CN1224789C - 流体换向阀 - Google Patents

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Abstract

一种3通流体换向阀，将从连接板4的入口孔41流入到阀本体1内的阀室12的流体切换流出到两侧的2个孔42、43。在上述阀室12的两侧的相向壁分别设置与各孔连通的阀座13、31，在阀室内配置提动阀型的阀体5，该阀体5选择地进入到这些阀座，使入口孔与任一孔连通，同时封闭另一孔。上述阀座设置在阀座孔17、18的内底部，该阀座孔17、18凹设于上述阀室12，并具有使阀体5周围的该阀体厚度的至少1/2埋入的深度，抑制流量系数的下降。

Description

流体换向阀
技术领域
本发明涉及一种3通流体换向阀，特别是涉及构成紧凑而且具有大的流量系数的流体换向阀。
背景技术
在过去所知的3通流体换向阀中，将从入口孔流入到阀室内的流体(液体)切换流出到两侧的2个孔。这种流体换向阀在从入口孔流入流体的阀室的两侧的相向壁分别设置通到2个孔的阀座，在阀室内配置提动阀型的阀体，该阀体选择地进入到这些阀座，使入口孔与一方的孔连通，同时封闭另一方的孔。这种流体换向阀具有以下问题。
即，在上述流体换向阀中，为了增大流量而不扩大外形，通常考虑在可能的范围内增大从入口孔到阀室的流路和阀室自身的断面积，但根据各种实验的结果得知，任意地扩大流路，可形成滞流部分和急剧改变流路断面导致的紊流部分，因此，对流量增大有效性下降，甚至出现负作用。为此，在局部形成急剧的节流作用之处，具体地说，在阀体的背后由于该阀体的一部分凸出到流路中形成急剧的节流作用的部分或为了设置阀座而形成的急剧节流作用的部分等，确认了通过尽可能地使该节流流作用平缓可充分提高流量系数。
发明内容
本发明就是根据上述发现而作出的，其技术课题基本上在于提供上述3通流体换向阀，该3通流体换向阀的构成紧凑而且具有大的流量系数。
本发明的另一技术课题在于根据上述发现，尽可能地减小阀体背后的阀体的部分凸出导致的急剧的节流作用和阀座的节流作用，提高流体换向阀的流量系数。
本发明的另一技术课题在于根据上述发现，使上述提高了流量系数的流体换向阀具有制造和组装简单的构成。
为了解决上述课题，本发明的流量换向阀是使从入口孔流入到阀本体内的阀室的流体从上述入口孔两侧的2个出口孔有选择地流出的3通流体换向阀，在上述阀室的壁的相向位置分别设置与上述各出口孔连通的阀座，在上述阀室内配置提动阀型的阀体，该阀体选择地进入到上述2个阀座，由此使入口孔与出口孔的一方连通，同时，封闭出口孔的另一方，其特征在于：上述阀本体具有流路11、流路15和流路16，上述流路11在上述2个阀座之间延伸，将这些阀座与上述入口孔连结，上述流路15将1个阀座与一个出口孔连结，上述流路16将另一阀座与另一出口孔连结；这些流路各自朝对应的各孔扩大流路宽度，同时，连通到上述阀座的位置的流路宽度最小，其最小流路宽度与该阀座的内径d相同或大于该内径d；另外，将上述各阀座分别形成在上述阀室壁上形成的各阀座孔的内底部，使为了与这些阀座孔上的上述流路连通而孔壁降低的部分的深度，大于或等于上述阀体的外周部的厚度的1/2。
在上述本发明的流体换向阀中，最好在与上述入口孔(41)相反侧的部分由一系列的部分圆筒面形成阀室的壁的一部分和2个阀座的孔周壁的一部分，作为该阀座孔的内径D与阀座的内径d的差的阀座用台阶的宽度s为s≤0.03d+3(mm)，另外，形成从该阀座通往各出口孔的流路的弯头状的弯曲部，并使该弯曲部的外周侧的曲率半径R为R＝0.5d～1d。
在本发明的优选实施形式中，上述流体换向阀由本体部和端块和连接板接合构成上述阀本体，在上述连接板上设置3个孔；上述本体部具有：上述2个阀座中的一个阀座、与该阀座连通的上述流路、滑动自如地贯通该本体部并在顶端具有上述阀体的杆、驱动该杆的驱动机构；上述端块嵌装在本体部的接合孔内，具有另一阀座，和与该阀座连通的上述流路。
具有上述构成的本发明的流体换向阀将从入口孔流入到阀本体内的阀室的流体切换流出到两侧的2个孔，但由于设于通往这些孔的流路的阀座设于阀座孔的内底部，并且该阀座孔具有使阀体周围的该阀体厚度的至少1/2埋入到阀室内的深度，所以，入座到阀座的阀体的背后部分不会向经过另一方的阀座流动的流体的流路中凸出过多而在该流路中形成急剧的节流作用，可尽可能地使阀体的节流作用平缓，从而可提高流体换向阀的流量系数。
即，当将上述阀座分别设置到阀室内的两侧的相向壁的内表面以简化构造时，在阀座中入座的阀体自身的背后部分凸出到阀室内，使从入口孔经过开放的阀座流动的流体的流路急剧地减小，但由上述构成可消除这样的问题。
在上述流体换向阀中，由一系列的部分圆筒面在阀室壁的与入口孔相向的部分形成阀室内壁面和2个阀座孔的周壁面，可使阀本体的阀室的加工变得容易，并且可有效地减小流路断面的变化，另外，使阀座用台阶的宽度s在上述范围内尽可能地小，可有效地在阀座中抑制流路被节流而导致的流量系数下降。另外，将从2个阀座通到各孔的流路的弯头状的弯曲部的外周侧曲率半径R设在上述范围内，可进一步抑制流量系数的下降。
按照这样的构成，可获得构成紧凑而且具有大的流量系数的流体换向阀。
另外，通过在本体部接合端块构成上述流体换向阀的阀本体，将与设于上述本体部的一方的阀座相向的另一方的阀座设置在上述端块，可经过由该端块封闭的本体部的孔，简单而容易地进行本体部内的阀室和阀座的加工、阀体等的组装。
附图说明
图1为示出本发明的流体换向阀的实施例的断面图。
图2为示出上述实施例的阀体的其它切换状态的断面图。
图3为图1的A-A位置的断面图。
图4为图1的B-B位置的断面图。
图5为图1的C-C位置的断面图。
具体实施方式
图1-图5示出本发明的流体换向阀的实施例。
该流体换向阀为用于将从入口孔流入到阀本体内的流体(液体)切换流出到2个孔的3通流体换向阀，作为其主要构成要素，包括阀本体1、连接板4、及驱动装置7，该阀本体1通过在本体部2接合端块3而构成，该连接板4连接到该阀本体1并具有与阀本体1的各流路连通的孔，该驱动装置7用于驱动贯通上述本体部2并在前端安装有提动阀型的阀体5的杆6。
在上述阀本体1中，流体从连接板4的入口孔41经过流路11流入阀室12，在阀室12的两侧的相向壁设置一对阀座13、31。在这些阀座13、31的下游侧分别设置流路15、16，该流路15、16与开设于上述连接板4的入口孔41两侧的2个孔42、43连通。因此，连接板4在将入口孔41连通到本体部2的流路11、将孔42、43连通到本体部2的流路15、16的状态下与本体部2接合。
连接板4的入口孔41与其两侧的孔42、43如图3-图5所示那样，开口的方向相反。
另外，在上述本体部2中，与插设于其中的阀体5的杆6同轴地设置端块3的接合孔14，在该接合孔14嵌装端块3，固定凸缘部33，从而与该端块3接合，上述阀座13、31中的一方的阀座13直接或可分解地设置于本体部2，另一方的阀座31与端块3一起安装于上述本体部2。
在上述端块3设置从上述阀座31经过本体部2的流路16连通到孔43的流路32。该流路32和流路16(包含阀座31内的流路)的流路断面积大体均匀地形成。上述阀座31可如图示那样与端块3分别形成，也可与端块3一体形成。
上述阀座13、31都设置在凹设于阀室12内的阀座孔17、18的内底部，而且，该阀座孔17、18形成为阀体5周围的该阀体5厚度的至少1/2埋入的深度。这样，当将从入口孔41流入到本体部2内的阀室12的流体切换流出到两侧的2个孔42、43侧时，压紧在阀座孔17、18内底部的阀座13、31的阀体5的背后部分不向经过另一方的阀座31、13流动的流体的流路中凸出太多，为此，不会在该流路中形成急剧的节流作用，尽可能地使阀体5在流路中形成的节流作用平缓，可提高流体换向阀的流量系数。
阀座孔17、18的深度设定为阀体5的厚度全部埋入的大小，对于不在流路中形成节流部更为有效，但为了设置这些阀座孔17、18需要增大阀本体1的外形，所以，在阀体5形成的流路的节流作用对流量系数的影响不大的范围内有效。对该范围由各种实验进行了确认，由结果可知，阀体5周围的厚度的1/2乃至全体埋入到阀室内壁的深度的阀座孔17、18有效。使阀座孔17、18的深度比阀体5的厚度大时，流路的变化变大，所以不理想。
上述本体部2的阀室12由一系列的部分圆筒面形成该阀室壁的与入口孔41相向的部分的内壁面12a和2个阀座孔17、18的周壁面。另外，设于本体部2的端块3的接合孔14形成为直径至少比上述部分圆筒面大的圆筒面。
为此，不仅可使从阀室12到阀座13、31的流路断面的变化小，而且可通过本体部2的上述接合孔14简单而容易地进行该本体部2内的阀室12的内壁面12a和阀座13的加工、阀体5的组装等。
即使本体部2的壁厚有富余，想在上述阀室12的内壁面12a形成凹部以扩大阀室12也会在阀座13、31中对从阀室12引出的流路产生强烈的节流作用，所以不理想。
在上述阀座孔17、18中，需要通过尽可能地减小作为其内径D与阀座13、31的内径d的差形成的阀座用台阶的宽度s(参照图3)，减小从阀座孔17、18经过阀座13、31流动的流体的流路断面的变化，但上述阀座用台阶的宽度s至少需要考虑阀体5入座进行密封所需宽度、阀体5的制造、组装的公差的余量。在这样进行考虑的场合，对于通用的那样的流体换向阀，基本上需要将该宽度s设为3mm，最好为2mm，另外，如阀座的内径d不大，则需要与其相应地考虑该台阶s的宽度，但从经验上看需要0.03d(mm)。
因此，可为s≤0.03d+3(mm)。
通过在这样的范围内使阀座用台阶的宽度s尽可能地减小，可抑制在阀座13、31因流路被节流而导致的流量系数下降。
另外，从上述2个阀座13、31通往各孔42、43的流路形成弯头状的弯曲部，如使该弯曲部的外周侧的曲率半径R为R＝0.5d～1d，则对于抑制流量系数的下降更有利。
在上述杆6的前端夹着密封构件51嵌插呈圆板状的提动阀的阀体5，通过支架52螺旋插入螺栓53，从而安装该阀体5。上述杆6贯通本体部2和夹着O形密封圈22安装于本体部2上的支承板21，从阀本体1导出到外部，在本体部2附设作为驱动装置7的气动缸，覆盖该支承板21。上述杆6通过气封件61、液封件62、及刮环63气密、液密地插通到设于支承板21的孔23。
上述气动缸覆盖该支承板21地安装于本体部2，包括在内部具有缸孔72的罩71和固定于杆6外端并嵌入到缸孔72内的活塞73。该活塞73将缸孔72内分隔成本体部2侧的控制室74和其相反侧的背室75，控制室74与给排控制压缩空气的图中未示出的孔连通，背室75通过图中未示出的通气孔向大气开放，而且，在该背室75内收容在从控制室74排出压缩空气时将活塞73朝控制室74侧推压的复位弹簧76。在活塞3的周围沿周向设置与缸孔72的内面滑动接触的抗磨环77和活塞填密78。
驱动装置7不限于这样的气动缸。
具有上述构成的流体换向阀的构成紧凑而且具有大的流量系数，从入口孔41流入到阀本体1内的阀室的流体(水或油等液体)通过由驱动装置7驱动的阀体5切换流出到两侧的2个孔42、43。由于设于这些流路的阀座13、31设置在阀座孔17、18的内底部，而且阀座孔17、18具有阀体5周围的阀体5厚度的至少1/2埋入到阀室内壁的深度，所以，例如图1所示那样，入座到阀座31的阀体5的背后部分不会在经过另一方的阀座13流动的流体的流路中凸出较多而在该流路形成急剧的节流作用。
另外，由于阀室壁的与入口孔41相向部分的内壁面12a和2个阀座孔17、18的周壁面由一系列的部分圆筒面形成，所以，阀本体1的阀室12的加工容易，而且可减小流路断面的变化，另外，由于阀座用台阶的宽度s在上述范围内尽可能地减小，所以，由这一点也可在阀座13、31内抑制流路受到的节流作用。而且，通过将从2个阀座13、31通往各孔42、43的流路的弯头状的弯曲部的曲率半径R设定在上述范围内，可进一步抑制流量系数的下降。
另外，通过在本体部2接合端块3，构成阀本体1，另外，将与设于上述本体部2的一方的阀座13相向的另一方的阀座31设于端块3，所以，可经过由该端块3封闭的本体部2的接合孔14，简单而容易地进行本体部2内的阀室12和阀座的加工、阀体5等的组装。
按照上述详细说明的本发明的流体换向阀，可在3通的流体换向阀中形成紧凑的构成，并可使阀体背后的阀体一部分凸出形成的急剧节流作用和阀座的节流作用尽可能地平缓，可获得具有大流量系数的流体换向阀，使其制造和组装简单。

Claims (4)

1.一种流体换向阀，所述换向阀是使从入口孔(41)流入到阀本体(1)内的阀室(12)的流体从上述入口孔(41)两侧的2个出口孔(42、43)有选择地流出的3通流体换向阀，在上述阀室(12)的壁的相向位置分别设置与上述各出口孔(42、43)连通的阀座(13、31)，在上述阀室(12)内配置提动阀型的阀体(5)，该阀体(5)选择地进入到上述2个阀座(13、31)，由此使入口孔(41)与出口孔(42、43)的一方连通，同时，封闭出口孔(42、43)的另一方，其特征在于：
上述阀本体(1)具有流路(11)、流路(15)和流路(16)，上述流路(11)在上述2个阀座(13、31)之间延伸，将这些阀座(13、31)与上述入口孔(41)连结，上述流路(15)将1个阀座(13)与一个出口孔(42)连结，上述流路(16)将另一阀座(31)与另一出口孔(43)连结；这些流路(11、15、16)各自朝对应的各孔(41、42、43)扩大流路宽度，同时，连通到上述阀座(13、31)的位置的流路宽度最小，其最小流路宽度与该阀座(13、31)的内径d相同或大于该内径d；
另外，将上述各阀座(13、31)分别形成在上述阀室壁上形成的各阀座孔(17、18)的内底部，使为了与这些阀座孔(17、18)上的上述流路(11)连通而孔壁降低的部分的深度，大于或等于上述阀体(5)的外周部的厚度的1/2。
2.如权利要求1所述的流体换向阀，其特征在于：在与上述入口孔(41)相反侧的部分由一系列的部分圆筒面形成上述阀室(12)的壁的一部分和2个阀座孔(17、18)的孔周壁的一部分，作为上述阀座孔(17、18)的内径D与阀座(13、31)的内径d的差的阀座用台阶的宽度s为s≤0.03d+3(mm)。
3.如权利要求1或2所述的流体换向阀，其特征在于：由本体部(2)和端块(3)和连接板(4)接合构成上述阀本体(1)，在上述连接板(4)上设置3个孔；
上述本体部(2)具有：上述2个阀座(13、31)中的一个阀座(13)、与该阀座(13)连通的上述流路(15)、滑动自如地贯通该本体部(2)并在顶端具有上述阀体(5)的杆(6)、驱动该杆(6)的驱动机构(7)；
上述端块(3)嵌装在本体部(2)的接合孔(14)内，具有另一阀座(31)，和与该阀座(31)连通的上述流路(16)。
4.如权利要求3所述的流体换向阀，其特征在于：在从上述2个阀座(13、31)通往各出口孔(42、43)的上述流路(15、16)中形成弯头状的弯曲部，并使该弯曲部的外周侧曲率半径R为R＝0.5d～1d。
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