CN1223912C - 液体控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于，提供兼有自动调整流出侧压力功能和隔水功能、且为常闭阀式的液体控制阀，所述液体控制阀具有：在阀壳内移动以找到流出侧压力和为了与该流出侧压力相对抗而设置的调压弹性件的弹力的平衡点的调压活塞；设于调压活塞上、与调压活塞共同移动的可动式阀座；利用由流入侧压力和隔水弹性件的弹力而产生的关阀力而复座于阀座上、以关闭阀门，同时在作用有大于上述关阀力的外部开阀力时，离开阀座、以打开阀门的阀体，从而实现由调压活塞的移动自动调节流出侧压力的功能和通过关闭阀门而隔水的功能。

Description

液体控制阀
技术领域
本发明涉及控制液体流量的液体控制阀，特别涉及兼有自动调整流出侧压力功能和隔水功能的液体控制阀。该液体控制阀用作例如向抽水马桶提供冲洗用水的抽水马桶冲洗水阀。
背景技术
现在，作为兼有自动调整流出侧压力功能和隔水功能的液体控制阀，已知有揭示于日本实公平8-7456号公报中的阀门，但是，该现有技术是在常态下打开阀门、根据需要关闭阀门的常开阀式阀装置。所以，问题在于，不能将其直接用作与上述常开阀相反的、在常态下关闭阀门、根据需要打开阀门的常闭阀式抽水马桶冲洗水阀。
本发明就是鉴于上述问题，以提供兼有自动调整流出侧压力功能和隔水功能的常闭阀式液体控制阀为目的。
另外，本发明的目的还在于，在此之上提供可凭借较小的开阀力，而发挥优良的打开阀门动作性能的液体控制阀，另一目的在于，提供在关闭阀门时可发挥节流功能、从而减少水锤现象发生的液体控制阀。
发明内容
为了达到上述目的，根据本发明一方面的液体控制阀，包括：阀壳，其由中空的阀壳主体、本体、以及端罩不漏水地组合而成，其中阀壳主体位于本体的内部，并且在该阀壳上各设置一个液体流入口和一个液体流出口，并设置有与流出口相连的流出侧压力室，和与流入口相连的流入侧压力室，其中，流出侧压力室和流入侧压力室分别与阀壳主体的两端相邻；调压活塞，其呈筒状，调压活塞的外周与阀壳主体的内部相配合而可上下移动；阀体，其包括有阀活塞、阀座、止动件，其中止动件插入调压活塞的内周侧并可在其中自由滑动，阀座调压活塞的端部相邻，该阀活塞在开阀方向的受压面部分的直径(φA)小于调压活塞与阀座相邻的端部的直径(φB)；轴，可沿活塞轴向移动而驱动阀体沿调压活塞的轴向移动；调压弹性件配置于调压活塞和阀壳主体之间；其中，在呈常闭状态时，调压活塞的端部与阀体的阀座相接合，从而封闭经由流出侧压力室、调压活塞和流入侧压力室的通道，而当对轴施力时，其可带动阀体在调压活塞内移动，从而使调压活塞的端部离开阀座而使所述通道打开。
本发明的液体控制阀的特征在于，具有：在阀壳内移动以找到流出侧压力和为了与该流出侧压力相对抗而设置的调压弹性件的弹力的平衡点的调压活塞；设于上述调压活塞上、与上述调压活塞共同移动的可动式阀座；利用由流入侧压力和隔水弹性件的弹力而产生的关阀力而复座于上述阀座上、以关闭阀门，同时在作用有大于上述关阀力的外部开阀力时，离开上述阀座、以打开阀门的阀体，从而实现由上述调压活塞的移动自动调节流出侧压力的功能和通过关闭上述阀门而隔水的功能。
具有上述结构的液体控制阀，阀体利用由流入侧压力和隔水弹性件的弹力而产生的关阀力而复座于上述阀座上、以关闭阀门，同时在作用有大于该关阀力的外部开阀力时，离开阀座、以打开阀门，为此，形成常态下关闭阀门、根据需要打开阀门的常闭阀式阀装置。另外，当阀门打开时，为找到流出侧压力与调压弹性件的弹力的平衡点，使调压活塞移动，可动式阀座随之移动，所以，可以根据流出侧压力的大小自动调整阀座与阀体间的阀的打开距离。由此可根据流出侧压力的大小自动调节流量，使流出侧压力保持一定。
根据本发明第二方面的液体控制阀，还在上述液体控制阀中，在阀体的背面一侧设置背压室，向该背压室导入流出侧压力，同时，在上述阀体上设置开阀方向受压面部分，该开阀方向的受压面部分的外径尺寸比阀座的外径尺寸稍小。
具有上述结构的液体控制阀，阀体的背面一侧设有背压室，向该背压室导入流出侧压力，同时，在阀体上设有开阀方向的受压面部分，该开阀方向的受压面部分的外径尺寸比阀座的外径尺寸稍小，为此，可以将关闭阀门时由流入侧压力形成的关阀力的大小设定在较小值。因此，与此相应，可将外部开阀力的大小设定在较小值。
根据本发明第三方面液体控制阀，还在上述的液体控制阀中，在设于调压活塞一端的可动式阀座的外周侧上，以套接(overlap)方式，在阀体侧设置起到节流作用的节流阀。
具有上述结构的液体控制阀，在设于调压活塞的一端的可动式阀座的外周侧上，以套接方式，在阀体侧设置起到节流作用的节流阀，为此，在关闭阀门时通过将节流阀以套接方式配置在阀座上，使得阀门关闭时流量逐渐减小。因此，压力和流量不会发生急剧变化，所以可以抑制水锤现象的发生。
另外，本专利申请包括以下技术事项。
即，为了达到上述目的，本申请发明人提出的一种液体控制阀(带隔水装置的减压阀)方案的特征是：在各具有一个流入口和流出口的液体控制阀中，调压活塞在阀壳内滑动，位于调压活塞和阀壳之间的调压弹性件根据流出侧的压力侧压力而产生作用，使调压弹性件工作，进行自我调整，以使流出侧压力保持一定，而且阀门活塞轴向流体受压面积由开阀方向的受压面积决定，其比关阀方向的受压面积稍小(受压面积差优选为0.5cm2以下)，由此，可以降低由轴作用的开阀力。
另外，另一种液体控制阀(带隔水装置的减压阀)的特征在于，各具有一个流入口和流出口，调压活塞在阀壳内滑动，位于调压活塞和阀壳之间的调压弹性件根据流出侧的压力而产生作用，使调压活塞工作，进行自我调整，以使流出侧压力保持一定，而且利用具有中腹缩进的鼓形结构的阀活塞的动作(轴)方向的流体压力，降低由轴作用的开阀力，另外，这种液体控制阀，在阀关闭状态下，将形成于阀活塞上的节流阀(该节流阀采用与阀活塞不同的部件构成，可为由形成在外周上的固定孔、形成于阀活塞的外周部分的爪等固定方法形成的一体化结构)与形成于调压活塞上的唇部套接，且配置时，在径向上留有间隙，节流阀形成可根据调压活塞的唇部呈喇叭状打开的形状，形成于调压活塞上的唇部沿外周径部形成前端呈棱边形状的结构。
附图说明
图1为本发明实施例的液体控制阀的剖面图，
图2为该控制阀阀体的立体图，
图3为该控制阀阀体的分解立体图，
图4为该控制阀关闭状态时的主要部分的放大剖面图，
图5为该控制阀打开状态时的主要部分的放大剖面图，
图6为该控制阀的关闭过程中的状态的主要部分的放大剖面图，
图7为本发明其它实施例的液体控制阀的剖面图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施例。
图1表示本发明实施例的液体控制阀1的剖面，该控制阀1结构如下所述。
即，首先，将阀壳主体3、本体4、罩5以及端罩6不漏水地组合，由这些部件形成阀壳2，在该阀壳2上各设置一个液体流入口7和一个流出口8。流入口7设在本体4的侧面，与本体4内侧的流入侧压力室9相连通，流出口8设在端罩6的侧面，与端罩6内侧的流出侧压力室10相连通。
在上述阀壳2的阀壳主体3的内周侧，以可沿轴向(图中的上下方向)自由滑动的方式配置调压活塞11。该调压活塞11呈筒状，在阀壳2内移动，以找到流出侧压力(二次压力)和用于与该流出侧压力相对抗而设置的调压弹性件12的弹力的平衡点，沿同样呈筒状的阀壳主体3的内周面在轴向上移动，调压弹性件12配置在调压活塞11的外周侧，且位于调压活塞11和阀壳主体3之间，沿流出方向(图中的上方向)给调压活塞11施加弹力。
配置有调压弹性件12的调压活塞11与阀壳主体3之间的收容空间13，经阀壳主体3和设在本体4上的通气孔14而与大气相通，另外，调压活塞11和阀壳主体3由密封件15密封，以使本体2内流动的液体不会漏到上述空间13内，
形成筒状的调压活塞11的流入侧端部(图中的下端部)通常由阀壳主体3向流入侧(图中的下方)突出，并配置在流入侧压力室9内，该调压活塞11的流入端部与呈环状的可动式阀座16形成一体。
另外，阀体17在流入侧压力室9内，位于该阀座16的流入侧，并可沿轴向滑动。如图2和图3所示，该阀体17由阀活塞18、阀座19、节流阀20、止动件21、密封件22以及装配螺栓23组合而成，在阀活塞18和止动件21之间夹着阀座19，在此状态下阀活塞18和止动件21由装配螺栓23固定接合，同时，设在阀活塞18上的爪形突起18a通过与设在节流阀20上的固定孔20a结合而将节流阀20固定在阀活塞18上。另外，在由这些部件组合而成的该阀体17上，沿轴向贯通其内部，设置贯通孔状的连通部分24。
回到图1的说明，阀体17的止动件21插入调压活塞11的内周侧，并可自由滑动，阀活塞18的下端插入阀壳2的罩5的内周侧，并可自由滑动。因此，阀体17作为整体可以在轴向上移动，在其行程的一端上，通过阀座19与阀座16的接触而关闭阀门。
将上述阀体17的阀活塞18可自由滑动地插入的罩5内的空间为背压室25，在该背压室25上，配置有给阀体17向关阀方向施加弹力的隔水弹性件26。另外，由上述密封件22将该背压室25与流入侧压力室9隔开，如上所述，在上述阀体17上设有连通部分24，所以流出侧压力总是向该背压室25导入。
在该控制阀1中，使阀体17复座于阀座16上的关阀力是由：从流入口7导入流入侧压力室9内的流入侧压力(一次压力)而产生的关阀力、和由隔水弹性件26的弹力而产生的关阀力之和构成，其中，由流入侧压力而产生的关阀力的大小可如下所述设定在较小值。
即，在设置于上述流入侧压力室9内的阀体17的阀活塞18上，在其外周面的轴向的大致中央处，设置具有直径尺寸缩小形状的缩进部分18b，在该缩进部分18b的流出侧(图中的上侧)设置关阀方向的受压面部分18c，同时，在相反的流入侧(图中的下侧)设置开阀方向的受压面部分18d。前者的关阀方向的受压面部分18c是在其上作用有流入侧压力时给阀体17向关阀方向施加弹力的部分，后者的开阀方向的受压面部分18d是在其上作用有流入侧压力时给阀体17向开阀方向施加弹力的部分，设定的后者的开阀方向的受压面部分18d的受压面积小于前者的关阀方向的受压面部分18c的受压面积，同时，所设定的该开阀方向的受压面部分18d的外径尺寸φA仅比阀座16的外径尺寸φB稍小一点。所以，当阀关闭时，由流入侧压力决定的关阀力F可按照下式
          F＝(SB-SA)×P               (1)
且，SB：阀关闭时，阀体17关阀方向的实际受压面积
    SA：阀关闭时，阀体17开阀方向的实际受压面积
    P：流入侧压力
设定得较小，与此同时，可将由流入侧压力和隔水弹性件26的弹力之和构成的整体的关阀力的大小也设定得比较小(另外，在图中，由设在阀活塞18的外周面上的加强肋切开剖面(由于用实线描画加强肋，并加入用于表示剖面的剖面线)，所以，缩进部分18b、关阀方向的受压面部分18c以及开阀方向的受压面部分18d都用或者部分使用虚线描画)。
反之，使阀体17由阀座16离开的开阀力是由来自未图示的外部驱动源经轴(杆)27而作用于阀体17上的轴向推压力构成，当该外部开阀力的大小大于上述关阀力的大小时，阀体17进行打开阀门的动作。轴27以可沿轴向自由滑动的方式保持在阀壳2的端罩6上，当在阀关闭的状态下、该轴27向流入方向(图中的下方向)移动时，推压阀体17进行打开阀门的动作。另外，当在阀打开的状态下、该轴27沿流出方向(图中的上方向)移动时，阀体17由上述关阀力进行关闭阀门的动作。
另外，作为其它的实施例，如图7所示，轴27也可配置在轴向的相反侧的背压室25的一侧，在这种情况下，轴27在打开阀门时对阀体17进行拉动。
另外，与上述筒状调压活塞11的一端形成一体的环状阀座16的外周面为轴向平直面，反之，其内周面为锥形，由此，该阀座16形成其剖面形状为端部细的棱边形的唇状。另外，在上述阀体17上设有作为其一部分的环状节流阀20，其在上述阀座16的外周侧上沿轴向套接，从而起到关闭阀门时针对压力的节流作用，其内径尺寸相对于形成调压活塞11的唇的阀座16的外径尺寸，具有0.1mm以下的间隙，同时，其长度为0.5mm以上。另外，在其端部(内周面端部)呈锥形，形成喇叭状展开的形态。
如图4所示，具有上述结构的液体控制阀1的主要部分被放大表示，由流入侧压力和隔水弹性件26的弹力而产生的关阀力使阀体17复座于阀座16上而将阀门关闭，同时，如图5所示，仅在作用有大于上述关阀力的外部开阀力时，才离开阀座16而打开阀门，所以，是常闭阀式阀装置。另外，在阀打开时，调压活塞11为找到流出侧压力和调压弹性件12的弹力的平衡点而沿轴向移动，同时，与该调压活塞11的一端形成一体的可动式阀座16沿轴向移动，为此，阀座16和阀体17之间的阀打开距离L可根据流出侧压力的大小进行自动调整，即，当流出侧压力大时开度小，当流出侧压力低时开度大。所以，可以根据流出侧压力的大小自动调节流量，其结果是流出侧压力可保持一定，为此，就可根据本发明发挥自动使流出侧压力的大小保持一定大小的流出侧压力的自动调整功能。因此，可以提供兼有由该调压活塞11的移动而自动调整流出侧压力的功能和由上述关闭阀门动作而达到隔水功能的、且是常闭阀式的液体控制阀1。
另外，在该液体控制阀1中，阀体17的背面一侧设有背压室25，经设在阀体17上的连通部分24向该背压室25导入流出侧压力，同时，在阀体17上设置开阀方向的受压面部分18d，而该开阀方向的受压面部分18d的外径尺寸φA仅比阀座16的外径尺寸φB稍小，所以，可以将关闭阀门时的关阀力的大小设定为较小值。因此，与此相应，也可以将从阀外部流入的外部开阀力的大小设定为较小值，由此即可以提供可发挥优良的开阀动作性能的液体控制阀1。当该控制阀1用于抽水马桶的冲洗水阀时，其开阀动作性能，特别是可作为反馈性能而得到发挥，因此，节水和节电等效果显著。另外，由于可以使用低流出的小型装置作为外部驱动源，所以，可以实现产品节省空间和小型化。并且，当该液体控制阀1如上所述地用作抽水马桶的冲洗水阀时，上述式(1)中的受压面积之差(SB-SA)的大小优选设定在0.5cm2以下。
另外，在该液体控制阀上1中，节流阀20设置在阀体17上作为阀体的一部分，如图6所示，在阀关闭的过程中，该节流阀20套接在阀座16的外周侧，所以，通过该节流阀20的作用，可以逐渐减小流量。因此，流量和压力不会发生急剧的变化，从而可以抑制水锤现象的发生。另外，即使在流入侧压力高的情况下，也不会振动，从而可以顺畅地关闭阀门。另外，由于流量在该节流阀20处减小，而在比阀座16口径大的部分产生关阀力，从而产生比没有节流阀的情况下更大的关阀力。因此，可以提高节流性能，而得到稳定的关闭阀门动作。
另外，在该液体控制阀1中，在隔水状态下流入侧压力异常上升的情况下，该异常压力可释放到流出侧，所以，不需要阀壳2具有对于异常压力很高的耐压性。因此，可以将阀壳2的材质从现行的金属改为材质比较脆弱的树脂等，从而可以实现减轻制品重量、降低成本等。另外，由于该释放机构如上所述，可将上述式(1)的受压面积之差(SB-SA)设定得很小，所以，即使流入侧压力升高，密封面压力(阀体17和阀座16的接触压力)的上升也会很小，由此，当压力到达某临界值时，异常压力就会由阀体17以及阀座16之间泄出。
另外，在该液体控制阀1中，由于阀关闭时阀体17所复座的阀座16作为可动式阀座16设在调压活塞11的一端，所以没有必要在阀壳2内另设固定阀座。因此可以简化阀壳2的形状，使阀壳2小型化。
发明的效果以及在产业上应用的可能性
本发明具有以下效果。
即，首先，具有上述结构的根据本发明第一方面的液体控制阀，阀体利用由流入侧压力和隔水弹性件的弹力而产生的关阀力而复座于上述阀座上、以关闭阀门，同时在作用有大于该关阀力的外部开阀力时，离开阀座、以打开阀门，为此，形成常态下关闭阀门、根据需要打开阀门的常闭阀式阀装置。另外，当阀门打开时，为找到流出侧压力与调压弹性件的弹力的平衡点，使调压活塞移动，可动式阀座随之移动，所以，可以根据流出侧压力的大小自动调整阀座与阀体间的阀的打开距离。由此可根据流出侧压力的大小自动调节流量，结果，就可使流出侧压力保持一定，为此，就可根据本发明发挥自动使流出侧压力的大小保持一定大小的流出侧压力的自动调整功能。因此，可以提供兼有由该调压活塞的移动而自动调整流出侧压力的功能和由上述关闭阀门动作而达到隔水功能的、且是常闭阀式的液体控制阀。
另外，在该液体控制阀中，由于阀关闭时复座到阀体上的阀座作为可动式阀座设在调压活塞的一端，所以没有必要在阀壳内另设固定阀座。因此可以简化阀壳的形状，使阀壳小型化。
此外，具有根据本发明第二方面所述的液体控制阀，阀体的背面一侧设有背压室，向该背压室导入流出侧压力，同时，在阀体上设有开阀方向的受压面部分，该开阀方向的受压面部分的外径尺寸比阀座的外径尺寸稍小，为此，可以将关闭阀门时由流入侧压力形成的关阀力的大小设定在较小值。因此，与此相应，可将来自阀外部的外部开阀力的大小设定在较小值，为此，可以提供可发挥优良的开阀动作性能的液体控制阀1。当该控制阀1用于抽水马桶的冲洗水阀时，其开阀动作性能，特别是可作为反馈性能而得到发挥，因此，节水和节电等效果显著。另外，由于可以使用低流出的小型装置作为外部驱动源，所以，可以实现产品节省空间和小型化。
另外，根据本发明第三方面所述的液体控制阀，节流阀设置在阀体上作为阀体的一部分，在阀关闭的过程中，该节流阀套接在阀座的外周侧，所以，通过该节流阀的作用，可以逐渐减小流量。因此，可以降低因流量和压力发生急剧的变化而导致的水锤现象的发生，另外，即使在流入侧压力高的情况下，也不会振动，从而可以顺畅地关闭阀门。另外，由于流量在该节流阀处减小，而在比阀座口径大的部分产生关阀力，从而产生比没有节流阀的情况下更大的关阀力。因此，可以提高节流性能，而得到稳定的关闭阀门动作。

Claims (5)

1、一种液体控制阀，其为常闭阀，其特征在于，包括：
阀壳(2)，其由中空的阀壳主体(3)、本体(4)、以及端罩(6)不漏水地组合而成，其中阀壳主体(3)位于本体(4)的内部，并且在该阀壳(2)上各设置一个液体流入口(7)和一个液体流出口(8)，并设置有与流出口(8)相连的流出侧压力室(10)，和与流入口(7)相连的流入侧压力室(9)，其中，流出侧压力室(10)和流入侧压力室(9)分别与阀壳主体(3)的两端相邻；
调压活塞(11)，其呈筒状，调压活塞的外周与阀壳主体(3)的内部相配合而可上下移动；
阀体(17)，其包括有阀活塞(18)、阀座(19)、止动件(21)，其中止动件(21)插入调压活塞(11)的内周侧并可在其中自由滑动，阀座(19)与调压活塞(11)的端部相邻，该阀活塞(18)在开阀方向的受压面部分(18d)的直径(φbA)小于调压活塞(11)与阀座(19)相邻的端部的直径(φB)；
轴(27)，可沿调压活塞(11)轴向移动而驱动阀体(17)沿调压活塞(11)的轴向移动；
调压弹性件(12)配置于调压活塞(11)和阀壳主体(3)之间；
其中，在呈常闭状态时，调压活塞(11)的端部与阀体(17)的阀座(19)相接合，从而封闭经由流出侧压力室(10)、调压活塞(11)和流入侧压力室(9)的通道，而当对轴(27)施力时，其可带动阀体(17)在调压活塞(11)内移动，从而使调压活塞(11)的端部离开阀座(19)而使所述通道打开。
2、根据权利要求1所述的液体控制阀，其特征在于，在阀体(17)上的与阀座(19)相对的另一端处设置有背压室(25)，该背压室(25)具有隔水弹性件(26)，用于将阀座(19)推向调压活塞(11)的端部。
3、根据权利要求2所述的液体控制阀，其特征在于，在阀体(17)和阀座(19)上设置有连通部分(24)，用于将流出侧压力室(10)的压力引入背压室(25)，阀活塞(18)位于背压室(25)内。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的液体控制阀，其特征在于，该调压活塞(11)的与阀座(19)相邻的端部形成有可动式环状阀座(16)。
5、根据权利要求4所述的液体控制阀，其特征在于，该阀体(17)与可动式环状阀座(16)相邻一端的外周侧上沿轴向套接有起节流作用的节流阀(20)。
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