CN212536667U - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

一种流量控制阀(10)，包括将与针型阀芯(16)抵接的滑动轴(48)作为输出轴的线性促动器(18)，流量控制阀设有对针型阀芯向从控制通路(24b)拔出的方向施力的弹簧(40)，针型阀芯克服弹簧的作用力，通过线性促动器的驱动力经由滑动轴向插入控制通路的方向移动，在针型阀芯的顶端部形成有第一锥形面(16a)且在第一锥形面的基端侧形成有第二锥形面(16b)，第二锥形面的倾斜角比第一锥形面的倾斜角大，第二锥形面与形成在连通路(24)的锥形面(24c)面接触从而限制针型阀芯的插入深度。

Description

流量控制阀

技术领域

本实用新型涉及流量控制阀，尤其是具有细头形状的针型阀芯的流量控制阀。

背景技术

以往，已知有流量控制阀，该流量控制阀通过使细头形状的阀芯接近、远离阀主体的阀座从而变更流路面积来控制流量。例如，在日本特开2008-032215号公报中，记载了具有螺纹传送机构，并且伴随着转子的旋转使具有圆锥阀部的阀芯与阀片部接近或远离的电动阀。

当这样的细头形状的阀芯以规定的按压力与阀座接触时，阀芯有可能陷入阀主体并锁定。另外，为了使陷入的阀芯远离阀座，需要以大的驱动力将阀芯向远离阀座的方向驱动

在日本特开2006-125751号公报中记载了电动式控制阀，该电动式控制阀通过使具有针型阀部的流量控制阀芯在阀升降方向移动来增减阀端口的有效开口面积，从而进行流量控制。该电动控制阀设置有使阀端口全闭切断的球形阀，有助于防止阀芯的卡住(陷入)。

实用新型内容

本实用新型是鉴于上述情况而制作的，其目在于提供一种不使用球形阀等特别的部件，而能够以简单的结构来有效地防止针型阀芯的陷入的流量控制阀。

本实用新型的一个实施方式的流量控制阀具有：阀壳体，该阀壳体的内部设有使输入端口与输出端口相互连接的连通路；针型阀芯，该针型阀芯的顶端部插入作为连通路的一部分的控制通路，并且该针型阀芯能够控制连通路的有效流路面积；以及线性促动器，该线性促动器将与针型阀芯抵接的滑动轴作为输出轴。并且，该流量控制阀设有对针型阀芯向从控制通路拔出的方向施力的弹簧，针型阀芯克服弹簧的作用力，通过线性促动器的驱动力经由滑动轴向插入控制通路的方向移动，在针型阀芯的顶端部形成有第一锥形面且在第一锥形面的基端侧形成有第二锥形面，第二锥形面的倾斜角比第一锥形面的倾斜角大，第二锥形面与形成在连通路的锥形面面接触，从而限制针型阀芯的插入深度。

根据本实用新型的流量控制阀，由于在针型阀芯形成的第二锥形面与在连通路形成的锥形面以较大的倾斜角彼此面接触，所以能够可靠地防止针型阀芯陷入连通路。

根据结合附图的以下的优选实施方式的说明，能够使上述目的、特征和优点更明确。

附图说明

图1是本实用新型实施方式的流量控制阀的主视图。

图2是图1所示的流量控制阀的沿II-II线的剖视图。

图3是图2的A部的放大图。

图4是图1所示的流量控制阀处于不同的动作状态时与图2对应的图。

图5是图1所示的流量控制阀处于另一个不同的动作状态时与图3对应的图。

具体实施方式

以下，对于本实用新型的流量控制阀，列举出优选的实施方式，并参照附图进行详细说明。

本实用新型的实施方法的流量控制阀10，例如，为了调整活塞速度，作为设在与流体压力缸的压力室连接的配管之间的调速器而被使用。这种调速器通常是不要求使流量为零的流量控制阀。

如图1和图2所示，流量控制阀10具有由第一躯体12与第二躯体14构成的阀壳体、针型阀芯16以及线性促动器18。

在第一躯体12的下方设有作为控制对象流体的入口的输入端口20，并且在第一躯体12的侧方设有作为控制对象流体的出口的输出端口22。在第一躯体12的内部设有将输入端口20与输出端口22相互连接的连通路。该连通路由第一通路部分24以及第二通路部分26构成，第一通路部分24形成为与输入端口20同轴状并且延伸到第一躯体12的上表面，第二通路部分26形成为与输出端口22同轴状。

如图3所示，第一通路部分24包括上方侧的大径孔部24a以及作为具有恒定内径的控制通路的下方侧的小径孔部24b。在大径孔部24a和小径孔部24b之间形成的阶梯部的靠近内径的部位，设置有与小径孔部24b相连的锥形面24c。第一通路部分24被针型阀芯16的顶端部插通。在第一躯体12的上表面设有环状凹部28，第一通路部分24在环状凹部28的底面开口。

第二躯体14配置在第一躯体12的上方，并且通过未图示的螺栓等方式与第一躯体12连结。在第二躯体14的下表面设有嵌入第一躯体12的环状凹部28的环状凸部30。

在第二躯体14的内部设置有向上方开口的第一收容孔34和向下方开口的第二收容孔36，在第一收容孔34与第二收容孔34之间夹着凸缘状的水平壁部32。在水平壁部32的中央设有供针型阀芯16插通的插通孔。在第一收容孔34的开口部安装有线性促动器18，在第二收容孔36安装有滚针轴承38。

针型阀芯16跨过第一躯体12与第二躯体14设置在阀外壳的内部，并且被滚针轴承38支承成能够在轴向上滑动。在针型阀芯16的顶端部形成有细头状的第一锥形面16a，在第一锥形面16a的基端侧形成有第二锥形面16b(参照图3)。

第二锥形面16b相对于针型阀芯16的轴线CL的倾斜角比第一锥形面16a相对于针型阀芯16的轴线CL的倾斜角大。第二锥形面16b的倾斜角优选设定为大于60度的值，第一通路部分24的锥形面24c的倾斜角也设定为与此相同的值。如果该倾斜角比60度小，则不能充分期望对针型阀芯16的陷入的抑制作用。另外，在要求使控制对象流体的流量为零的情况下，优选将该倾斜角设定为小于118度的值。

针型阀芯16的第一锥形面16a与第一通路部分24的小径孔部24b协作来控制连通路的有效流路面积。也就是说，针型阀芯16向下移动而形成第一锥形面16a的部分越被深插入到小径孔部24b中，则有效流路面积变得越小。通过针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c的接触来限制该插入深度(参照图3)。

在这里，插入深度D是指从第一通路部分24中的小径孔部24b与锥形面24c的边界到针型阀芯16的顶端为止，且沿着针型阀芯16的轴线CL的方向的距离(参照图5)。在本实施方式中，针型阀芯16中形成有第一锥形面16a的部分的轴向长度比小径孔部24b的轴向长度长，当针型阀芯16的顶端部超过小径孔部24b向输入端口20侧突出时，该突出部分的长度也包含在插入深度D中。

这样，针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c以较大的倾斜角彼此进行面接触，从而限制针型阀芯16的进一步插入，因此能够可靠地防止针型阀芯16陷入第一通路部分24。另外，由于面接触的接触压力比线接触的接触压力小，所以针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c的接触区域密封性低，形成了难以在该区域使流路完全切断的结构。

针型阀芯16的基端部16c突出到第二躯体14的第一收容孔34内，并在其上端形成有向外径侧突出的凸缘部16d。在凸缘部16d的下表面与第二躯体14的水平壁部32之间，配设有对针型阀芯16向上方施力的螺旋弹簧40。

在第二躯体14的环状凸部30的下表面经由环状凹槽安装有第一密封环42，第一密封环42与第一躯体12的环状凹部28的底面抵接。在第二躯体14的水平壁部32的下部内周经由凹槽安装有第二密封环44，第二密封环44与针型阀芯16的外周面抵接。通过第一密封环42和第二密封环44，第一躯体12内的流体从外部被可靠地密封。在连通路未完全切断的情况下，由于与被滚针轴承38支承的部位的截面积相当的面积差，针型阀芯16从连通路内的流体受到压力而被向上方施力。

线性促动器18包括步进电机46，并且经由固定在第一收容孔34的轴轴承50被安装到第二躯体14。步进电机46包括未图示的多个绕组线圈以及由永磁体构成的转子。

线性促动器18的输出轴即滑动轴48相对于转子被连结成不能够旋转且能够在轴向上移动。另外，滑动轴48在下方侧具有外螺纹部48a，该外螺纹部48a通过与设置在轴轴承50的内部的未图示的内螺纹部螺合从而被轴轴承50支承。因此，当转子旋转时，滑动轴48一边与转子一体地旋转一边沿轴向(上下方向)移动。

当向步进电机46的绕组线圈供给规定的脉冲功率时，转子以与该脉冲功率(脉冲宽幅、脉冲数)对应的推进力与位移量沿正方向或反方向旋转。与之相伴地，滑动轴48一边旋转一边向下方或上方移动规定量。滑动轴48的下端48b呈球面状，滑动轴48在其顶端以点接触状态与针型阀芯16的平坦的上端面抵接。

滑动轴48的上方部分与下方部分从步进电机的壳体突出。在第二躯体14的上表面安装有止动件52，该止动件52通过与滑动轴48的上端抵接来限制滑动轴48向上方移动的量。止动件52由コ形的板部件构成，通过螺栓54固定到第二躯体14。

本实用新型的实施方式的流量控制阀基本上是用以上的方式构成，以下，参照图2到图5对其作用进行说明。另外，如图4所示，将滑动轴48的上端与止动件52抵接的状态设为初始状态。

在该初始状态下，不向步进电机46的绕组线圈供电。此时，通过螺旋弹簧40的作用力与第一躯体12内的流体的压力使针型阀芯16移动到最上方的位置。针型阀芯16从第一通路部分24的小径孔部24b完全拔出，并且连通路的有效流路面积变为最大。因此，从输入端口20流入的流体变为最大的流量从输出端口22流出。

当从上述初始状态向步进电机46的绕组线圈供给规定的脉冲功率时，滑动轴48以与该脉冲功率对应的推进力和位移量向下方移动。然后，与滑动轴48抵接的针型阀芯16克服螺旋弹簧40的作用力以及第一躯体12内的流体的压力而被下压，形成第一锥形面16a的部分以规定长度插入小径孔部24b(参照图5)。由此，连通路的有效流路面积变窄，流量被节流。

当滑动轴48向下方移动时滑动轴48伴随有旋转运动，但针型阀芯16以点接触状态与滑动轴48抵接，从而抑制针型阀芯16的一同转动。通过这样对针型阀芯16的旋转进行抑制，提高了与针型阀芯16的外周面抵接的第二密封环44的耐久性。另外，针型阀芯16的不旋转也有助于防止针型阀芯16的陷入。

当向步进电机46的绕组线圈供给一定量以上的脉冲功率时，直到针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c抵接，形成第一锥形面16a的部分被最深地插入到小径孔部24b中。(参见图2和图3)。由此，连通路的有效流路面积变为最小，且流量变为最小。另外，针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c以较大的倾斜角彼此面接触，由此可靠地防止针型阀芯16陷入第一通路部分24。

当流量从节流的状态回到最大的流量时，向步进电机46的绕组线圈供给规定的脉冲功率。这样，滑动轴48以与该脉冲功率对应的推进力和位移量向上方移动。与此相伴地，针型阀芯16通过螺旋弹簧40的作用力与第一躯体12内的流体的压力而向上方移动。然后，直到滑动轴48的上端与止动件52抵接时，滑动轴48与针型阀芯16向上方的移动停止。即，返回初始状态。施加于滑动轴48的向上方的作用力被止动件52阻止，因此使施加于轴轴承50的负荷减轻，并提高轴轴承50的耐久性。

如上所述，在流量变为最小的状态下可靠地防止了针型阀芯16陷入第一通路部分24，因此，从该状态使针型阀芯16向上方移动所需的螺旋弹簧40的作用力可以较小。即，螺旋弹簧40的弹力能够尽可能小。

另外，螺旋弹簧40的作用力可以为小，因此用于克服该作用力而将针型阀芯16下压的所需的向步进电机46供给的供给功率能够尽可能小。此外，如果使用于将针型阀芯16下压的步进电机46的驱动力变小，则能够进一步可靠地防止针型阀芯16的陷入。

根据本实施方式的流量控制阀10，针型阀芯16的第二锥形面16b与第一通路部分24的锥形面24c以较大的倾斜角彼此面接触，因此能够可靠地防止针型阀芯16陷入第一通路部分24。

另外，设置有止动件52，该止动件52与滑动轴48抵接从而限制滑动轴48向上方的移动量，因此使施加于轴轴承50的负荷减轻，并提高轴轴承50的耐久性。

另外，由于针型阀芯16没有陷入，因此能够使螺旋弹簧40的弹力尽可能小，此外，也能够使用于克服该作用力而使针型阀芯16下压所需的步进电机46的供给功率尽可能小。

在本实施方式中，采用了使滑动轴48相对于转子被连结成不能够旋转且能够在轴向上移动并且与轴轴承50螺合的结构，但如果线性促动器18的输出轴在轴向上可以移动，则也可以是其他结构。当线性促动器的输出轴是不旋转但可沿轴向移动的结构时，与针型阀芯16抵接的该输出轴的顶端也可以不为球面状。

本实用新型的流量控制阀不限于上述实施方式，在不脱离本实用新型的主旨的范围内，当然能够采用各种结构。

Claims (7)

1.一种流量控制阀(10)，具有：

阀壳体，该阀壳体的内部设有使输入端口(20)与输出端口(22)相互连接的连通路(24、26)；针型阀芯(16)，该针型阀芯的顶端部插入作为所述连通路的一部分的控制通路(24b)，并且该针型阀芯能够控制所述连通路的有效流路面积；以及线性促动器(18)，该线性促动器将与所述针型阀芯抵接的滑动轴(48)作为输出轴，

其特征在于，

所述流量控制阀设有对所述针型阀芯向从所述控制通路拔出的方向施力的弹簧(40)，所述针型阀芯克服所述弹簧的作用力，通过所述线性促动器的驱动力经由所述滑动轴向插入所述控制通路的方向移动，在所述针型阀芯的顶端部形成有第一锥形面(16a)且在所述第一锥形面的基端侧形成有第二锥形面(16b)，所述第二锥形面的倾斜角比所述第一锥形面的倾斜角大，所述第二锥形面与形成在所述连通路的锥形面(24c)面接触，从而限制所述针型阀芯的插入深度。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

所述第二锥形面相对于所述针型阀芯的轴线的倾斜角大于60度。

3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，

所述第二锥形面相对于所述针型阀芯的轴线的倾斜角小于118度。

4.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

所述流量控制阀设有止动件(52)，该止动件限制使所述滑动轴向允许所述针型阀芯从所述控制通路拔出的方向移动时的所述滑动轴的移动量，并且该止动件与所述滑动轴的端部抵接。

5.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

所述线性促动器包括步进电机(46)，该步进电机具有由永磁体构成的转子。

6.根据权利要求5所述的流量控制阀，其特征在于，

所述滑动轴相对于所述转子被连结成不能够旋转且能够在轴向上移动，并且所述滑动轴与固定在所述阀壳体的轴轴承(50)螺合。

7.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，

所述滑动轴与所述针型阀芯以点接触的状态抵接。

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