CN108884941B - 切换阀 - Google Patents

Abstract

提供一种用于切换流体的流路的分析仪模块用的切换阀，其是制造成本被削减、长寿命的切换阀。其特征在于，阀芯形成有：下侧阀抵接部，其在阀封闭时与设置于阀体的下侧阀座密合；和上侧阀抵接部，其在阀开放时与设置于对面板的上侧阀座密合。对面板具有：第1凹处，其朝下开口；和第2凹处，其朝向第1凹处开口，且水平截面积比第1凹处的水平截面积小，在第2凹处压入有上侧阀座。

Description

切换阀

技术领域

本发明涉及搭载于气体等的流体成分分析分析仪系统等的流体控制设备所使用的切换阀。

背景技术

公知有专利文献1的图4(FiG.4)(本说明书的图6)和图8(Fig.8)(本说明书的图7)所示那样的分流器(stream selector)，该分流器大体上由模块主体(33)、阀杆(86)、阀体(58)以及活塞(59)构成。

在这样的切换阀中，若利用活塞(59)使阀杆(86)上下运动，则阀杆(86)被向下下压，配置于在阀杆的下部形成的阀芯的密封塞(99)与左侧阀的前侧阀座(104)密合而成为流体无法进入流体控制腔室(50)的关闭状态，若阀杆(86)被向上上推，则后侧密封塞(98)与后侧阀座密合而成为流体控制腔室(50)内的流体向右邻的控制腔室(50)输送、经由流路(26)向切换阀外排出的开放状态。

将这样的分流器排列几个，对很多种类的气体迅速地进行切换而向分析装置发送，由此能够进行高效的分析。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利6，619，321号

作为切换阀，在专利文献1中，如图7所示，在阀杆(86)的阀芯利用铆接安装有前侧密封塞(99)和后侧密封塞(98)。

在该构造的阀杆中，在阀杆制作时需要一边进行定心一边在两处进行铆接。此时，需要在加工成需要较长阀杆的形状后进行铆接，另外，在各铆接中，需要一边进行定心一边进行铆接，因此，难以进行加工，而且，针对位于阀杆所具有的较长的阀轴顶端部的阀芯进行该作业时，难以进行进一步的定心作业。

若两个密封塞的中心未充分地定心，则在密封塞与阀座的紧密接触时在某一密封塞产生成为流体泄漏的原因的不均匀磨损，其结果，密封塞的寿命变短，也频繁地需要阀杆的更换。

而且，在阀杆利用活塞上下移动之际，没有具有引导阀芯的功能的构造，因此，由于阀杆的上下移动也产生阀杆的阀轴的晃动而助长设置于阀杆顶端的密封塞的不均匀磨损。

发明内容

本发明的目的在于，改变相当于密封塞的阀抵接部和阀座的结构，使切换阀的制作容易，削减成本，延长切换阀的寿命。

本发明(1)是一种切换阀，包括：阀体，其具有控制流体的控制空间；阀芯，其在控制空间内移动而控制流体；对面板，其用于防止流体向控制空间的上侧外部流出，该切换阀的特征在于，阀芯形成有：下侧阀抵接部，其在阀封闭时与设置于所述阀体的下侧阀座抵接；和上侧阀抵接部，其在阀开放时与设置于所述对面板的上侧阀座抵接，对面板具有：第1凹处，其朝下开口；和第2凹处，其朝向该第1凹处开口，且水平截面积比第1凹处的水平截面积小，在第2凹处压入有所述上侧阀座。

在以往的专利文献1所记载的切换阀中，下侧阀抵接部和上侧阀抵接部利用铆接安装于阀芯，因此，存在两阀抵接部的中心必须一致这样的问题。

为了节省该使中心一致所需的劳力和时间，在本发明(1)中，将上侧阀座压入对面板，将铆接部件的位置从阀芯侧变更成对面板侧，由此使阀轴的轴芯与上侧阀座的轴芯一致。

上侧阀座通过将上侧阀座的部件压入于在比较易于加工的对面板侧形成的凹处来构成，因此，能够以高的机械加工精度制造，能够减小偏心。

利用该结构，阀芯中的偏心的调整仅针对下侧阀抵接部进行调整即可，从而涉及阀杆制造的成本削减，也没有阀抵接部的不均匀磨损，因此能够延长切换阀的寿命。

本发明(2)是本发明(1)所记载的切换阀，其特征在于，在下侧阀抵接部和上侧阀抵接部的中间部设置有引导部，第1凹处的侧面与引导部外接。

本发明(2)的设置于下侧阀抵接部和上侧阀抵接部的中间部的引导部与对面板的第1凹处的内壁接触。

阀芯的引导部被固定于阀体的对面板的第1凹处的内壁引导而阀芯移动，因此，阀杆的轴的中心晃动也变小，也没有上侧阀抵接部的不均匀磨损，因此，能够进一步延长切换阀的寿命。

本发明(3)是本发明(2)所记载的切换阀，其特征在于，在第1凹处的侧面与引导部的侧面之间具有间隙。

第1凹处的水平截面是圆，引导部的水平截面是多边形，第1凹处的水平截面的圆与引导部的水平截面的多边形外接。流体在阀芯移动中从该圆与多边形的边之间的间隙向控制空间上部的通气空间流入，在上侧阀座与上侧阀抵接部未接触的开状态的情况下，控制空间和通气空间成为连通状态。

发明效果

根据该切换阀，能够减小阀座与阀芯的偏心来制作，因此，制作变得容易，成本被削减。另外能够防止阀抵接部的不均匀磨损，因此，也能够延长切换阀的寿命。

附图说明

图1是表示搭载有本发明的切换阀的切换阀模块的一个实施方式的纵剖视图，表示阀封闭(关闭)时的状态。

图2是表示搭载有本发明的切换阀的切换阀模块的一个实施方式的纵剖视图，表示阀开放(打开)时的状态。

图3是表示本发明的切换阀的阀体的一个实施方式的纵剖视图。

图4是表示本发明的切换阀的对面板和上侧阀座的一个实施方式的纵剖视图。

图5是本发明的切换阀的对面板和引导部的水平截面图。

图6是以往的切换阀的纵剖视图。

图7是在以往的切换阀中使用的阀杆的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，例示性地详细说明本发明的优选的实施例。但是，该实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、及其相对的配置等以及各种制造条件只要没有特别特定的记载，就并不将本发明的范围限定于此，只不过是简单的说明例。

如图1所示，搭载有本发明的切换阀的切换阀模块(10)由阀体(11)和基座(50)构成。

在阀体(11)设置有阀杆(20)、对面板(counter plate)(30)、致动器主体(44)、活塞(40)、圆筒体部(41)、弹簧(43)、盖(61)以及螺栓(62)。此外，需要密封的各部件间被O形密封圈密封，在附图上以无附图标记的涂黑椭圆表示O形密封圈。

在基座(50)上开设分析气体流入口(51)、驱动气体流入口(58)、通气管线(ventline)(53)和分析气体流出口(57)，在基座(50)内部设置有分析气体流入流路(52)、通气管线连通流路(54)、驱动气体流入流路(59)、分析气体转移流路(55)以及分析气体流出流路(56)。气体流动的方向以箭头表示。此外，将图1的左称为左，将图1的右称为右。

如图3所示，在阀体(11)的左右从下依次分别形成有控制空间(31)、通气空间(60)以及驱动空间(42)。对面板(30)收纳在控制空间(31)并被固定于阀体(11)。

致动器主体(44)收纳于通气空间(60)并被固定于阀体(1)。致动器(44)的筒状体部(41)收纳于驱动空间(42)并被固定于阀体(11)，活塞(40)能够移动地收纳于筒状体部(41)的内部。

盖(61)以封堵驱动空间(42)的方式盖在阀体(11)的上端面，盖(61)通过螺栓(62)固定于阀体(11)。

在对面板(30)、致动器主体(44)、活塞(40)以及盖(61)开设有供阀杆(20)的阀轴(21)贯通的同心的贯通孔(24)。

阀杆(20)由阀轴(21)和阀芯(22)形成，在阀芯(22)上，从上依次形成有上侧阀抵接部(25)、引导部(23)以及下侧阀抵接部(24)。下侧阀抵接部(24)设为独立构件(盘式衬垫)，利用铆接进行固定。

阀杆(20)的轴向的长度也可以被调整成，在切换阀处于闭状态时，阀轴(21)的上端面不会相对于盖(61)向上突出，在切换阀处于开状态时，阀轴(21)的上端面相对于盖(61)向上突出。由此，切换阀是闭状态还是开状态也能够通过目视知晓。

如在图4中放大地表示那样，在对面板(30)形成有：第1凹处(32)，其朝下开口；和第2凹处(33)，其朝向第1凹处(32)开口，且水平截面积比第1凹处(32)的水平截面积小。

在对面板(30)的第2凹处(33)压入有上侧阀座(35)。

所压入的上侧阀座(35)成为环状，在其中央部分形成有阀杆能够穿插的贯通孔。

搭载有该切换阀的切换阀模块(10)平时为闭状态，被弹簧(43)施力的活塞使阀杆(20)朝下移动，下侧阀抵接部(24)与在阀体(11)下部形成的下侧阀座(12)密合，阻断来自分析气体流入流路的分析气体向控制空间(31)的流入，成为闭状态。

作为将来自分析气体流入口(51)的分析气体经由该切换阀模块(10)向分析装置输送的步骤，具有如下情况：最初通气管线(53)与(未图示的)真空泵等连接，由此，内部的气体被排气的情况；和通气管线的一部分向大气开放的情况。通气管线(53)经由通气管线连通路(54)与通气空间(60)连通，在进行抽真空的情况下，处于通气空间(60)的内部的气体被排气。在向大气开放的情况下，甚至通气空间(60)都成为与大气相同的状态。

在左侧的切换阀中，分析气体流出口(57)也起到通气管线的作用。

接着，驱动气体从驱动气体流入口(58)经由驱动气体流入流路(59)向驱动空间(63)输送，使驱动空间(63)的内压上升而将活塞(40)向上方上推。

固定于活塞(40)的阀杆(20)与活塞(40)的上升一起上升，下侧阀抵接部(24)与下侧阀座(12)分开而分析气体充满控制空间(31)，上侧阀抵接部(25)与上侧阀座(35)紧密接触而分析气体向通气空间(60)的流出停止。图2是表示上侧阀抵接部(25)与上侧阀座(35)紧密接触后的状态的图。

分析气体被进一步持续输送，从而分析气体经由控制空间(31)和分析气体转移流路(55)进入旁边的控制空间(31)，经由分析气体流出流路(56)从分析气体流出口(57)流出而向分析设备输送。

图4是使对面板(30)和上侧阀座(35)分离了时的图。在对面板(30)设置有朝下开口的第1凹处(32)和第2凹处(33)，上侧阀座(35)被压入嵌合于第2凹处(33)。

第2凹处(33)和上侧阀座(35)通过机械加工等高精度地形成，因此，上侧阀座(35)的偏心非常小。

图5A表示对面板(30)和引导部(23)的水平截面。引导部(23)的截面在该图中是正六边形，但也可以不是正多边形。正六边形的顶点在第1凹处(32)的侧面上进行引导，因此，即使阀杆(20)垂直地移动，阀芯(20)的轴的水平方向的偏移也被抑制，因此，偏心进一步变小。

如作为另一实施例的图5B所示，引导部(23)的水平截面不是多边形，而是圆形，也可以在该圆的某几处具有凹部(槽)、孔。该间隙是用于将控制空间(31)、第1凹处(32)和作为对面板(30)之上的上部空间的通气空间(60)连通的流路即可，也可以在对面板(30)侧设置凹处。

就设置于引导部(23)或对面板(30)的用于连通的槽等而言，为了不使压力仅施加于阀芯的一部分，而优选使压力均等地施加于阀芯(22)的整体。

图5A、图5B所示的形状只不过是实施例，水平截面的形状并不限定于这些。

如此，引导部(23)是防止阀芯(22)的偏心的部分，并且在对通气管线(53)进行了抽真空的情况下，能够在使分析气体流动之前不仅对控制空间(31)、第1凹处(32)以及对面板(30)之上的上部空间即通气空间(60)的气体进行排气、还对分析气体转移流路(55)的气体进行排气。

另外，通过将多个具备本发明的切换阀的切换阀模块(10)连结来使用，能够容易地进行很多种类的气体的切换。

附图标记说明

10：切换阀模块

11：阀体

12：下侧阀座

20：阀杆

21：阀轴

22：阀芯

23：引导部

24：下侧阀抵接部

25：上侧阀抵接部

30：对面板

31：控制空间

32：第1凹处

33：第2凹处

34：贯通孔

35：上侧阀座

40：活塞

41：筒状体部

42：驱动空间

43：弹簧

44：致动器主体

50：基座

51：分析气体流入口

52：分析气体流入流路

53：通气管线

54：通气管线连通路

55：分析气体转移流路

56：分析气体流出流路

57：分析气体流出口

58：驱动气体流入口

59：驱动气体流入流路

60：通气空间

61：盖

62：螺栓

63：驱动空间

Claims (2)

1.一种切换阀，包括：

阀体，其具有控制流体的控制空间；

阀杆，其具有在所述控制空间内移动而控制流体的阀芯；以及

对面板，其用于防止流体向所述控制空间的上侧外部流出，

该切换阀的特征在于，

所述阀芯形成有：下侧阀抵接部，其在阀封闭时与设置于所述阀体的下侧阀座抵接；和上侧阀抵接部，其在阀开放时与设置于所述对面板的上侧阀座抵接，

所述下侧阀抵接部设为独立构件，利用铆接进行固定，

所述上侧阀抵接部与所述阀杆一体地形成，

所述对面板具有：第1凹处，其朝下开口；和第2凹处，其朝向该第1凹处开口，且水平截面积比所述第1凹处的水平截面积小，

在所述第2凹处压入有所述上侧阀座，

在所述下侧阀抵接部和所述上侧阀抵接部的中间部设置有引导部，所述第1凹处的侧面与所述引导部在该引导部的整周范围内外接。

2.根据权利要求1所述的切换阀，其特征在于，

在所述引导部的侧面的一部分具有切缺，从而在所述第1凹处的侧面与所述引导部的侧面之间具有间隙。

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