CN1264827A - 调压装置 - Google Patents
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Abstract
一种调压装置,在膜片15安装活塞18和开闭阀座8的提动阀22,在套筒19内可自由滑动地插入上述活塞18,从而在该套筒19中引导活塞18的轴线方向的移动。这样,通过防止膜片和提动阀的倾斜使该提动阀的开闭动作稳定,由此提高调压装置的调压精度。
Description
本发明涉及用于调节压缩空气等压力流体的压力的调压装置。
这种调压装置从输入孔导入压力流体，并将其压力调整到设定的大小，然后从输出孔输出，其中一个例子公开于美国专利说明书第5,458,001号。该调压装置具有设于连接输入孔和输出孔的流路中的阀座、可自由变位地设置于该阀座的二级侧的膜片、连接于该膜片并可通过该膜片的变位从一级侧开闭上述阀座的提动阀、及朝该提动阀开放阀座的方向对上述膜片施加弹性力的调压弹簧。上述提动阀以与按相反方向作用于上述膜片的二级侧流体压力和调压弹簧的作用力的差相应的开度开闭上述阀座，使一级侧流体减压，将二级侧流体压力调整到设定压力。
在这样的调压装置中，上述膜片不仅朝轴线方向变位，而且在轴线倾斜的方向也容易变位，由于具有这样的性质，所以安装于该膜片的提动阀易于在倾斜状态下接离阀座，该提动阀的开闭动作不稳定，具有得不到高调压精度的缺点。另外，上述提动阀在倾斜状态下与阀座接离易于产生偏磨损，存在寿命下降的缺点。
本发明的主要技术课题是通过防止膜片和提动阀的倾斜，使该提动阀的开闭动作稳定，由此提高调压装置的调压精度。
本发明的另一技术课题是在上述调压装置中通过防止上述提动阀倾斜，消除单侧接触导致的偏磨损，提高其寿命。
为了解决上述课题，本发明提供一种调压装置，该调压装置具有设于连接输入孔和输出孔的流路中的阀座、设于该阀座的二级侧的膜片、安装于该膜片并与该膜片一起变位的活塞、安装于该活塞并从一级侧开闭上述阀座的阀座孔的提动阀、可自由滑动地内装上述活塞并且当该活塞变位时使其轴线不倾斜地对其进行导向的套筒、以及设定二级侧压力的压力设定机构。
在具有上述构成的调压装置中，当由上述压力设定机构的调压弹簧推压活塞使膜片朝阀座侧变位时，提动阀从阀座离开将阀座开放，使一级侧(输入孔)的压力流体通过阀座孔流到二级侧(输出孔)。
二级侧的流体压力作用于上述膜片，产生与调压弹簧的作用力相反方向的作用力，使提动阀以相应于这些作用力的差的开度开放阀座。当二级侧的流体压力小于调压弹簧的设定压力时，上述提动阀开放，压力流体从一级侧流到二级侧，二级侧流体压力上升，与设定压力的差变小，膜片朝离开阀座的方向变位，所以提动阀的开度变小，一旦上述压力差变成零，作用力平衡，则提动阀关闭，设定二次侧压力。
与二级侧压力相应的上述膜片的变位通过活塞由套筒导向，所以该膜片仅沿轴线方向确实而且稳定地变位，不会出现其轴线倾斜或横向偏移的现象。因此，设于上述膜片上的提动阀也不会出现倾斜或横向偏移的现象，可确实地仅在轴线方向上变位，以开闭阀座。这样，其开闭动作稳定而且正确，调压精度提高，另外，由于不会产生单侧接触导致的偏磨损，所以寿命提高。
按照本发明的较好的具体实施例，上述活塞和套筒分别具有小直径的前端部和大直径的后端部，在这些前端部和后端部相互滑动接触，在上述套筒的内面形成台阶部，该台阶部作为当活塞前进到最大限度时其后端部接触的止档。
这样，不仅可更为确实地防止膜片的倾斜，而且在二级侧流体压力急剧下降、成为无加压状态或真空状态的场合，可确实避免上述膜片或活塞与阀座或其它构件冲突而损伤、产生粉尘那样的问题。
按照本发明更为具体的实施例，上述调压装置具有可自由装拆地接合的本体和外罩，在上述本体设有上述输入孔和输出孔，在外罩设有上述套筒、活塞、膜片及压力设定机构。另外，在这些本体与外罩之间，以密封状态紧固上述膜片的外周部分，并设有用于安装上述阀座的板，在该板与上述本体之间以紧固状态安装上述阀座。
在形成于上述本体和外罩的环状紧固部从两侧紧固上述膜片外周部分时，为了提高密封性，最好将这些紧固部中的一方作为平面，将另一方形成为凸缘状。
按照本发明的另一实施例，上述本体和外罩由紧固环接合，该紧固环具有接合于该外罩外周的朝外凸缘的接合部和螺旋接合于本体外周阳螺纹部的阴螺纹部，在上述接合部与外罩凸缘之间设置有滑动导向装置。
按照本发明的再另一实施例，上述压力设定机构具有朝提动阀的闭阀方向对活塞施加弹性力的复位弹簧，该复位弹簧包含螺旋弹簧和板簧中的至少一方。
在上述复位弹簧为螺旋弹簧的场合，该螺旋弹簧在上述套筒内配置于该套筒的内面与上述活塞外周面间。
另外，在上述复位弹簧为板簧的场合，该板簧形成为圆环状，其中央部接合在上述活塞，外周部接合在本体或外罩，从而在上述膜片的背面的接近不阻碍膜片变形的位置安装。
在本发明中，上述提动阀的密封面呈圆锥面状，在该圆锥面靠中心部的嵌合于上述阀座孔内的部分，最好具有增大母线倾斜度的流量限制部。
这样，当提动阀开放时，上述流量限制部从阀座孔缓缓脱出，可防止该阀座孔急速开放，当提动阀关闭时，通过使上述流量限制部缓缓嵌入到阀座孔内，可防止该阀座孔急速闭锁，从而可减轻二级侧的压力变动。
对附图简单说明如下：
图1为示出本发明调压装置第1实施例的断面图。
图2为图1的主要部分放大图。
图3为示出本发明调压装置第2实施例的断面图。
图4为示出本发明调压装置第3实施例的主要部分断面图。
下面参照附图详细说明本发明的调压装置的几个较好的实施例。
图1和图2示出本发明的第1实施例，该第1实施例的调压装置1A包含呈短圆柱状的本体2、接合于该本体2上面的圆筒状外罩3、及可自由分离地接合这些本体2和外罩3的螺母形紧固环4。
在上述本体2的侧面设置有用于导入压力流体的输入孔P和用于输出调压后的压力流体的输出孔A，在该本体2的上面设置有这些孔P、A所开口的压力室7。在该压力室7内于上述输入孔P开口的位置安装阀座8，通过该阀座8的中心的阀座孔9连通上述输入孔P与压力室7。
上述阀座8通过板11安装。该板11为圆板形，在其中心部具有通到上述阀座孔9的中心孔11a和包围该中心孔11a的圆形凹部11b，在外周部具有环状的安装部11c。通过将该安装部11c夹持到上述本体2的安装用台阶部2a和构成外罩3一部分的隔板12的环状紧固部12a之间，从而安装在这些本体2与外罩3之间，与此同时，在该板11的上述凹部11b与本体2之间以紧固状态安装上述阀座8。此时，在阀座2为了提高与阀座8之间的密封性最好设置环状凸起14。
在图中，符号11d为用于连通阀座8的二级侧即压力室7与上述输出孔A而设置于板11的通孔。
在上述阀座8的二级侧可沿接近和离开阀座8的方向自由移动地安装围成上述压力室7上面侧的膜片15。该膜片15的安装通过以密封状态将其外周部分夹持在本体2的外周环状紧固部2b与隔板12外周的环状紧固部12a之间而进行，此时，为了提高紧固时的密封性，以形成于上述本体2与隔板12的紧固部2b、12a中的任何一方为平面，在另一方形成凸起16。在图示的例中，在本体2的紧固部2b形成凸起16。
在上述膜片15的背面侧中央部安装有活塞18，在外罩3的台阶部3a与隔板12间固定套筒19，在该套筒19内可自由滑动地收容上述活塞18。在这些活塞18和套筒19分别形成小直径的前端部18a、19a和大直径的后端部18b、19b，这些前端部18a、19a与后端部18b、19b的2部分相互滑动接触，由此可被导向而不出现倾斜和横向偏移地仅沿其轴线方向正确移动。另外，在套筒19的内面形成当活塞18前进到最大限度时上述后端部18b接触的止挡，即台阶部19c。
在上述活塞18的前端中央部朝膜片15的前面凸出地安装阀杆21。该阀杆21贯通阀座8的阀座孔9延伸，在其前端部安装提动阀22。该提动阀22具有圆锥面状的密封面22a，膜片15的移动使该密封面22a从一级侧开闭阀座孔9。
上述阀杆21的基端部21a贯通活塞18凸出到背面侧，在其凸出的螺纹部安装固定用螺母23。
在上述活塞18的背面与作为调节装置25一构件的弹簧座26之间设置朝提动阀22的开阀方向推压该活塞18的调压弹簧27，在上述套筒19内的于套筒19的内周面与上述活塞18的外周面之间设置朝提动阀22的闭阀方向推压该活塞18的第1复位弹簧28。该复位弹簧28的一端接合于套筒19的小直径前端部19a，另一端接合在活塞18的大直径后端部18b。这些调压弹簧27和复位弹簧28都由螺旋弹簧形成。
上述调节装置25包含可自由回转地安装于上述外罩3的端部中央的调节螺钉29、安装于该调节螺钉29由该调节螺钉29的回转移动的上述弹簧座26、及从外罩3的外部对上述调节螺钉29进行回转操作的膜片30，通过调节上述调压弹簧27的弹性力来设定二级侧的流体压，与上述调压弹簧27和复位弹簧28一起形成压力设定机构。
接合上述本体2和外罩3的紧固环4具有可自由回转地接合于外罩3前端部外周的朝外凸缘32的环状接合部4a和螺旋接合于本体2外周的阳螺纹部33的阴螺纹部4b，在上述接合部4a与外罩3的凸缘32之间设置由轴承等构成的滑动导向装置34。
在具有上述构成的调压装置1A中，当由调压弹簧27推压活塞18将膜片15移动到阀座8侧时，提动阀22从阀座8离开，使阀座孔9开放，一级侧(输入孔P)的压力流体通过阀座孔9流动到二级侧(输出孔A)。
二级侧的流体压力作用于上述膜片15，产生与调压弹簧27的作用力反向的作用力，提动阀22由与这些作用力差相应的开度开放阀座8。二级侧流体压力小于调压弹簧27的设定压力时，上述提动阀22开放，压力流体从一级侧流向二级侧，但当二级侧流体压力上升使与设定压力的差变小时，膜片15朝离开阀座8的方向移动，所以提动阀22的开度变小，当上述压力差为零、作用力平衡时，提动阀22关闭，设定二级侧压力。
在这里，与二级侧压力相应的上述膜片15的移动通过活塞18由套筒19导向，所以该膜片15仅沿轴线方向确实而且稳定地移动，不会出现其轴线倾斜、横向偏移的现象。特别是活塞18与套筒19在前端部18a、19a及后端部18b、19b的多个部分相互滑动接触，所以其滑动稳定，可确实地防止轴线的倾斜。因此，安装于该膜片15的提动阀22也不会倾斜和横向偏移，可确实地仅沿轴线方向移动以开闭阀座8。为此，其开闭动作可稳定而且正确地进行，可提高调压精度，另外，不会因单侧接触产生偏磨损，使用寿命长。
另外，由形成于上述套筒19内面的台阶部19c规定活塞18的最大前进位置，所以即使在二级侧流体压力急剧下降、成为无加压状态或真空状态的场合，也可确实地避免上述膜片15和活塞18与阀座8或其它构件冲突而损伤、产生粉尘的问题。
图3示出本发明的第2实施例，该第2实施例的调压装置1B与上述第1实施例的调压装置1A的不同点在于，作为复位弹簧，除了螺旋弹簧构成的上述第1复位弹簧28以外，还设有板簧构成的第2复位弹簧36。
上述板簧形成为圆环状，在其中心孔36a内嵌合固定活塞18的前端部，并将其外周部接合在隔板12的内周面，从而在上述膜片15背面的靠近不妨碍该膜片15正常变形的位置进行安装。
该第2复位弹簧36同时具有以下功能：与上述第1复位弹簧28协同动作，朝复位方向对活塞18施加弹性力；当由流体压力强有力地推压膜片15时，通过从背面侧支承该膜片15，防止过度变形。
在设置这样的板簧式第2复位弹簧36的场合，也可省略螺旋弹簧构成的上述第1复位弹簧28。
上述以外的构成与第1实施例的调压装置1A实质上相同，在主要的同一构成部分使用与第1实施例相同的符号，省略其说明。
图4示出本发明的第3实施例的主要部分，该第3实施例在上述各实施例的提动阀22设置流量限制部。即，在上述提动阀22的呈圆锥面状的密封面22a的靠中心(内侧)部分，即嵌合在阀座孔9内的部分，形成母线以大坡度倾斜的流量限制部22b。
在采用该流量限制部22b的场合，当开放提动阀22时，由上述流量限制部22b缓缓开放阀座孔9，所以可防止压力流体急速地流入压力室7，当关闭提动阀22时，由上述流量限制部22b缓缓关闭阀座孔9内，可防止急速隔断压力流体。结果，不仅可防止伴随提动阀22的开闭产生的急剧压力变化，而且可防止流量的急剧变化导致的灰尘卷入或紊流的产生导致的流动不均匀化等。
上述那样的流量限制部也可设置在阀座8的二级侧。即，如图4所示，在位于阀杆21基端侧的压力室7内的部分设置呈圆锥面状的流量限制部38，当提动阀22以最大限度开放时由该流量限制部38缩小板11的中心孔11a的开口面积。
通过这样地在阀座8的二级侧设置流量限制部38，可限制提动阀22在最大开放时的流量，更有效地防止急剧的压力变化。即，当二级侧的流体压力大幅度下降时，上述提动阀22最大限度地开放，供给最大流量，此时易于产生流量的急剧变化导致的粉尘卷入或紊流的发生导致的流动不均匀化，但通过由上述流量限制部38缩小中心孔11a的开口面积，可限制流量，所以压力可平稳地上升。
上述流量限制部38可与提动阀22的流量限制部22b并用，也可代替该流量限制部22b。
这样按照本发明，由套筒对安装于膜片的活塞进行导向，所以，该膜片仅在轴线方向上确实而且稳定地移动，其轴线不倾斜也不横向偏移，结果，可防止提动阀的倾斜和横向偏移，其开闭动作稳定，不仅调压装置的调压精度提高，而且可防止提动阀的单侧接触形成的偏磨损，提高其寿命。
Claims (9)
1.一种调压装置，其特征在于具有：用于导入压力流体的输入孔和用于输出调压后的压力流体的输出孔，设于连接上述两孔的流路中的阀座，设于上述阀座的二级侧并可沿接近和离开该阀座的方向自由变位的膜片，连接于上述膜片的背面侧中央部并与该膜片一起沿轴线方向变位的活塞，从上述活塞的前端部朝膜片前方延伸出并贯通上述阀座的阀座孔进行延伸的阀杆，设于上述阀杆的前端部并由膜片的变位从一级侧开闭上述阀座孔的提动阀，可自由滑动地内装上述活塞并对该活塞的轴线方向移动进行导向的套筒，以及包含对上述活塞朝提动阀的开阀方向施加弹性力的调压弹簧、朝闭阀方向施加弹性力的复位弹簧和用于调节上述调压弹簧弹性力的调节装置的压力设定机构。
2.如权利要求1所述的调压装置，其特征在于：上述活塞和套筒分别具有小直径的前端部和大直径的后端部，在这些前端部和后端部相互滑动接触，在上述套筒的内面形成台阶部，该台阶部作为当活塞前进到最大限度时上述后端部接触的止档。
3.如权利要求2所述的调压装置，其特征在于：该调压装置具有本体和由螺母形紧固环可自由装拆地接合于该本体的外罩，在上述本体设有上述输入孔和输出孔，在外罩设有上述套筒、活塞、膜片及压力设定机构，在这些本体与外罩之间以密封状态紧固上述膜片的外周部分，并设置具有中心孔和围绕该中心孔的凹部的板，在该板的上述凹部与本体之间以紧固状态安装阀座。
4.如权利要求3所述的调压装置，其特征在于：为了从两侧紧固上述膜片的外周部分，以形成于上述本体和外罩的环状紧固部中的一方作为平面，将另一方形成为凸缘。
5.如权利要求3所述的调压装置，其特征在于：上述紧固环具有可自由回转地接合于上述外罩前端外周的朝外凸缘的接合部和螺旋接合于本体外周阳螺纹部的阴螺纹部，在上述接合部与外罩凸缘之间设置滑动导向装置。
6.如权利要求1所述的调压装置，其特征在于：上述复位弹簧包含螺旋弹簧构成的第1复位弹簧和由板簧构成的第2复位弹簧中的任何一方。
7.如权利要求6所述的调压装置，其特征在于：上述复位弹簧至少包含由螺旋弹簧构成的第1复位弹簧，该第1复位弹簧在上述套筒内配置于该套筒的内周面与活塞的外周面间，该第1复位弹簧的一端接合在上述活塞的大直径后端部，另一端接合在套筒的小直径前端部。
8.如权利要求6所述的调压装置，其特征在于：上述复位弹簧至少包含由板簧构成的第2复位弹簧，该第2复位弹簧形成为圆环状，其中央部接合在上述活塞，外周部接合在本体或外罩，从而在上述膜片背面的接近不阻碍该膜片变形的位置安装。
9.如权利要求1所述的调压装置，其特征在于：上述提动阀的密封面呈圆锥面状，在该圆锥面靠中心部的嵌合于上述阀座孔内的部分，具有大母线倾斜度的流量限制部。
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