CN113464693A - 减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够防止在阀芯的下游侧产生紊流、提高流体流速的减压阀。该减压阀具有：致动器，其使预先调整好的按压力发挥作用；主体，其具有流入口、流出口及流体通路；供气口(隔壁)，其将流体通路划分成一次侧的流入通路和二次侧的流出通路；阀座，其设置在贯通供气口的阀开口的周围；以及阀芯，其开闭阀开口。具有：膜片，其被致动器和主体夹持而张紧设置；压力室，其使二次侧的流出通路的压力作用于膜片；弹簧构件，其对阀芯向闭阀方向施力。二次侧的流出通路以与阀芯的动作方向正交的方式朝向流出口延伸。主体具备吸管(吸引通路)，并且具备薄板状的分隔件，该分隔件将二次侧的流出通路的内部分割为吸管开口的第一通路和相反侧的第二通路。

Description

减压阀

技术领域

本发明涉及一种阀芯以二次侧的流体的压力恒定的方式动作的减压阀。

背景技术

以往，作为阀芯以二次侧的流体的压力恒定的方式动作的减压阀，例如有专利文献1所记载的减压阀。如图12所示，专利文献1中公开的减压阀包括开闭流体通路1的阀芯2和驱动阀芯2的致动器3。流体在流体通路1内从图12中的右侧流向左侧。

致动器3具有向开阀方向对阀芯2施力的弹簧构件4、和与阀芯2连结的膜片5成为壁的一部分的压力室6。压力室6通过连通路7与流体通路1的阀芯2的下游侧连通，下游侧的流体通路1a的压力通过连通路7导入。阀芯2在压力室6的压力与弹簧构件4的弹簧力平衡的状态下停止，随着下游侧的流体通路1a的压力降低，压力室6的压力降低，从而在弹簧构件4的弹簧力的作用下向开阀方向移动。

在专利文献1所示的减压阀中，流体如图12中的实线箭头和虚线箭头所示流动。实线箭头表示以高流速、高流量流动的流体的流动路径，虚线箭头表示以低流速、低流量流动的流体的流动路径。在该减压阀中，在阀芯2的下游侧，高流速、高流量的流体与低流速、低流量的流体相互干涉，产生紊流。在图12中用双点划线A表示产生紊流的范围。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2001-255942号公报

发明内容

发明要解决的问题

如专利文献1所记载的那样的、在下游侧的流体通路1a的压力降低时阀芯2向开阀方向移动的减压阀中，在流体的流量成为大流量时，不能使阀芯2向开阀方向大幅移动，存在下游侧的流体通路1a的压力容易降低的问题。其理由被认为是在阀芯2的下游侧产生紊流。即，这是因为，如果产生紊流，则在连通路7的开口附近流动的流体的流速降低，不能得到利用所谓的伯努利负压的原理从连通路7内朝向下游侧的流体通路1a吸出流体的效果。

本发明的目的在于提供一种能够防止在阀芯的下游侧产生紊流、提高流体的流速的减压阀。

解决问题的技术手段

为了实现该目的，本发明的减压阀包括：致动器，其使预先调整好的按压力发挥作用；主体，其具有供从流体源供给的流体流入的流入口、和供从所述流入口流入的流体向外部流出的流出口，并且具有将所述流入口与所述流出口之间连通而使流体流动的流体通路；隔壁，其设置在所述主体内，将所述流体通路划分成一次侧的流入通路和二次侧的流出通路；阀座，其贯通所述隔壁而设置在将所述一次侧的流入通路和所述二次侧的流出通路连通的阀开口的周围；阀芯，其具有落座于所述阀座或离开所述阀座的阀部，所述阀芯开闭所述阀开口；膜片，其被所述致动器和所述主体夹持，并且在与所述阀芯的动作方向正交的方向上张紧设置，受到来自所述致动器的按压力而使所述阀芯向所述阀开口打开的方向动作；压力室，其使所述二次侧的流出通路的压力作用于所述膜片以使所述阀芯向所述阀开口关闭的方向动作；以及弹簧，其发生作用力，该作用力向所述阀开口关闭的方向对所述阀芯施力，所述减压阀的特征在于，所述二次侧的流出通路在与所述膜片的张设方向平行的方向上延伸，并且以与所述阀芯的动作方向正交的方式向所述流出口延伸，所述主体具备将所述二次侧的流出通路和所述压力室连通的吸引通路，并且具备将所述二次侧的流出通路的内部分割为所述吸引通路开口的第一通路和相反侧的第二通路的薄板状的分隔件。

在本发明的减压阀中，也可以构成为，在所述第一通路中流动流速相对高的流体，在所述第二通路中流动流速相对低的流体。

在本发明的所述减压阀中，也可以是，所述分隔件设置在与所述二次侧的流出通路的壁面嵌合的环的内部，在所述环上穿设有与所述吸引通路连接的贯通孔。

在本发明的所述减压阀中，也可以是，所述分隔件的截面形状形成为翼型，并且构成为使得在所述第一通路中流动的流体的流速上升。

在本发明的所述减压阀中，也可以是，所述吸引通路位于与所述分隔件的最大翼厚位置相对的位置。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种减压阀，该减压阀中，分隔件防止在阀芯的下游侧产生紊流，因此能够提高流体的流速。

附图说明

图1是本发明的减压阀的剖面图。

图2是放大表示主要部分的剖面图。

图3是分隔件的立体图。

图4是用于说明流体的流动路径的剖面图。

图5是表示分隔件的变形例的剖面图。

图6是分隔件的立体图。

图7是放大表示分隔件的剖面图。

图8是用于说明流体的流动路径的剖面图。

图9是表示分隔件的变形例的剖面图。

图10是表示分隔件的变形例的剖面图。

图11是表示流体通路与压力室的压力差相对于流体流量的变化的变化的曲线图。

图12是现有的减压阀的剖面图。

具体实施方式

以下，参照图1～图11详细说明本发明的减压阀的一实施方式。图1所示的减压阀11包括位于图1下侧的主体12和该主体12上安装的使预先调整好的按压力作用的致动器13。

本实施方式的主体12由安装有致动器13的阀收容部12a和位于致动器13的相反侧的杯状的排水碗12b构成。

该主体12在图1中右侧的端部具有供从未图示的流体源供给的流体流入的流入口14，在图1中左侧的端部具有供从流入口14流入的流体向外部流出的流出口15。另外，在主体12的内部设置有将流入口14和流出口15之间连通而使流体流动的流体通路16，并且设置有将流体通路16划分成一次侧的流入通路17和二次侧的流出通路18的供气口19。在该实施方式中，供气口19相当于本发明中所说的“隔壁”。

供气口19形成为圆柱状，如图2所示，具有由连通一次侧的流入通路17和二次侧的流出通路18的贯通孔构成的阀开口21。在阀开口21的上游侧端部的周围设有环状的阀座22。在供气口19内形成有沿与阀开口21正交的方向呈放射状延伸的多个连通孔23。另外，在供气口19的外周部形成有在周向的整个区域延伸的环状的槽24。该槽24的一部分与二次侧的流出通路18连接。连通孔23以从阀开口21向环状的槽24延伸的方式形成。

在阀开口21的内部插入有开闭阀开口21的阀芯25。阀芯25具有插入阀开口21的圆柱状的轴部25a和设置在轴部25a的一端(下端)的阀部25b，在贯通供气口19的状态下移动自如地被支承。该阀芯25的一端(阀部25b的下端)被弹簧构件26向另一方(上方)施力，阀芯25的另一端(轴部25a的上端)被来自后述的致动器13的按压力向一端(下方)按压。在来自致动器13的按压力小于弹簧构件26的弹簧力时，阀芯25的阀部25b落座于阀座22，在来自致动器13的按压力大于弹簧构件26的弹簧力时，阀芯25的阀部25b从阀座22离开。

如图1所示，在致动器13的下端以与上述阀芯25的轴部25a相对的方式设置有膜片31。膜片31以在与阀芯25的动作方向正交的方向(在图1中为左右方向)上延伸的状态，被主体12和致动器13的阀盖32夹持而张紧设置。在膜片31的中央部安装有按压构件33，该按压构件33在其内部形成有与阀盖32的内部空间(致动器内室40)、和被膜片31、主体12包围的压力室34连通的连通路33a，该连通路33a的压力室34侧的开口33b位于阀芯25的轴部25a的上端的正上方。

该按压构件33和阀芯25的轴部25a如后述那样处于抵接的状态和分离的状态中的某一状态，在阀芯25的轴部25a与按压构件33抵接的状态下，连通路33a的压力室34侧的开口33b被阀轴25a的上端封闭，连通路33a被切断。另一方面，在按压构件33与阀芯25的轴部25a分离的状态下，连通路33a开放，因此压力室34与致动器内室40连通。另外，在阀盖32的侧壁的一部分上形成有与致动器内室40和致动器13的外部连通的排气孔39，在按压构件33的连通路33a被切断的情况下，致动器内室40内的压力与致动器13的外部的压力(大气压)相等。

另一方面，在按压构件33的连通路33a开放的情况下，比大气压高压的压力室34内的流体通过连通路33a流入致动器内室40，进而通过排气孔39排出到致动器13的外部。

在此，对膜片31的位移进行叙述，膜片31受到从膜片31的压力室34侧的面向上按压膜片31的力F1、和从膜片31的致动器内室40侧的面向下按压膜片31的力F2，根据该力F1与力F2的大小关系决定膜片31的位移的方向。即，在力F1大于力F2的情况下，膜片31的中央部向离开主体12的方向位移。

并且，阀芯25与此联动而向阀部25b落座于阀座22的方向(即阀开口21关闭的方向)移动。相反，在力F1小于力F2的情况下，膜片31的中央部向接近主体12的方向位移。并且，与此联动，阀芯25的轴部25a的顶端保持与按压构件33抵接的状态，并且阀芯25向阀部25b从阀座22离开的方向(即阀开口21打开的方向)移动。这样，膜片31的位移使阀芯25在动作方向上进退而使阀开口21开闭。

压力室34的一部分形成为位于二次侧的流出通路18与膜片31之间。该实施方式的二次侧的流出通路18在与膜片31的张设方向平行的方向上延伸，并且以与阀芯25的动作方向正交的方式朝向流出口15延伸。在主体12中的压力室34与二次侧的流出通路18之间设有由贯通孔构成的吸管35。在该实施方式中，该吸管35相当于本发明中所说的“吸引通路”。吸管35将压力室34与二次侧的流出通路18连通。因此，流体从二次侧的流出通路18经由吸管35被导入压力室34。这样，从二次侧的流出通路18导入的流体的压力成为压力室34内的压力，对膜片31施加向上按压的力F1，其结果，使阀芯25向关闭阀开口21的方向动作。

设置在膜片31的中央部的按压构件33被收容设置在致动器内室40中的由压缩螺旋弹簧构成的调压弹簧36朝向主体12施力。该调压弹簧36以一端部(下端部)保持在按压构件33上，按压该按压构件33，并且另一端部(上端部)按压以保持调压弹簧36的方式设置的调压弹簧支架37的状态设置在这些构件之间。与阀盖32螺合的调压旋钮38的一端(下端)与调压弹簧支架37抵接，调压弹簧支架37被调压旋钮38和调压弹簧36夹持。这样，被按压构件33和调压弹簧支架37保持的调压弹簧36对膜片31施加预先调整好的向下按压的力F2，其结果，使阀芯25向阀开口21打开的方向动作。

这样，对膜片31作用向上按压的力F1和向下按压的力F2，阀芯25的动作方向根据压力室34内的压力与调压弹簧36的弹簧力的大小关系来决定。在压力室34内的压力比调压弹簧36的弹簧力大的情况下，如上所述，使阀芯25向阀开口21关闭的方向动作，其结果，从阀开口21向二次侧的流出通路18流动的流体的流量减少。另一方面，在压力室34内的压力比调压弹簧36的弹簧力小的情况下，使阀芯25向阀开口21打开的方向动作，其结果，从阀开口21向二次侧的流出通路18流动的流体的流量增加。

本实施方式的减压阀11为了在大流量时降低压力室34内的压力，在二次侧的流出通路18上设有分隔件41。

分隔件41形成为薄板状，如图2所示，将二次侧的流出通路18的内部分割为吸管35开口的第一通路42和相反侧的第二通路43。该实施方式的分隔件41由厚度一定的平板形成，如图3所示，在环44的内部与环44的轴线C(参照图2)平行地延伸设置。环44形成为与二次侧的流出通路18的壁面嵌合。环44的内周面44a以不产生台阶的方式与位于环44的上游侧的二次侧的流出通路18的内壁面45连接。

在环44上穿设有与吸管35连接的贯通孔46。因此，吸管35的实质的开口部延伸到环44内。

由分隔件41分开的第一通路42和第二通路43在阀芯25的动作方向上排列。

在该减压阀11中，阀芯25的阀部25b从阀座22离开而成为开阀状态，由此，流体如图1及图4中箭头所示那样流动。在图4中，用粗线的箭头表示以高流速、高流量流动的流体的流动路径，用细线表示以低流速、低流量流动的流体的流动路径。以高流速、高流量流动的流体通过阀开口21的入口(阀座22)与二次侧的流出通路18的距离最短的路径流动。即，该流体流过从阀开口21向二次侧的流出通路18延伸的一个连通路23a。该流体通过从阀开口21进入连通路23a而改变流动方向，利用惯性朝向第一通路42流动。另一方面，以低流速、低流量流动的流体从阀开口21通过其他连通路23b和环状的槽24流入二次侧的流出通路18。该流体主要流入第二通路43，以避开以高流速、高流量流动的流体。

这样，在该减压阀11中，以高流速、高流量流动的流体和以低流速、低流量流动的流体被分隔件41分离。因此，能够防止在阀芯25的下游侧(二次侧的流出通路18的上游侧端部)产生紊流。当在二次侧的流出通路18中难以产生紊流时，与产生紊流的情况相比，在吸管35的开口部(贯通孔46的开口部)附近流动的流体的流速变高，因此，根据所谓的伯努利的负压原理，压力室34内的流体通过吸管354被吸出到二次侧的流出通路18中，压力室34内的压力降低。以下，将这样利用伯努利的负压原理使压力室34内的压力降低的现象简称为“吸管效应”。在该实施方式中，由于通过吸管效应能够在大流量时相对地增大阀开度，所以能够可靠地防止在大流量时二次侧的流出通路18的压力降低。

在本实施方式的减压阀11中，流速相对较高的流体在第一通路42中流动，流速相对较低的流体在第二通路43中流动。因此，吸管效应更加显著，所以能够相对地提高大流量时的二次侧的流出通路18的压力。

该实施方式的分隔件41设置在与二次侧的流出通路18的壁面嵌合的环44的内部。在环44上穿设有与吸管35连接的贯通孔46。因此，分隔件41可以与主体12分开形成并组装到主体12上，因此可以容易地制造具有分隔件41的减压阀11。

(膜片的变形例)

膜片可以如图5～图10所示那样构成。在图5～图10中，对于与通过图1～图4说明的构件相同或等同的构件，标注相同的附图标记并适当省略详细的说明。

图5所示的分隔件51的截面形状形成为翼型，如图6所示，分隔件51设置在环44的内部。该分隔件41的翼型是被称为儒可夫斯基翼的翼型。分隔件41在前缘51a(参照图7)位于上游侧的状态下从环44的径向的一端到另一端以一定的截面形状延伸，以使在第一通路42中流动的流体的流速上升。

如图7所示，连接该分隔件51的前缘51a和后缘51b的翼弦线52相对于环44的轴线C倾斜。翼弦线52相对于轴线C倾斜的方向是第一通路42随着朝向流体流动的方向的下游侧而逐渐变宽的方向。分隔件41以其最大翼厚位置51c与环44的通孔46相对的方式构成。即，吸管35位于与分隔件41的最大翼厚位置51c相对的位置。

在使用该翼型的分隔件41的减压阀11中，流体在第一通路42中沿分隔件41流动，从而流体的流速增加。即，如图8中粗线所示，流入第一通路42内的高流速、高流量的流体在第一通路42内被加速。在图8中，用空心箭头表示加速后的流体。

在以截面形状为翼型的方式形成分隔件时，能够将翼型形成为图9及图10所示的形状。

图9所示的分隔件61的翼型是被称为平底翼的翼型，第二通路43侧大致平坦地形成。该分隔件61以连接前缘61a和后缘61b的翼弦线62与环44的轴线C平行的方式设置在环44中。环44的贯通孔46设置在与分隔件61的最大翼厚位置61c相对的位置。

图10所示的分隔件63的翼型是被称为对称翼的翼型，以连接前缘63a和后缘63b的翼弦线64为中心线对称地形成。另外，翼弦线64平行于环44的轴线C。环44的贯通孔46设置在与分隔件63的最大翼厚位置63c相对的位置。

如图5～图10所示，通过使用截面形状为翼型的分隔件51、61、63，分隔件自身不会成为紊流产生的原因和能够提高在第一通路42中流动的流体的流速这两者相辅相成，能够得到大的吸管效应。因此，在该实施方式中，也能够在大流量时增大二次侧的流出通路18的压力与压力室34的压力的差压，因此能够可靠地防止在大流量时二次侧的流出通路18的压力降低。

在具有图5～图10所示的截面翼型形状的分隔件51、61、63的减压阀11中，吸管35位于与最大翼厚位置51c、61c、63c相对的位置。因此，吸管35在第一通路42的内壁中压力最低的位置开口，所以吸管效应最大。

在使用了图1～图8所示的分隔件41的减压阀11中，得到了图11所示的吸管效应。图11是表示在二次侧的流出通路18中流动的流体的体积流量和吸管的上游侧与下游侧的压力差的曲线图。压力差是向第一通路42开口的吸管35的开口部的压力与压力室34内的压力的压力差。在图11中，实线表示使用图5～图8所示的截面翼型的分隔件51的情况，虚线表示使用图1～图4所示的平板状的分隔件41的情况。另外，单点划线表示不使用膜片的情况作为比较例。

从图11可知，通过使用分隔件41、51，在大流量时由于吸管效应而使压力差变大。特别是在使用截面翼型的分隔件51的情况下，压力差显著增大。在不使用分隔件41、51的情况下，可知由于在大流量时产生的紊流，吸引管35内的压力上升，成为相反效果。

在将分隔件的截面形状设为翼型时，翼型的形状并不限定于图5～图10所示的形状。翼型的形状只要是在第一通路42中流体的流速上升的形状即可，无论是什么样的形状都能够得到同样的效果。

符号说明

11…减压阀，12…主体，14…流入口，15…流出口，16…流体通路，17…一次侧的流入通路，18…二次侧的流出通路，19…供气口(隔壁)，21…阀开口，22…阀座，25…阀芯，25b…阀部，31…膜片，34…压力室，35…吸管(吸引通路)，36…调压弹簧，41、51、61、63…分隔件，42…第一通路，43…第二通路，44…环，46…贯通孔，51c、61c、63c…最大翼厚位置。

Claims (7)

1.一种减压阀，其具备：

致动器，其使预先调整好的按压力发挥作用；

主体，其具有供从流体源供给的流体流入的流入口、和供从所述流入口流入的流体向外部流出的流出口，并且具有将所述流入口与所述流出口之间连通而使流体流动的流体通路；

隔壁，其设置在所述主体体内，将所述流体通路划分成一次侧的流入通路和二次侧的流出通路；

阀座，其贯通所述隔壁，设置在将所述一次侧的流入通路和所述二次侧的流出通路连通的阀开口的周围；

阀芯，其具有落座于所述阀座或离开所述阀座的阀部，所述阀芯开闭所述阀开口；

膜片，其被所述致动器和所述主体夹持，并且在与所述阀芯的动作方向正交的方向上张紧设置，受到来自所述致动器的按压力而使所述阀芯向所述阀开口打开的方向动作；

压力室，其使所述二次侧的流出通路的压力作用于所述膜片，以使所述阀芯向所述阀开口关闭的方向动作；以及

弹簧，其发生作用力，该作用力向所述阀开口关闭的方向对所述阀芯施力，

所述减压阀的特征在于，

所述二次侧的流出通路在与所述膜片的张设方向平行的方向上延伸，并且以与所述阀芯的动作方向正交的方式朝向所述流出口延伸，

所述主体具备将所述二次侧的流出通路和所述压力室连通的吸引通路，并且具备将所述二次侧的流出通路的内部分割为所述吸引通路开口的第一通路和相反侧的第二通路的薄板状的分隔件。

2.根据权利要求1所述的减压阀，其特征在于，

在所述第一通路中流动流速相对高的流体，在所述第二通路中流动流速相对低的流体。

3.根据权利要求1或2所述的减压阀，其特征在于，

所述分隔件设置在与所述二次侧的流出通路的壁面嵌合的环的内部，在所述环上穿设有与所述吸引通路连接的贯通孔。

4.根据权利要求1或2所述的减压阀，其特征在于，

所述分隔件的截面形状形成为翼型，并且构成为使得在所述第一通路中流动的流体的流速上升。

5.根据权利要求3所述的减压阀，其特征在于，

所述分隔件的截面形状形成为翼型，并且构成为使得在所述第一通路中流动的流体的流速上升。

6.根据权利要求4所述的减压阀，其特征在于，

所述吸引通路位于与所述分隔件的最大翼厚位置相对的位置。

7.根据权利要求5所述的减压阀，其特征在于，

所述吸引通路位于与所述分隔件的最大翼厚位置相对的位置。

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