CN111577907B - 阀装置 - Google Patents

Abstract

提供一种能够有效地抑制阀座部的损伤的阀装置。控制阀(1)中，划定阀口(17)的阀座部(18)由阀室(15)的壁面(15a)与阀口(17)的内表面(17a)相交为直角的角部构成。阀芯(20)的与阀座部(18)接触的接触面(21)形成为球面状。而且，当将阀口(17)的半径设为d，并将接触面(21)的曲率半径设为D时，满足以下的数学式(1)：D≥d/(sinθ)…(1)其中，0＜θ≤10度。

Description

阀装置

技术领域

本发明，例如，涉及一种可变容量式压缩机用的控制阀、感温机构内置式的膨胀阀等阀装置。

背景技术

本申请人在专利文献1中公开了一种可变容量式压缩机用的控制阀。图4表示现有的控制阀101的放大剖面图。该控制阀101具有阀外壳111，该阀外壳111设置有供压缩机的排出流体(压力Pd)导入的阀室115。在阀室115的壁面115a设置有阀口117。在阀室115收容有球状的球阀120，该球阀120对阀口117进行开闭。球阀120被螺旋弹簧114朝向划定阀口117的阀座部118按压。另外，球阀120经由插入阀口117的阀杆150与未图示的波纹管连接。波纹管随着压缩机的吸入流体的压力Ps的变动而伸缩。由此，球阀120和阀座部118的距离变化，从而确定阀口117的开度，被调整到与开度对应的压力(Pc)的流体从阀室115通过阀口117而导入到压缩机的曲轴室。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-162567号公报

发明所要解决的技术问题

上述控制阀101是在阀室115的平面状的壁面115a开孔而设置阀口117。划定阀口117的阀座部118由壁面115a与阀口117的内表面117a相交为直角的角部构成。而且，当流体主要沿着球阀120的表面流动时，由于在上述控制阀101中具有球阀120且该球阀120具有比阀口117的直径稍大的直径，因此球阀120中的与阀座部118接触的部位的切线和壁面115a所成的角变得比较大。由此，流体以比较大的角度碰到阀座部118。因此，容易产生因流体所含有的异物的碰撞而导致阀座部118被刮削的现象(侵蚀)。

发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种能够有效地抑制阀座部的损伤的阀装置。

用于解决技术问题的手段

为了达成上述目的，本发明的一方式的阀装置具有：阀外壳，该阀外壳设置有阀室及圆形的阀口；以及阀芯，该阀芯收容于所述阀室，并对所述阀口进行开闭，所述阀口设置于所述阀室的平面状的壁面，划定所述阀口的阀座部由所述壁面与所述阀口的内表面相交为直角的角部构成，所述阀芯的与所述阀座部接触的接触面形成为球面状，当将所述阀口的半径设为d，并将所述接触面的曲率半径设为D时，满足以下的数学式(1)：

D≥d/(sinθ) …(1)

其中，0＜θ≤10度。

根据本发明，划定阀口的阀座部由阀室的壁面与阀口的内表面相交为直角的角部构成。阀芯的与阀座部接触的接触面形成为球面状。而且，当将阀口的半径设为d，并将接触面的曲率半径设为D时，满足上述数学式(1)。即，使阀芯的接触面的曲率半径D相比于阀口的半径d足够大来使接触面的与阀座部接触的部位的切线和壁面所成的角θ较小，从而使接触面和壁面构成为接近平行。由此，能够减小流体碰到壁面的角度。因此，能够抑制因侵蚀而刮削阀座部。

在本发明中，优选的是，所述阀芯形成为柱状或板状，所述接触面设置于所述阀芯的朝向所述阀口侧的面。例如，当采用球状的阀芯时，虽然为了增大接触面的曲率半径，就必须使阀芯本身变大，但是通过使阀芯成为柱状或板状，并使朝向该阀口侧的面成为接触面，就能够增大接触面的曲率半径，并缩小阀芯。

在本发明中，优选的是，还具有：弹性部件，该弹性部件将所述阀芯朝向所述阀座部按压；感压部件，该感压部件收容于与所述阀室分开设置的感压室，该感压部件根据导入所述感压室的流体的压力而伸缩；以及阀杆，该阀杆配置为一端与所述阀芯接触且另一端与所述感压部件接触。由此，能够以比较简易的结构来实现根据流体的压力而自动地确定阀口的开度的阀装置。

发明的效果

根据本发明，能够抑制阀座部被刮削的情况，并有效地抑制阀座部的损伤。

附图说明

图1是本发明的一实施例的控制阀的纵剖面图。

图2是图1的控制阀的放大剖面图。

图3是说明阀口的直径和阀芯的接触面的曲率半径的关系的图。

图4是现有的控制阀的放大剖面图。

符号说明

1…控制阀、10…阀主体、11…阀外壳、11a…上端面、11b…阀杆支承孔、12…端盖、12a…过滤器、13…弹簧支承部件、13a…环状圆板部、13b…圆筒部、13c…顶部、14…螺旋弹簧、15…阀室、15a…壁面、16…第一端口、17…阀口、17a…内表面、18…阀座部、19…第二端口、20…阀芯、20a…小径部、21…接触面、30…波纹管壳体、31…主体部、32…上壁部、32a…内螺纹、33…感压室、34…第三端口、35…调整螺纹件、35a…外螺纹、40…波纹管、41…波纹管主体、41a…周壁部、41b…上壁部、42…弹簧支承部件、42a…环状圆板部、42b…圆筒部、42c…顶部、43…弹簧支承部件、43a…环状圆板部、43b…圆筒部、43c…底部、43d…贯通孔、50…阀杆、d…阀口的半径、D…接触面的曲率半径、Ps…吸入流体的压力、Pd…排出流体的压力、Pc…向曲轴室供给的流体的压力

具体实施方式

以下，参照图1-图3，对作为本发明的一实施例的阀装置的控制阀进行说明。

图1是本发明的一实施例的控制阀的纵剖面图。图2是图1的控制阀的阀室及阀室附近的放大剖面图。图3是说明阀口的直径和阀芯的接触面的曲率半径的关系的图。

本实施例的控制阀1是例如，搭载于汽车的可变容量式压缩机所使用的控制阀。该控制阀1根据吸入流体的压力Ps而调整压缩机的排出流体的压力Pd，并将调整压力后(压力Pc)的流体导入到压缩机的曲轴室。

如图1、图2所示，控制阀1具有：阀主体10、阀芯20、波纹管壳体30、作为感压部件的波纹管40以及阀杆50。

阀主体10具有：阀外壳11、端盖12、弹簧支承部件13以及作为弹性部件的螺旋弹簧14。

阀外壳11整体形成为圆筒状。端盖12安装于阀外壳11的下端。由阀外壳11的下部和端盖12形成阀室15。在端盖12一体地设置有过滤器12a。

在阀外壳11中的与阀室15相比位于上方的部分设置有在横向上贯通的第一端口16。在阀室15的靠上的平面状的壁面15a设置有将阀室15和第一端口16连接的圆形的阀口17。阀口17向阀室15开口。壁面15a与阀口17的内表面17a相交为直角的角部构成了阀座部18。阀座部18划定阀口17。另外，在阀外壳11设置有阀杆支承孔11b，该阀杆支承孔11b与阀口17同轴，并在上下方向上从第一端口16贯通至阀外壳11的上端面11a。

弹簧支承部件13与阀口17在上下方向上隔着阀室15而相对配置。弹簧支承部件13一体地具有环状圆板部13a、圆筒部13b以及顶部13c，该环状圆板部13a通过铆接而被安装于阀外壳11的下端，该圆筒部13b与环状圆板部13a的内缘相连并向上方延伸，该顶部13c盖住圆筒部13b的上端。在顶部13c设置有第二端口19。圆筒部13b及顶部13c插入于螺旋弹簧14的下部。螺旋弹簧14以压缩的状态配置于环状圆板部13a和后述的阀芯20之间。螺旋弹簧14将阀芯20朝向阀座部18按压。

阀芯20整体形成为圆柱状。阀芯20优选的是形成为柱状或板状。阀芯20收容于阀室15。在阀芯20的下部设置有小径部20a，小径部20a插入于螺旋弹簧14的上部。阀芯20的上表面(即，朝向阀口17的面)构成与阀座部18接触的接触面21。

接触面21形成为球面状。而且，当将阀口17的半径设为d，并将接触面21的曲率半径设为D时，满足以下的数学式(1)。

D≥d/(sinθ)…(1)

其中，0＜θ≤10度

如图3所示，在通过阀口17及阀芯20的中心的轴线L上有接触面21的中心O。连结中心O和阀座部18的直线R(即，接触面21的曲率半径)与轴线L所成的角θ等于接触面21中的与阀座部18接触的部位的切线T和壁面15a所成的角。而且，根据三角函数的定义，可以导出以下的数学式(2)。

sinθ＝d/D …(2)

根据上述数学式(2)，通过使接触面21的曲率半径D相对于阀口17的半径d足够大以使得角θ变小，从而能够使壁面15a和接触面21接近平行。在控制阀1中，以使得角θ成为比0大且在10度以下的方式设定阀口17的半径d以及接触面21的曲率半径D。由于sin10°＝0.174，因此在控制阀1中，使接触面21的曲率半径D比阀口17的半径d大了约5.7倍以上。

波纹管壳体30整体形成为圆筒状。波纹管壳体30一体地具有圆柱状的主体部31和盖住主体部31的上端的上壁部32。主体部31的下端与阀外壳11的上端通过铆接而结合。由主体部31和阀外壳11形成收容后述的波纹管40的感压室33。感压室33与阀室15分开设置。在主体部31设置有第三端口34，第三端口34在横向上贯通主体部31而与感压室33相通。在上壁部32设置有内螺纹32a。在内螺纹32a螺合有调整螺纹件35的外螺纹35a。调整螺纹件35与阀外壳11的上端面11a隔着感压室33而相对配置。调整螺纹件35和阀外壳11的距离根据调整螺纹件35的拧入量而变化，从而能够调整后述的波纹管40相对于压力的伸缩量。

波纹管40具有：波纹管主体41；弹簧支承部件42、43以及螺旋弹簧44。波纹管40的内部为真空。

波纹管主体41一体地具有蜿蜒状的周壁部41a以及盖住周壁部41a的上端的上壁部41b。

弹簧支承部件42、43在上下方向上相对配置，并且在弹簧支承部件42、43之间配置有螺旋弹簧44。

一方的弹簧支承部件42一体地具有环状圆板部42a、圆筒部42b以及顶部42c，该环状圆板部42a与阀外壳11的上端面11a接触，该圆筒部42b与环状圆板部42a的内缘相连并向上方延伸，该顶部42c盖住圆筒部42b的上端。环状圆板部42a以盖住波纹管主体41的周壁部41a的下端的方式焊接于该周壁部41a。圆筒部42b及顶部42c插入于螺旋弹簧44的下部。

另一方的弹簧支承部件43配置于波纹管主体41的内部。另一方的弹簧支承部件43一体地具有环状圆板部43a、圆筒部43b以及底部43c，该环状圆板部43a与波纹管主体41的上壁部41b接触，该圆筒部43b与环状圆板部43a的内缘相连并向下方延伸，该底部43c盖住圆筒部43b的下端。在底部43c设置有贯通孔43d。圆筒部43b及底部43c插入于螺旋弹簧44的上部。

螺旋弹簧44以压缩的状态配置于一方的弹簧支承部件42的环状圆板部42a与另一方的弹簧支承部件43的环状圆板部43a之间。螺旋弹簧44以使环状圆板部42a和环状圆板部43a彼此之间扩大的方式按压环状圆板部42a和环状圆板部43a。

波纹管40被埋入设置于阀外壳11的上端面11a的压缩状态的螺旋弹簧45向上方按压。波纹管40根据从第三端口34导入感压室33的压缩机的吸入流体的压力Ps而在上下方向上伸缩。一方的弹簧支承部件42的顶部42c和另一方的弹簧支承部件43的底部43c在波纹管40大幅收缩时彼此抵接，从而限制波纹管40过度收缩。

阀杆50通过插通于阀外壳11的阀杆支承孔11b而在上下方向上被支承为能够滑动。作为阀杆50的一端的下端插入阀口17，并与阀芯20的接触面21接触。作为阀杆50的另一端的上端插入波纹管40的一方的弹簧支承部件42的圆筒部42b，并与顶部42c接触。由此，通过阀杆50的下端与阀芯20抵接且上端与波纹管40的顶部42c抵接，从而阀杆50将阀芯20和波纹管40连接。在控制阀1中，阀口17、阀座部18、阀芯20、波纹管40及阀杆50配置于同轴。

接着，对上述控制阀1的动作进行说明。

在控制阀1的第一端口16连接有压缩机的曲轴室。压缩机的排出流体(压力Pd)通过端盖12的过滤器12a及第二端口19而被导入控制阀1的阀室15。压缩机的吸入流体(压力Ps)通过第三端口34而被导入控制阀1的感压室33。而且，当收容于感压室33的波纹管40根据吸入流体的压力Ps而伸缩时，波纹管40的伸缩通过阀杆50传递至阀芯20，从而阀芯20在上下方向(即，开闭阀口17的开闭方向)上移动。由此，阀芯20的接触面21与阀座部18的距离变化而确定阀口17的开度。然后，被调整为与开度对应的压力(Pc)的流体从阀室15通过阀口17及第一端口16而被导入到曲轴室。

另外，在阀芯20的接触面21与阀座部18分离的阀开状态下，阀室15内的流体主要沿着接触面21流动。因此，流体碰到阀座部18的角度变小为10度以下。

通过以上，根据本实施例的控制阀1，划定阀口17的阀座部18由阀室15的壁面15a与阀口17的内表面17a相交为直角的角部构成。阀芯20的与阀座部18接触的接触面21形成为球面状。并且，当将阀口17的半径设为d，并将接触面21的曲率半径设为D时，满足上述数学式(1)。即，使阀芯20的接触面21的曲率半径D相比于阀口17的半径d足够大来使接触面21的与阀座部18接触的部位的切线T和壁面15a所成的角θ较小，从而使接触面21和壁面15a构成为接近平行。由此，能够减小流体碰到壁面15a的角度。因此，能够抑制因侵蚀而刮削阀座部18。另外，形成于接触面21与壁面15a之间的流路中的与流动方向正交的截面积的变化变得缓慢。因此，也能够抑制在由液体构成的流体中，随着压力的急剧变动而产生气泡的现象(气穴)。

另外，阀芯20形成为圆柱状，接触面21设置于阀芯20的朝向阀口17侧的面。由此，能够增大接触面21的曲率半径D，并缩小阀芯20。

另外，还具有：螺旋弹簧14，该螺旋弹簧14将阀芯20朝向阀座部18按压；波纹管40，该波纹管40收容于感压室33，波纹管40根据流体的压力而伸缩；以及阀杆50，该阀杆50配置为下端与阀芯20接触且上端与波纹管40接触。由此，能够以比较简易的结构来实现根据流体的压力而自动地确定阀口17的开度的控制阀1。

在上述中，对将本发明应用于搭载于汽车的可变容量式压缩机所使用的控制阀的结构进行了说明，但是本发明的适用范围不限定于上述结构。例如，在搭载于汽车的空调装置等的制冷循环中，也可以在根据温度来调整制冷剂的通过量的感温机构内置式的膨胀阀应用本发明。

在上述对本发明的实施例进行了说明，但是本发明不限定于这些例。对于上述的实施例，本领域技术人员适当地进行结构要素的追加、删除、设计变更，或将实施例的特征适当组合，只要不违反本发明的主旨，就包含于本发明的范围。

Claims (3)

1.一种阀装置，其特征在于，具有：

阀外壳，该阀外壳设置有阀室及圆形的阀口；以及

阀芯，该阀芯收容于所述阀室，并对所述阀口进行开闭，

所述阀口设置于所述阀室的平面状的壁面，

划定所述阀口的阀座部由所述壁面与所述阀口的内表面相交为直角的角部构成，

所述阀芯的与所述阀座部接触的接触面形成为球面状，

当将所述阀口的半径设为d，并将所述接触面的曲率半径设为D时，满足以下的数学式(1)：

D≥d/(sinθ)…(1)

其中，0＜θ≤10度。

2.根据权利要求1所述的阀装置，其特征在于，

所述阀芯形成为柱状或板状，

所述接触面设置于所述阀芯的朝向所述阀口侧的面。

3.根据权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于，还具有：

弹性部件，该弹性部件将所述阀芯朝向所述阀座部按压；

感压部件，该感压部件收容于与所述阀室分开设置的感压室，该感压部件根据导入所述感压室的流体的压力而伸缩；以及

阀杆，该阀杆配置为一端与所述阀芯接触且另一端与所述感压部件接触。