CN107923545B - 流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流量调节阀。其具有不容易发生堵塞或者即使发生了堵塞时也能够迅速消除堵塞并迅速去除煎饼状异物的结构。该流量调节阀的特征在于，具备：侧面上形成有粉粒体能够通过的流量调节槽(3)的圆柱阀体(2)；至少具备一个平面的滑块(4)；收纳圆柱阀体(2)和滑块(4)的壳体(6)，滑块(4)藉由弹性体(5)固定在壳体(6)上，圆柱阀体(2)的侧面和平面受弹性体(5)推压而抵接，流量调节槽(3)被设置成从圆柱阀体(2)的侧面的圆周侧向中心轴方向形成缺口状，通过使圆柱阀体(2)旋转，使由圆柱阀体(2)的流量调节槽(3)和滑块(4)的平面形成的通过部的开口面积发生变化，来调节粉粒体等的通过量。

Description

流量调节阀

技术领域

本发明涉及以下一种流量调节阀：使圆柱阀体以该圆的中心为轴旋转来控制粉粒体的通过流量，其中，圆柱阀体的圆柱表面上形成粉粒体能够通过的流量调节槽。特别是涉及对于设置在像支管那样的细管的中途来进行高精度的流量控制时是合适的流量调节阀。

背景技术

现有技术中已知有以下一种流量调节阀(例如参照以下专利文献1和专利文献2)：该流量调节阀以使一对圆柱分别绕几乎平行的旋转轴彼此向相向方向连动旋转的方式构成，该一对圆柱的圆柱表面上形成流体能够通过的流量调节槽，在调节粉体和颗粒体(以下称“粉粒体”)或者粉粒体和气体的混合流体、或者粉粒体和液体的混合流体、或者粉粒体、气体和液体的混合流体(以下称“粉粒体等”)的流量时被优选性地采用到(例如参照专利文献3的图1及图2)。

在这些流量调节阀中，通过使一对圆柱阀体分别绕几乎平行的旋转轴彼此向相向方向连动旋转，使得由流量调节槽形成的通过部的面积发生变化，由此来控制粉粒体等的流量。

结合附图对上述现有技术进行说明。图9是表示将现有技术中的流量调节阀21进行分解之后的样子的斜视图。在一对圆柱阀体22的表面上形成有流量调节槽23，流量调节槽23被设置成彼此相向。圆柱阀体22受阀体箱24保护，在圆柱阀体22的上方形成有粉粒体流入通道25，并在圆柱阀体22的下方形成有粉粒体排出通道26。

被导入粉粒体流入通道25的粉粒体等通过由流量调节槽23形成的通过部后从粉粒体排出通道26排出。另外，圆柱阀体22被保持在驱动装置27和与驱动装置27为相反一侧的阀体轴承28上。圆柱阀体22与驱动装置27连接并跟随驱动装置27的旋转而旋转，由流量调节槽23形成的通过部的面积因此而发生变化，从而能够进行流量调节。

图10是表示构成现有技术中的流量调节阀的一对圆柱阀体22，22的斜视图(A)以及从上方看时的图(B)。如图10(A)所示，在圆柱阀体22的表面上形成缺口状的槽23，槽23沿圆柱阀体的周朝向轴心方向而形成。槽23被设计成：通过使圆柱阀体22绕着旋转轴29向彼此相反方向同步旋转，圆柱阀体22接触而形成的通过口的开口面积发生变化，从而能够调节粉粒体等的通过量。

两个圆柱阀体22紧密接触时，接触面处会发生磨损，或者如图10(B)所示，在运行过程中，在两圆柱阀体之间卡入粉粒体而出现煎饼状的异物30，导致产生大量负荷。为了防止该情况发生，还被提案有设置了间隙从而不让两个圆柱阀体相接触的旋转式调节阀(例如参照专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭53-138517号公报

专利文献2：日本特开昭56-018172号公报

专利文献3：日本特开2012-171740号公报

专利文献4：日本特开平06-294473号公报

发明内容

然而，在上述设置了间隙从而不让两个圆柱阀体相接触的旋转式调节阀中，存在以下问题。

即，在一对圆柱阀体之间存在间隙时，出现流量的控制误差增大的问题。这比如使用在主管那种管径较大(约60φ以上)的场合中时，误差并不成问题，但是在如支管那种管径相对较细(约30φ)的场合中使用时，其误差无法被忽视。

所以，在被用于支管中途的流量调节阀中，不能在一对圆柱阀体之间设置间隙，但是这样一来，则会陷入类似卡入粉粒体而产生煎饼状异物的困境。

本发明是鉴于上述问题点而完成的，目的在于提供一种具有以下结构的流量调节阀：即使两个阀体相抵接也不容易发生堵塞或者即使发生了堵塞时也能够迅速消除堵塞并迅速去除煎饼状异物的结构。

用于解决课题的方式

为了解决上述课题，本发明的流量调节阀的特征在于，具备：圆柱阀体，其侧面上形成有粉粒体等能够通过的流量调节槽；滑块，至少具备一个平面；以及壳体，用于收纳所述圆柱阀体和所述滑块，

所述滑块藉由弹性体固定在所述壳体上，所述圆柱阀体的侧面和所述平面受所述弹性体推压而抵接，所述流量调节槽被设置成从所述圆柱阀体的侧面的圆周一侧向所述圆柱阀体的中心轴方向形成缺口状，通过使所述圆柱阀体以所述中心轴为中心旋转，使由所述圆柱阀体的所述流量调节槽和所述平面形成的通过部的开口面积发生变化，来调节所述粉粒体等的通过量。

发明的效果

根据本发明的流量调节阀，仅一个圆柱阀体进行旋转，因而控制简单。另外，圆柱阀体和滑块的平面受弹性体推压而抵接，不产生间隙。而即使在卡入了粉粒体的情况下，滑块也能够利用弹性体的变形相应地发生后退，因而不会对圆柱阀体的旋转造成影响。

附图说明

图1是表示对本发明的流量调节阀进行分解后的斜视图。

图2是表示构成本发明的流量调节阀的圆柱阀体和滑块的斜视图。

图3是图2中A-A’线的截面图。

图4是表示由流量调节阀的圆柱阀体和滑块的平面所形成的粉粒体等的通过部的形状、通过部的开口面积以及与面积相当的开口径与圆柱阀体的旋转角对应地进行表示的表。

图5是用图表表示本发明的实施例中旋转角与开口面积之间关系的图。

图6是表示本发明的实施例的变形例的图。

图7是表示本发明的变形例中运行状态的图。

图8是表示本发明的实施例的其他变形例的图。

图9是表示将现有技术中的流量调节阀进行分解之后的斜视图。

图10是表示构成现有技术中的流量调节阀的圆柱阀体对的斜视图。

符号说明

1 流量调节阀

2 圆柱阀体

3 流量调节槽

4 滑块

5 弹性体

6 壳体

7 流入通道

8 排出通道

9 驱动装置

10 阀体轴承

11 槽

12 突起部

具体实施方式

以下，参照附图详细说明用于实施本发明的方式。

图1是表示对本发明的流量调节阀1进行分解之后的斜视图。圆柱阀体2的表面上形成流量调节槽(以下称为“槽”)3，滑块4的一个平面因弹性体5的反力作用被推压而与圆柱阀体2的侧面抵接。滑块4藉由弹性体5以前后能够滑动的方式固定在壳体6上。优选压缩弹簧作为弹性体5。但是，弹性体5也可以是橡胶或板弹簧。

另外，在由圆柱阀体2的流量调节槽3和滑块4的平面形成的通过部的上方设置有粉粒体流入通路(以下称“流入通道”)7，在该通过部的下方设置有粉粒体排出通路(以下称“排出通道”)8。

被导入流入通道7的粉粒体等通过由槽3形成的通过部从排出通道8被排出。

此外，圆柱阀体2受驱动装置9和在驱动装置9相反一侧处的阀体轴承10保持。圆柱阀体2与驱动装置9连接，通过追随驱动装置9的旋转而进行旋转，由槽3形成的通过部的面积因此发生变化，从而能够进行流量调节。另外，驱动装置9由未图示的控制机构(例如，计算机)进行控制。

图2是表示构成本发明的流量调节阀的圆柱阀体2和滑块4的斜视图。滑块4藉由弹性体5固定在壳体(未图示)上。

圆柱阀体2的表面上形成有缺口状的槽3，该槽3沿着圆柱阀体的周朝向轴心方向而形成。槽3以下述方式设计而成：使圆柱阀体2以旋转轴O-O’为中心进行旋转，从而使通过口的开口面积发生变化，来调节粉粒体等的通过量，其中，上述通过口通过圆柱阀体2的槽3与滑块4的平面抵接而形成。

作为形成槽3的加工手法，可以采用旋转的圆柱铰刀或圆锥形铰刀对圆柱阀体2进行切削的同时使圆柱阀体2逐渐旋转从而切割出槽3的方法。这时，可以通过使铰刀的位置变化来调节槽3的深度和宽度。

另外，也可以不依靠铰刀等切削加工而是采用多轴控制的加工机进行三维加工来形成槽3。为了提高流动性，槽3的表面需要加工成平滑的表面。圆柱阀体20的半径可以根据作为目标的粉粒体等的流量来适当地进行选择。例如，可以例举出50mm～150mm。圆柱阀体2的长度优选设定成是被设置的槽3的最大宽度的2～4倍。圆柱阀体2的长度不足上述最大宽度的2倍时，容易产生粉粒体的漏出等，因而并不优选。

在圆柱阀体2上形成的槽3的截面形状是半圆状或是将椭圆切成一半时的形状(比如像田径场的跑道的形状被切成一半的形状)，由该槽3和与该槽3相对的滑块4的平面形成通过部。如后所述，优选以控制区间内的通过部的开口面积与圆柱阀体2的旋转角大致成比例的方式形成槽3。

槽3的深度可以根据作为目标的流量来适当地进行选择，但是，优选最大深度是圆柱阀体2的半径的10～70％。当将槽3的深度设定成超过圆柱阀体2半径的70％时，开口面积相对旋转角变化过大，与旋转角具有线性正比关系的流量控制变得困难，因而并不优选。

特别是对粉粒体等磨损性材料进行处理时，本发明中的圆柱阀体2及滑块4需要选定具有优异的耐磨损性的材料。作为具有优异的机械加工性的材料，可以优选使用机械结构用碳素钢，例如S40C、S45C、S50C或S55C等基材。但是也可以在考虑粉粒体的特性的基础上采用其他的材料。

另外，以超硬工具协会规格(CIS)的V30、V40中规定的以碳化钨和钴为主成分的超硬合金等也具有优异的耐磨损性，因而可以优选进行使用。

为了对流量调节阀1中使用的部件赋予耐磨损性，可以通过硬铬镀层施以涂层厚度是30μm～100μm的表膜。而且，以喷涂处理的方式设置厚度200μm～500μm的碳化钨系涂层、灰色氧化铝系涂层、氧化铬系涂层、哈氏(铬钼)合金涂层等无机材料，这从提高耐磨损性的角度来看也属于特别优选的方式。

另外，从提高耐磨损性的观点来看特别优选设置陶瓷系表膜，例如可以采用氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等。而且，在处理无机粉粒体的情况下，也可以实施金刚石涂层。

此外，在本发明的流量调节阀中，由于滑块4和圆柱阀体2因压缩弹簧的反力作用时常受到推压而处于抵接状态，滑块4和圆柱阀体2的接触面容易受到磨损。但是，通过适当地调整压缩弹簧5的强度，能够抑制磨损。

本发明中的流量调节阀的使用并不对粉粒体的种类进行限定。例如可以例举出：石灰石、生石灰、石炭、铁矿石等有机质或无机质的粉粒体。同时能够对可以使用的粉粒体的粒径进行适当的选择。但是，从流动性和闭塞性的观点来看，平均粒径优选50～150μm的范围。另外，可以适当地对粉粒体的固气比(固体成分和气体成分的重量比)进行选择，例如优选10～80的程度。

图3是用于说明作为本发明的流量调节阀的主要部的圆柱阀体2和滑块4的结构的图。在图3中，图(A)表示沿图2中A-A’线形成的截面图。圆柱阀体2上形成有槽3，滑块4藉由弹性体5固定在壳体6上。另外，滑块4受弹性体5的反力作用向箭头X方向被推压，因此，滑块4与圆柱阀体2时常处于抵接的状态。

图3(A)示出了旋转角θ是24度时的状态。在该实施例中，槽3以下述方式设置的区间称之为控制区间：通过部(参照图3(B))的开口面积伴随圆柱阀体2的旋转角θ的增加而大致成线性增加的区间；同时，槽3以下述方式设置的区间称之为开放区间：该区间紧接控制区间，在从控制区间的最大旋转角(本实施例中为36度)旋转了规定角度(本实施例中为54度)的位置上，开口面积形成为最大。当粉粒体堵塞在通过部处时，将圆柱阀体2旋转至开放区间中开口面积最大的位置，就能够一下子消除上述堵塞。

即使比如在粉粒体卡在圆柱阀体2和滑块4之间时，滑块4会因弹性体的变形而相应地向与箭头X成相反的方向后退，因而，圆柱阀体2的旋转受阻的可能性较低。

图3(B)示出了从正上方看图2所示的圆柱阀体2和滑块4时的情况。图中示出了由圆柱阀体2上形成的槽3和滑块4的平面形成的让粉粒体通过的通过部的形成状态。

另外，在滑块4的与圆柱阀体2抵接的平面上沿粉粒体等的通过方向(图3(A)中从上方往下方的方向)形成截面成半圆状的槽11。设置该槽11的原因在于：通过设置成通过部的开口面积即使是在旋转角θ为0度的情况下也不变成0，能够防止粉粒体发生堵塞。

图4是表示由本发明的流量调节阀1的圆柱阀体2和滑块4的平面所形成的粉粒体等的通过部的形状、通过部的开口面积以及与面积相当的开口径与圆柱阀体2的旋转角对应地进行表示的表。

在本实施例中，旋转角是0度时的开口径相当于6mm，因此，图3(B)中的槽11的半径即为3mm。另外，粉粒体的最大径约为1mm，一般认为通过部的开口径是粉粒体最大径的5倍以上时，不会发生堵塞。所以，只要旋转角0度时的开口径是半径3mm(6mmφ)，可以认为不会出现问题。

另外，开放区间中的开口面积成为最大时的旋转角是90度时，其面积约为831mm²。另一方面，控制区间中的开口面积最大值约为130mm²，这是旋转角为36度时的面积。所以，开放区间中的开口面积最大值是控制区间中开口面积最大值的约6.4倍。而一般认为，只要上述两最大值的比例是2倍以上，就不会对消除堵塞造成妨碍。

图5是用图表表示本实施例中圆柱阀体2的旋转角θ与通过部的开口面积之间的关系的图。图5中的数据采用图4的表中所示的数据。图中明确可知，在控制区间(0°≤θ≤36°)中，旋转角θ与通过部的开口面积几乎成线性比例关系。

同时，在开放区间(θ＞36°)中，开口面积急剧增加，并在θ＝90°处达到最大值。设置开放区间的目的在于迅速消除堵塞，因此开口面积对应于旋转角而急剧增加的设定是符合逻辑的。

图6是表示本发明的流量调节阀1的实施例的变形例的图。与图3所示的实施例不同之处仅在于：在圆柱阀体2的开放区间(参照图3)的开口面积为最大的位置(旋转角是90度的部位)处且没有设置槽3的位置(参照后述图7(B))上设置了突起物12。

图7是表示本发明的变形例中运行状态的图。图7(A)是表示旋转角是90度时沿图2的A-A’线形成的截面图。

当圆柱阀体2的旋转角成90度时，滑块4因突起物12而向与圆柱阀体2的旋转中心轴O-O’成正交的方向(图中箭头Y的方向)后退，圆柱阀体2和滑块4之间产生间隙Z，由此能够排出被夹在圆柱阀体2和滑块4之间的异物。

图7(B)是从正上方看圆柱阀体2和滑块4时的图。图中示出了滑块4因设置在圆柱阀体2上的突起物12而向箭头Y方向后退从而在圆柱阀体2和滑块4之间产生间隙Z的状态。

另外，考虑到平衡因素，优选设置左右共计两处突起物12。但是也可以只在单侧设置突起物12。

图8是表示本发明的实施例的其他变形例的图。与图3的不同之处在于：在滑块4的平面当中至少包括与圆柱阀体2的侧面抵接的位置的部分(图中的4a)与滑块4的4a以外的部分(图中的4b)是用不同的材料构成。并且，4a部分的材料比4b部分的材料硬。

滑块4如上所述需要选定具有优异的耐磨损性的材料，但是这些材料一般较为昂贵。然而，被要求具备耐磨损性的只是包括与圆柱阀体2接触的部位的部分(4a)。因而，仅针对该部分(4a)用具备优异的耐磨损性的材料构成，其他部分(4b)则采用比上述材料质软且廉价的金属或塑料构成，由此能够控制成本。

另外，4a部分因被磨损而被磨掉时，仅需将4a部分换新，因此能够延长流量调节阀的使用寿命。

以上结束对实施方式的说明。但是，在本发明中，流量调节阀的具体构成并不仅限于在实施方式中说明的例子，在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行变更。也即，可以在权利要求中记述的发明的范围内进行适当的变更。

Claims (12)

1.一种流量调节阀，具备：圆柱阀体，其侧面上形成有粉粒体能够通过的流量调节槽；滑块，其至少具备一个平面；以及壳体，其用于收纳所述圆柱阀体和所述滑块，

所述流量调节阀的特征在于，

所述滑块藉由弹性体固定在所述壳体上，所述圆柱阀体的侧面和所述平面受所述弹性体推压而抵接，

所述流量调节槽被设置成从所述圆柱阀体的侧面的圆周一侧向所述圆柱阀体的中心轴方向形成缺口状，通过使所述圆柱阀体以所述中心轴为中心旋转，使由所述圆柱阀体的所述流量调节槽和所述平面形成的通过部的开口面积发生变化，来调节所述粉粒体的通过量。

2.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，

所述弹性体是弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述滑块的所述平面当中与所述流量调节槽相向的位置上沿所述粉粒体通过的方向形成截面是半圆状的槽。

4.根据权利要求1或2所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述滑块的所述平面当中至少包括与所述圆柱阀体的侧面抵接的位置的部分与所述滑块的所述部分以外的部分是用不同的材料构成，并且，所述包括与所述圆柱阀体的侧面抵接的位置的部分的材料比所述滑块的所述部分以外的部分的材料硬。

5.根据权利要求1或2所述的流量调节阀，其特征在于，

具备控制区间和开放区间，

所述控制区间中的所述流量调节槽设置成所述通过部的开口面积伴随着所述圆柱阀体的旋转角增加而逐渐增加；

所述开放区间紧接所述控制区间，所述开放区间中的所述流量调节槽设置成在从所述控制区间的最大旋转角旋转了规定的角度的位置上，所述开口面积形成为最大，

所述开放区间中的开口面积的最大值是所述控制区间中的开口面积的最大值的2倍以上。

6.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，

所述流量调节槽形成为：所述控制区间中的所述通过部的开口面积与所述旋转角大致成比例。

7.根据权利要求5所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述圆柱阀体的所述开放区间的所述开口面积为最大的位置处且没有设置所述流量调节槽的位置上设置突起物，

通过所述圆柱阀体的旋转使得所述开口面积达到最大时，所述滑块因所述突起物而向与所述中心轴正交的方向后退，在所述圆柱阀体和所述滑块之间产生间隙。

8.根据权利要求3所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述滑块的所述平面当中至少包括与所述圆柱阀体的侧面抵接的位置的部分与所述滑块的所述部分以外的部分是用不同的材料构成，并且，所述包括与所述圆柱阀体的侧面抵接的位置的部分的材料比所述滑块的所述部分以外的部分的材料硬。

9.根据权利要求3所述的流量调节阀，其特征在于，

具备控制区间和开放区间，

所述控制区间中的所述流量调节槽设置成所述通过部的开口面积伴随着所述圆柱阀体的旋转角增加而逐渐增加；

所述开放区间紧接所述控制区间，所述开放区间中的所述流量调节槽设置成在从所述控制区间的最大旋转角旋转了规定的角度的位置上，所述开口面积形成为最大，

所述开放区间中的开口面积的最大值是所述控制区间中的开口面积的最大值的2倍以上。

10.根据权利要求9所述的流量调节阀，其特征在于，

所述流量调节槽形成为：所述控制区间中的所述通过部的开口面积与所述旋转角大致成比例。

11.根据权利要求6所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述圆柱阀体的所述开放区间的所述开口面积为最大的位置处且没有设置所述流量调节槽的位置上设置突起物，

通过所述圆柱阀体的旋转使得所述开口面积达到最大时，所述滑块因所述突起物而向与所述中心轴正交的方向后退，在所述圆柱阀体和所述滑块之间产生间隙。

12.根据权利要求10所述的流量调节阀，其特征在于，

在所述圆柱阀体的所述开放区间的所述开口面积为最大的位置处且没有设置所述流量调节槽的位置上设置突起物，

通过所述圆柱阀体的旋转使得所述开口面积达到最大时，所述滑块因所述突起物而向与所述中心轴正交的方向后退，在所述圆柱阀体和所述滑块之间产生间隙。