筒状体13均位于闭位置的无法自动开闭状态，在该状态下，在上侧压缩空气导入室27和下侧压缩空气导入室28中导入了压缩空气的情况下，虽然上侧筒状体12和下侧筒状体13向上移动，但由于棒状体11维持将盘部9向下按压的状态，因而自动开闭机构的开闭操作无效，即使进行将压缩空气向压缩空气导入室27、28导入的开操作，从流体流入通路2a到流体流出通路2b的通路也保持阻断状态而不开放。
若在图2的状态下使操作手柄18向能够自动开闭状态移动，则作为棒状的移动构件的棒状体11成为移动至上方的图3的状态。在图3中，位置(状态)与图2不同的构件是操作手柄18和棒状体11，其余构件即上侧筒状体12和下侧筒状体13、上侧活塞14和下侧活塞15、压缩螺旋弹簧16、盘部9、隔膜按压件5、隔膜4等没有从图2的状态变化。
在图3的状态下，在向上侧压缩空气导入室27和下侧压缩空气导入室28导入压缩空气时，保持作为棒状的移动构件的棒状体11移动至上方的状态，而成为图4的状态。在图4中，位置(状态)与图3不同的构件是上侧筒状体12和下侧筒状体13、上侧活塞14和下侧活塞15、压缩螺旋弹簧16、盘部9、隔膜按压件5、以及隔膜4，上侧筒状体12和下侧筒状体13及上侧活塞14和下侧活塞15在导入到上侧压缩空气导入室27和下侧压缩空气导入室28中的压缩空气的作用下，抵抗压缩螺旋弹簧16的弹性力向上移动，由此，压缩螺旋弹簧16 被压缩，并且随着盘部9将隔膜按压件5和隔膜4向下按压的力被解除，隔膜4在隔膜4的恢复力和流体流入通路2a 内的流体的压力的作用下向开方向移动，从流体流入通路2a到流体流出通路2b的通路开放。
若在图4的流体通路开状态下将操作手柄18向无法自动开闭位置移动，则成为作为筒状的移动构件的棒状体11移动至下方的图5的状态。在图5中，位置(状态)与图4不同的构件是操作手柄18和棒状体11，其余构件即上侧筒状体12和下侧筒状体13、上侧活塞14和下侧活塞15、压缩螺旋弹簧16、盘部9、隔膜按压件5、隔膜4等没有从图4的状态变化。在该状态下，上侧筒状体12和下侧筒状体13处于将流路设为开的状态，但能够通过手动使棒状体11移动至下方而实现流路为闭的状态。
即，在紧急时能够通过手动操作阻断阀箱2内的流体通路2a。该阻断并不是利用弹簧实现的，而是利用螺纹33的紧固来实施的，因此即使流体通路2a的压力是例如3500psi这样的高压也能够可靠地实现阻断。此外，图5的状态与在图2的状态下导入有压缩空气的状态相同，在图5中，位置(状态)与图2不同的构件是上侧筒状体12和下侧筒状体13、上侧活塞14和下侧活塞15、压缩螺旋弹簧16、盘部9、隔膜按压件5以及隔膜4。
根据上述的流体控制器1，在从图2至图5的状态变化中，下侧筒状体13在嵌合部13a与盘部9嵌合并按压盘部9 的小径凸缘部9c，因此从下侧筒状体13到隔膜的距离缩短，能够防止在移动构件为筒状时盘部9发生倾斜。另外，即使盘部9由于筒状体13的加工精度的影响而受到不均匀的按压力、被施加使得盘部9倾斜的力，由于盘部9嵌合于嵌合部13a，因此盘部9也不会倾斜，从而隔膜4受到均匀的按压力，因此隔膜4对阀座3施加均匀的按压力。由此，与利用筒状的移动构件按压盘部9的上表面的以往构造相比，能够提高精度、缩短满足精度要求所花费的时间，因而有助于成本降低和性能提高。
另外，上侧活塞14和下侧活塞15均相对于上侧筒状体12 和下侧筒状体13为独立构件，因此与一体设置活塞的筒状体相比，在通过切削制造筒状体1213时能够使坯材的直径较小，由此能够减少加工量，因而能够同时降低材料成本和加工成本。另外，上侧筒状体12与下侧筒状体13是独立构件，但也可以使用一体的筒状构件。
而且，筒状的移动构件只要是能够按压盘部9的凸缘部9c 且能够使得棒状的移动构件相对于筒状的移动构件独立动作的构造即可，例如可以是截面为コ字状这样的将筒状的一部分切除而成的构造。
工业实用性
根据本发明，能够有助于提高具有手动阀和自动阀这两种功能或具有其中某一种功能的流体控制器的性能。

Claims (2)

1.一种流体控制器，其包括：
隔膜，其以使流体通路开闭的方式进行移动；
隔膜按压件，其使所述隔膜移动至所述流体通路为闭状态的闭位置和所述流体通路为开状态的开位置；
盘部，其在端部保持所述隔膜按压件；以及
筒状的移动构件，其通过手动或自动使所述盘部移动至闭位置或开位置，
所述流体控制器的特征在于，
所述筒状的移动构件具有与所述盘部的外周嵌合的筒状的嵌合部，
所述盘部与所述筒状的移动构件能够相对移动，
所述盘部与所述嵌合部嵌合，并且在其下端部设有在所述筒状的移动构件移动时与所述筒状的移动构件的端部抵接的凸缘部，
用于使所述筒状的移动构件移动的移动机构是通过相对于在壳体内形成的压缩流体导入室内导入或排出压缩流体来进行使所述筒状的移动构件移动的自动移动机构，
所述壳体包括第一壳体和相对于所述第一壳体为独立构件的第二壳体，
在所述壳体内形成有由对面板划分而成的第一缸部和第二缸部，所述自动移动机构包括由所述第一缸部引导并与所述筒状的移动构件一体移动的第一活塞、和由所述第二缸部引导并与所述筒状的移动构件一体移动的第二活塞，
在所述对面板上设有第一螺纹部和第二螺纹部，所述第一螺纹部与所述第一壳体螺合，所述第二螺纹部与所述第二壳体螺合，
所述筒状的移动构件包括具有所述嵌合部的第二筒状体、和相对于所述第二筒状体为独立构件的第一筒状体，
所述第一活塞和所述第二活塞相对于所述筒状的移动构件均为独立构件。
2.根据权利要求1所述的流体控制器，其特征在于，
所述流体控制器还具有手动使所述盘部移动的手动移动机构，所述手动移动机构包括棒状的移动构件，其通过手动操作而移动以将所述盘部向一侧按压，
所述棒状的移动构件能够通过手动操作移动至其端部将所述盘部的顶面中央部向一侧按压的无法自动开闭位置、和其端部从所述盘部的顶面中央部离开的能够自动开闭位置，所述筒状的移动构件以能够相对于所述棒状的移动构件移动的方式嵌合于所述棒状的移动构件，能够移动至受到弹性构件施力而将所述盘部向一侧按压的闭位置、和所述筒状的移动构件的端部在所述自动移动机构的作用下从所述盘部的凸缘离开的开位置，所述流体控制装置能够实现在所述筒状的移动构件位于开位置时使所述棒状的移动构件移动至闭位置的紧急时的闭状态。
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