CN110475999A - 流体驱动阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种流体驱动阀，其容易进行连续监测，且即使在致动器正在进行工作的情况下也能够检测从致动器的操作流体泄漏。在作用有操作流体的压力的致动器(3)内部的受压面、以及不作用所述操作流体的压力的致动器(3)内部的非受压面分别设有压力传感器(21、22)。还设有检测阀杆(9)的位置的位置传感器(23)。

Description

流体驱动阀
技术领域
本发明涉及具有通过操作流体的导入或排出使流体通路开闭的致动器的流体驱动阀，特别是涉及能够进行异常检测的流体驱动阀。
背景技术
作为具有通过操作流体的导入或排出使流体通路开闭的致动器的流体驱动阀中的进行异常检测的传感器，已知检测致动器工作的构造。
另外，专利文献1中公开了一种作为能够进行异常检测的流体驱动阀(气动阀)设有AE传感器的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-117330号公报
发明内容
在使用流体驱动阀时，希望早期发现操作流体泄漏，但对于具有检测致动器工作的传感器的构造而言，例如流体驱动阀在气缸筒体(cylinder cabinet)等密闭空间中使用的情况下，即使有一些泄漏致动器也能够驱动，此时存在发现滞后而致动器不工作才检测到异常的情况。若致动器不工作，则存在下述可能：阀及周围的配管成为残留有流体的状态，例如半导体制造工艺中使用的不允许外部泄漏的有害气体残留而无法排出。
在专利文献1的流体驱动阀中，存在需要在恰当的时期实施用于异常检测的检查而难以进行连续监测的问题。
本发明的目的在于提供一种容易进行连续监测且即使在致动器正在进行工作的情况下也能够检测从致动器的操作流体泄漏的流体驱动阀。
本发明的流体驱动阀包括：阀体，其设有流体通路；以及致动器，其通过操作流体的导入或排出使所述流体通路开闭，所述流体驱动阀的特征在于，在作用有所述操作流体的压力的所述致动器内部的受压面、以及不作用所述操作流体的压力的所述致动器内部的非受压面分别设有压力传感器。
流体驱动阀是通过由操作流体的压力驱动活塞而使流体通路开闭的阀，以往在这样的阀中不进行压力检测。
在本发明的流体驱动阀中，在作用有操作流体压力的致动器内部的受压面、以及不作用操作流体压力的致动器内部的非受压面分别设有压力传感器，从而容易进行连续监测，且即使在致动器正在进行工作的情况下，也能够对从致动器的操作流体泄漏进行检测，能够早期发现异常。
优选的是，所述流体驱动阀包括：活塞，其通过所述操作流体的导入或排出而移动；阀杆，其与所述活塞一体移动，使阀芯向开方向或闭方向移动；以及壳体，其收纳所述阀杆及所述活塞，所述流体驱动阀还设有检测所述阀杆或所述活塞的位置的位置传感器。
通过进一步设置位置传感器，从而能够直接检测致动器是否正在正常工作，因此与分别在受压面及非受压设置的压力传感器组合，能够区分异常的情况，实现更高精度的异常检测。
作为形成有受压面及非受压面的构件，存在活塞、阀杆、壳体等，压力传感器可以设置在其中某个构件上。例如，存在所述压力传感器设置在所述活塞的受压面及所述活塞的非受压面上的情况。另外，所述壳体由固定在所述阀体的下部壳体和与所述下部壳体螺合的上部壳体构成，存在所述压力传感器分别设置在所述上部壳体的受压面和非受压面的情况。
作为设置位置传感器的构件，存在活塞、阀杆、壳体等，位置传感器可以设置在其中某个构件上，例如，所述位置传感器可以设置在所述上部壳体上，并面向阀杆的上端部，通过采用这种方式，能够检测使阀芯开闭的阀杆的位置，因此优选。
优选上述流体驱动阀与具有个人计算机等的监测装置组合以构成阀监测系统，在该情况下，监测装置包括：通信部，其接收来自各所述传感器的信号；判定部，其根据从各所述传感器接收的信号判定是否正常；以及存储部，其存储所述判定部判定出的结果。
发明的效果
根据本发明的流体驱动阀，容易进行连续监测，且即使在致动器正在进行工作的情况下也能够对从致动器的操作流体泄漏进行检测，能够早期发现异常。
附图说明
图1是示出本发明的流体驱动阀的一实施方式的局部切除后的主视图。
图2是示出使用本发明的流体驱动阀的阀监测系统的图。
图3是示出本发明的流体驱动阀的其他实施方式的局部切除后的主视图。
图4是表示从本发明的流体驱动阀的压力传感器获得的信号的一例的曲线图。
图5是表示从本发明的流体驱动阀的位置传感器获得的信号的一例的曲线图。
附图标记说明
1：流体驱动阀
2：阀体
3：致动器
7：壳体
8：阀杆
9：活塞
11：下部壳体
12：上部壳体
17：操作流体导入室
19：非受压空间
20：传感器装置
21：受压面压力传感器
22：非受压面压力传感器
23：位置传感器
具体实施方式
参照以下附图说明本发明的实施方式。在以下说明中，上下、左右是指图1及图3的上下、左右。该上下、左右为了便于说明还存在上下反转或上下变为左右使用的情况。
图1示出本发明的流体驱动阀的一实施方式，流体驱动阀1包括：设有流体通路的阀体2；通过操作流体的导入或排出使流体通路开闭的致动器3；以及对流体驱动阀1的异常进行检测的传感器装置20。
作为操作流体大多使用空气，但能够使用N2或Ar等多种气体。
在阀体2内设有省略图示的使流体通路开闭的阀芯，该阀芯通过致动器3的工作而移动，使流体通路开闭。在阀体2的左面设有与流体流入通路连通的入口接头4，在阀体2的右面设有与流体流出通路连通的出口接头5。在阀体2的上方借助发送机罩6安装有壳体7。
致动器3包括：阀杆8，其配置在壳体7内，通过上升或下降使阀芯向开或闭方向移动；活塞9，其与阀杆8一体设置；以及压缩螺旋弹簧(施力构件)10，其将阀杆8向下施力。
壳体7由固定在发送机罩6上的下部壳体11和与下部壳体11螺合的上部壳体12构成。在上部壳体12的顶壁形成有与用于导入操作流体的配管连接的内螺纹部13。
活塞9包括：大径部9a，其沿下部壳体11移动；中间径部9b，其与大径部9a的上表面相连，且外径比大径部9a小；以及小径部9c，其与中间径部9b的上表面相连，且外径比中间径部9b小。在上部壳体12的顶壁以与内螺纹部13的下侧相连的方式形成有圆筒状的引导部14，活塞9的小径部9c以沿引导部14移动的方式嵌入在引导部14中。在大径部9a的外周设有环状的凹部，在该凹部中配置有使下部壳体11的周壁的内周面之间密封的O型圈15。另外，在小径部9c的外周设置有环状的凹部，在该凹部中配置有使该大径部9a与引导部14的内周面之间密封的O型圈16。
活塞9形成有操作流体通路18，该操作流体通路18贯通小径部9c的中央部及中间径部9b的中央部，与在活塞9的大径部9a的下表面和下部壳体11的底壁上表面之间形成的操作流体导入室17连通。
压缩螺旋弹簧10由在活塞9的大径部9a的上表面设置的环状凹部和在上部壳体12的顶壁的下表面设置的环状凹部承接。压缩螺旋弹簧10将活塞9向下施力以使阀杆8移动至下方，从而流体通路成为常闭状态。并且，若操作流体被导入操作流体导入室17，则活塞9及阀杆8一体地向上方移动，流体通路成为开状态。
活塞9的大径部9a的上表面与上部壳体12的顶壁的下表面之间，成为操作流体不进入的非受压空间19。
传感器装置20包括两个压力传感器21、22和一个位置传感器23。
第1压力传感器(以下称为“受压面压力传感器”)21设置在活塞9的大径部9a的下表面，以对操作流体导入室17即受压空间的压力进行检测。第2压力传感器(以下称为“非受压面压力传感器”)22设置在活塞9的大径部9a的上表面，以对非受压空间19的压力进行检测。位置传感器23设置在下部壳体11的底壁上表面，以对活塞9的大径部9a的下表面的位置(与位置传感器23设置位置间的距离)进行检测。
在导入操作流体以使致动器3工作的情况下，受压面压力传感器21伴随操作流体导入室17内的压力上升而上升，由于非受压空间19在活塞9的作用下压缩，因此非受压面压力传感器22的压力上升若干量。活塞9向上方移动，从而位置传感器23的值变大。并且，在导入有恒定的操作流体的期间，各传感器21、22、23的指示值维持为相同值。
图2是示出具有内置有上述传感器21、22、23的流体驱动阀1和监测装置40的监测系统的一实施例的示意图。
图中示出设备或工厂装配的数量众多的流体驱动阀1中的一个，各流体驱动阀1安装有写有其识别编号的作为电子标签之一的RFID。该RFID可以是内置有电池的有源型，也可以是无内置电池的无源型。在RFID为无源型的情况下，能够以电波从监测装置40向RFID进行电源供给，作为RFID的电力。
以无线方式从RFID向监测装置40发送流体驱动阀1的识别编号，该识别编号由接收部42的接收天线41接收，并暂时保存在判定部43中。
接下来，来自流体驱动阀1的传感器21、22、23的信号经由信号线(无附图标记)进入监测装置40的接收部42并被向判定部43发送。除了经由有线信号线的信号传输以外，也可以是无线的信号传输方法。
在判定部43中，判定来自流体驱动阀1的信号是合格信号还是不合格信号，该判定结果与识别编号成对地保存在存储部44中。
该成对的信息能够由监测装置40的显示部(未图示)显示以进行确认。
此外，阀监测系统能够将该成对的信息向发信部45发送，从发信天线46向互联网络47进行电波发送，并向集中管理服务器48发送。
集中管理服务器48进行设备或工厂的全部阀的识别管理，能够立即发现认为异常的阀并发出警告。
传感器装置20包括受压面压力传感器21、非受压面压力传感器22及位置传感器23，从而能够使用从这三个传感器21、22、23获得的信号进行流体驱动阀1的异常检测。
例如，在图4中，在受压面压力传感器21达到以实线表示的设定值后，尽管如虚线所示维持该值，但非受压面压力传感器22的值如虚线所示逐渐增加，在该情况下，认为操作流体导入室17内的操作流体流入(泄漏)到非受压空间19内。因此，预先针对非受压面压力传感器22设定阈值，在超过该阈值的情况下输出警报，从而在初始泄漏中能够发现，能够在重大故障发生前检测异常。
关于位置传感器23，如图5所示，存在达到设定值的时间长或未达到设定值等情况，对此，通过预先设置阈值，能够在活塞9完全静止不动之前检测异常。
此外，通过检测受压面压力传感器21的信号、非受压面压力传感器22的信号及位置传感器23的信号分别表示哪种状态并进行综合判断，从而可知异常的重要度或异常应对紧迫性等，能够早期发现异常并实施早期应对。
需要说明的是，在图1中，对操作流体导入室17的压力检测的受压面压力传感器21也可以设置在下部壳体11的底壁的上表面，对非受压空间19的压力进行检测的非受压面压力传感器22可以也设置在上部壳体12的周壁的内周面，也可以设置在上部壳体12的顶壁的下表面。另外，位置传感器23可以设置在活塞9的大径部9a的下表面或上表面或者下部壳体11的周壁的内周面，也可以设置在上部壳体12的顶壁的下表面。像这样，各传感器21、22、23能够设置在恰当的部位，在图3中示出优选的一例。
在图3中，受压面压力传感器21及位置传感器23设置在上部壳体12的顶壁的下表面的面向阀杆8的上端面的位置，非受压面压力传感器22设置在上部壳体12的顶壁的下表面的面向活塞9的大径部9a的位置。阀杆8是直接使阀芯开闭的构件，因此能够通过对阀杆8的位置及作用于阀杆8的压力进行检测来提高精度。受压面压力传感器21及位置传感器23也可以设置在阀杆8的上端面，但通过将全部传感器21、22、23设置在上部壳体12，传感器21、22、23的设置变得容易。
在上述流体驱动阀1中，活塞9的数量为一个，但也存在多个的情况。活塞9可以与阀杆8为一体，也可以是分体。对应于活塞9的数量增加，操作流体导入室17的数量增加，且操作流体被输送至各操作流体导入室。
另外，上述的流体驱动阀1为由施力构件10施力以使阀杆8位于常闭位置的常闭型，但即使是由施力构件施力以使阀杆位于常开位置的常开型的流体驱动阀，也存在早期异常检测的课题，上述的传感器装置20也能够应用于常开型的流体驱动阀。
产业上的可利用性
根据本发明的流体驱动阀，在具有通过操作流体的导入或排出使流体通路开闭的致动器的流体驱动阀中，能够早期发现异常，因此有助于使用该流体驱动阀的装置的安全性提高。

Claims (5)

1.一种流体驱动阀，包括：阀体，其设有流体通路；以及致动器，其通过操作流体的导入或排出使所述流体通路开闭，
所述流体驱动阀的特征在于，
在作用有所述操作流体的压力的所述致动器内部的受压面、以及不作用所述操作流体的压力的所述致动器内部的非受压面分别设有压力传感器。
2.根据权利要求1所述的流体驱动阀，其特征在于，包括：
活塞，其通过所述操作流体的导入或排出而移动；阀杆，其与所述活塞一体移动，使阀芯向开方向或闭方向移动；以及壳体，其收纳所述阀杆及所述活塞，所述流体驱动阀还设有位置传感器，该位置传感器检测所述阀杆或所述活塞的位置。
3.根据权利要求2所述的流体驱动阀，其特征在于，
所述压力传感器设置在所述活塞的受压面及所述活塞的非受压面。
4.根据权利要求2所述的流体驱动阀，其特征在于，
所述壳体由固定在所述阀体的下部壳体和与所述下部壳体螺合的上部壳体构成，所述压力传感器分别设置在所述上部壳体的受压面和非受压面。
5.根据权利要求4所述的流体驱动阀，其特征在于，
所述位置传感器设置在所述上部壳体，并面向阀杆的上端部。
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