CN2679441Y - 滑阀的结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种滑阀结构，可以消除用合成树脂形成滑阀的各构成部时产生的压力媒体的泄漏等问题，可以低成本制作，富有耐久性，容易实现阀柱的高速化。气缸(7)通过间隙配合的配合而插入外壳(5)的气缸孔(6)内，套管(33)通过外壳5的第一压力媒体流通口(11a)、与之对应连通的气缸的第二压力媒体流通口(11b)而插入。套管的小直径部(33a)通过间隙配合的配合插入第二压力媒体流通口内，扩大形状部(33b)与形成于第一压力媒体流通口上的阶梯部(35)结合。通过将配管端部(3a)拧入第一压力媒体流通口，将套管保持在安装位置，将该流通口的部分密封，而且还可以获得将气缸相对于外壳止转的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及以加压空气等作为压力媒体来完成其切换动作的滑阀，特别涉及适于利用合成树脂形成该滑阀的各构成部的滑阀的结构。
背景技术
对于利用合成树脂形成滑阀的构成部的滑阀，具备用注塑成形的塑料构成的外壳的结构是公知的(例如参照专利文献1)。此外，还提出了包含利用树脂制部件构成的滑阀的阀结构的各种方案(例如参照专利文献2～6)。
专利文献1：日本特开平11-223267号公报
专利文献2：日本特开平11-201304号公报
专利文献3：日本特开平9-229214号公报
专利文献4：日本特开平8-233132号公报
专利文献5：日本特开2000-178447号公报
专利文献6：日本特开2001-41331号公报
如上所述，如果利用合成树脂形成滑阀的各构成部，则与使用金属相比，由于滑阀的轻量化，可以降低所使用的使该滑阀往复运动的加压空气等的控制压，可以使滑阀的切换动作变得轻快并且高速，还可以节约驱动能量，所以是很理想的。此外，滑阀的主要构成部由阀柱、将其容纳到阀柱孔内而使之往复运动的气缸、及将该气缸插入到气缸孔内的外壳构成，阀柱和气缸是用金属形成的情况下，最好是能够将它们之间的余隙的精度保持在几个微米左右，但是，存在着在动作当中异物混入该余隙中，产生所谓的异物的咬入，将阀柱锁定的问题。对于这一点，如果阀柱和气缸都是用合成树脂形成，则其余隙对于合成树脂的精度而言，增大到40微米左右，所以可以降低上述的咬入现象。进而，在利用金属形成阀柱及对该阀柱进行引导的气缸的情况下，为了将滑动部分密封而使用由橡胶等构成的O型密封圈，此外，为了使滑动性良好，一般涂敷润滑脂，但由于该润滑脂会混入排放出来的空气等压力媒体中，所以会成为问题。例如，当利用该滑阀的切换动作所驱动的对象是对半导体处理液进行控制的波纹管泵的情况下，被润滑脂污染的压力媒体作为所谓的油雾会影响到半导体处理液的纯度。特别是在将装置在净化间内构成的情况下，存在着混入排放空气内的油雾会造成装置内的污染的问题。
此外，作为滑阀的构成材料使用陶瓷，从其耐久性优异、可以获得高精度的角度出发是很理想的，但存在着材料成本高的问题，并且耐冲击力差，在运输和维修方面存在问题。进而，由于陶瓷比塑料重，用陶瓷制的滑阀难以适应高速动作。进而，由于陶瓷硬度高，在阀柱的动作行程末端接触的端板的磨损增大，存在着行程末端位置的误差大，动作不稳定的问题。
另一方面，在利用合成树脂形成滑阀的各构成部的所谓的全树脂构成的情况下，可以解决上述问题，但在这种情况下，会产生下面所述的新的问题。即，在把气缸插入固定到外壳的气缸孔内的情况下，通常通过压入进行。但是，当把合成树脂制的气缸压入时，由于变形增大，气缸的内径、即阀柱孔的内径的变形增大，所以，有可能妨碍在其中往复运动的阀柱的顺滑的移动。或者，在利用线膨胀系数不同的合成树脂形成这些构成部的情况下，由于温度的影响，会发生在相互配合的部分产生变形等问题。但是，当为了避免上述问题，例如采用由间隙配合将气缸嵌入气缸孔内的结构的情况下，需要额外的止动件，以便使该气缸不会相对于外壳旋转，而且更成为问题的是，压力媒体会通过在外壳及气缸上设置的压力媒体流通口，向外壳和气缸之间的间隙的泄漏很大，这将导致滑阀的误动作，不能获得动作的稳定性。
发明内容
本实用新型是鉴于上述现有的各种问题提出来的，其目的是提供一种滑阀的结构，即使在利用合成树脂形成滑阀的各构成部的情况下，也可以消除上述问题，滑阀能够高速动作，而且能够以低成本保持稳定的动作，富有耐久性，并且组装容易。
为了到达上述目的，本实用新型提出了一种滑阀的结构，该滑阀具备：外壳，在内部具有沿长度轴线的气缸孔，并且具有第一压力媒体流通口，该第一压力媒体流通口使与该气缸孔连通的加压空气等压力媒体流通且通过将配管端部拧入来安装；气缸，沿其长度方向插入前述外壳的气缸孔内，且内部具有沿长度轴线的阀柱孔，并且具备多个第二压力媒体流通口，该第二压力媒体流通口与该阀柱孔连通，且在该气缸孔内的插入位置分别与该外壳的压力媒体流通口连通的状态下，分别对应地与压力媒体的流通路径协同动作地形成；阀柱，沿其长度轴线可自由往复地插入前述气缸的阀柱孔；及控制压给予机构，选择性地给予该阀柱的端部以控制压，而使该阀柱在该阀柱孔内往复动作；其特征在于，在所述滑阀中，具备：阶梯部，在前述外壳的第一压力媒体流通口的内周部形成；及套管，具有小直径部、扩大形状部、及在内部形成通孔，该小直径部具有可自由插入配合到前述气缸的第二压力媒体流通口的内周面上的外周面，该扩大形状部与该小直径部连接，而且具有能够插入到前述外壳的第一压力媒体流通口内的外径尺寸、并具有比前述小直径部扩大的直径尺寸；将前述套管插到与前述外壳的第一压力媒体流通口及与该第一压力媒体流通孔对应的前述气缸的第二压力媒体流通口内，将该套管的小直径部配合到该气缸的第二压力媒体流通口上，而且使该套管的扩大形状部与该外壳的第一压力媒体流通口的阶梯部结合，进一步将配管端部拧入该第一压力媒体流通口，由此，该套管将前述第一及第二流通口的流通路径密封，而且阻止该气缸相对于该外壳的相对旋转。
根据上述本实用新型的结构，设置插入外壳和气缸的压力媒体的流通口内的套管，在组装时首先将该套管插入所述压力媒体流通口内，然后通过将配管拧入安装到该压力媒体流通口内，通过利用该配管端部将套管保持在其插入位置，将该流通口的流通路径密封，而且还可以阻止气缸相对于外壳的相对旋转。这样，通过中间插入压力媒体流通口配置套管，实质上可以防止从气缸和外壳之间的间隙泄漏压力媒体，而且同时还可以防止气缸的旋转，通过单一套管的配置，可以完成这两种功能。
进而，在本实用新型中，提出来一种滑阀的结构，其中，插入前述外壳的气缸孔内的气缸，利用间隙配合相对于该气缸孔配合，前述套管的小直径部通过间隙配合相对于前述气缸对应的第二压力媒体流通口配合。
根据上述本实用新型的另一种结构，代替将气缸压入固定到气缸孔内，而可以利用间隙配合组装到外壳上，利用前述套管实质上防止压力媒体从该气缸和外壳之间的间隙的泄漏。此外，即使套管通过间隙配合将其小直径部插入气缸的第二个压力媒体流通口，也可以获得足够的密封效果。这是因为，如上所述，在将气缸和外壳制成间隙配合的结构的情况下，通过第一及第二个流通口的压力媒体直接侵入气缸与外壳的交界区域的间隙而泄漏的危险性最高，但由于套管以通过该第一及第二个压力媒体流通口而将该交界区域封闭的方式插入，所以，可以积极地防止这种直接的泄漏。此外，由于套管的扩大部处于与设置在第一压力媒体流通口上的阶梯部配合的状态，所以，在该处也获得密封的效果，从而可以防止通过该套管的周围向配管侧的泄漏。从而，通过这种套管的配置结构，可以充分防止成为问题的压力媒体的泄漏，而且气缸向外壳上的安装可以不采用压入固定的方法的，而且套管本身也可以自由卸下的插入，所以除发挥密封的效果之外，还有可以达到整个装置的组装作业很容易进行的优点。
进而，在本实用新型中，提出了一种滑阀的结构方案，其中，前述外壳、气缸、阀柱和套管由合成树脂形成，特别是前述气缸、阀柱和套管由PEEK树脂(聚醚醚酮树脂)形成。
如上所述，在根据本实用新型的滑阀中，由于利用合成树脂形成个构成部也不采用将气缸压入到外壳中方法，所以，可以消除在使用合成树脂时出现的问题，作为合成树脂，提出了以目前作为超级工程塑料十分引人注目的PEEK树脂(聚醚醚酮树脂)为最优选的材料的方案，特别是将其用于气缸、外壳及套管的构成部件。PEEK树脂成本低，重量轻，并且具有耐磨性强的特性，可以实现滑阀的高速化及及高寿命化。此外，在这种情况下，作为外壳的材质，如果使用远比上述PEEK树脂廉价的树脂，例如PP树脂(聚丙稀树脂)，则可以进一步降低整个滑阀的成本。PP树脂与PEEK树脂相比较，线膨胀系数大，所以热变形大，但由于外壳与气缸直径采用间隙配合的配合结构，所以，外壳的这种热变形被该间隙部分吸收，所以具有变形等不会对内部的气缸造成恶劣影响的效果。
附图说明
图1是将根据本实用新型的滑阀用于双联往复运动波纹管泵的动作切换用的泵系统的概要图。
图2是根据本实用新型的滑阀的纵剖面图。
图3是沿图2的3-3线的横剖面图。
图4是沿图3的4-4线的部分剖面图。
图5是图2所示的套管的安装部分的局部放大图。
符号说明
1 滑阀
2 联往复运动波纹管泵(bellows bump)
5 外壳
7 气缸(cylinder)
9 阀柱
33、34 套管(socket)
33a、34a 小直径部
33b、34b 扩大形状部
35 阶梯部
具体实施方式
下面，参照附图说明本实用新型的实施方式。在图1所示的泵系统中，1是根据本实用新型的滑阀，2是由该滑阀控制的双联往复运动波纹管泵，3、4是对该滑阀1和波纹管泵2进行连接的各一对加压空气等压力媒体供应配管及控制压的导通配管。
滑阀1具有外壳5、插入在外壳内部形成的气缸孔6内的气缸7、在该气缸7内部形成的阀柱孔8内可自由往复运动地插入的阀柱9、以及将气缸7的两端部封闭的盖10，一对压力媒体供应配管3的一个端部3a分别连接到盖滑阀1的压力媒体流通口11上，一对控制压的导通配管4的一个端部4a分别经由盖10，以选择性赋予阀柱9控制压的方式连接到各个端板上。12是压力媒体排出用流通口。13是将压力媒体导入滑阀的压力媒体导入用流通口，在图中用虚线表示。该流通口13经由配管3连接到图中未示出的压缩机等压力媒体供应源上。该配管3的一个端部3a(图3、4)拧入而安装到该流通口13上。
双联往复运动波纹管泵2具备泵头15、泵壳体17和切换机构18。泵壳体17配置在泵头15左右，且内部容纳各波纹管16。该切换机构18安装在各壳体17上，且与构成压力媒体供应配管3及控制压赋予机构的控制压导通管4的各个另外的端部3b、4b连接，响应滑阀1的切换动作而对一对波纹管16的动作进行切换。
各切换机构18具有气缸19和活塞20。活塞20具有使压力媒体流通的流通孔20a和使控制压导通的横孔20b，而且，伸出到压力媒体动作室21内，位于与对应的波纹管16的端板16a成接触状态的位置处。上述流通孔20a与对应的动作室21连通。横孔20b，活塞20在图中的左侧的活塞位置处，与对应的控制压导通配管4连通，当偏移到右侧的活塞位置所示的位置时，隔断与对应的控制压导通配管4的连通。控制压是通过将压力媒体的一部分向控制压导通配管4分支而获得。
从设于泵头15上的吸入口23经由单向阀24，将半导体处理液等的泵进给流体随着波纹管16的往复运动供应给形成在波纹管16内部的一对泵室22内，而且，经由单向阀26从泵室22送出到设于泵头15上的排出口25。两个波纹管16借助可自由滑动地贯通泵头15的连动轴27，连动地往复运动。
在图1所示的泵系统中，借助从一对控制压导通配管4向滑阀1选择性供应的控制压，滑阀1的阀柱9沿气缸7的长度轴线选择性地移动，借此，一对压力媒体流通口11选择性地与压力媒体导入用流通口13连通，经由对应的一个压力媒体供应配管3及对应的切换机构18，将压力媒体供应给一个压力媒体动作室21，借此，对应的波纹管16被压缩，其内部的泵室22内的泵进给流体由排出口25排出。与该动作连动，由吸入口23将泵进给流体送入另一个泵室22内。
这样，由上述一对波纹管16的往复运动引起的泵的动作借助滑阀1的切换动作连续地完成。
在图2中，更详细地描述根据本实用新型的滑阀1的结构，沿长度轴线X-X插入外壳5的气缸孔6内的气缸，在图示的插入位置，以气缸的一端与延伸到气缸孔6内侧的环状挡块31接触的状态来规定其位置。在这种状态下，将盖10a拧入并固定到外壳5上，借助环状间隔件32将气缸7的另一端封闭。另一个盖10b同样地拧入固定到外壳5上，由此借助环状的间隔件32将气缸7的一端封闭。阀柱9与气缸7一起容纳到外壳5内之后，将左右的盖10a、10b封闭。
图1所示的压力媒体流通口11，如图2所示由贯通形成在外壳5上且具有螺纹部的圆形的第一压力媒体流通口11a、及贯通形成在气缸7的侧部上的小直径的圆形的第二压力媒体流通口11b构成。图1所示的压力媒体排出用的流通口12也如图2所示，由贯通形成在外壳5上且具有螺纹部的圆形的第一排出用的第一压力媒体流通口12a、及贯通形成在气缸7的侧部上的小直径的第二压力媒体流通口12b构成。此外，图1所示的压力媒体导入用的流通口13如图3及图4所示，由在贯通形成在外壳5上且具有螺纹部的压力媒体导入用的圆形的第一压力媒体流通口13a、及贯通形成在气缸7的侧部上的椭圆状或长圆形的第二压力媒体流通口13b构成。这些所有的流通口意味着本实用新型中的压力媒体流通口。
在组装过程中，在将气缸7插入到外壳5内的状态下，通过使之绕轴线X-X调整旋转，使外壳5的第一压力媒体流通口11a、12a、13a与气缸7的第二压力媒体11b、12b、13b对应协同动作，成为构成压力媒体的流通路径的连通状态。在这种状态下，套管33、34分别插入压力媒体供应用流通口11a、11b及压力媒体导入用流通口13a、13b。
套管33、34由小直径部33a、34a和圆形的扩大形状部33b、34b构成。小直径部33a、34a具有可自由插入配合到气缸7的第二压力媒体流通口11b、13b的内周面上外周面。扩大形状部33b、34b与该小直径部33a、34a成一整体连接，而且具有能够插入到外壳5的第1压力媒体流通口11a、13a上的外径尺寸，具有比小直径部33a、34a扩大的直径尺寸。
套管33的小直径部33a具有与所对应的气缸7的第二压力媒体流通口11b对应的圆形的外径，另一方面，套管34的小直径部34b如图3及4所示，具有与气缸7的第二压力媒体流通口13b对应的椭圆形或长圆形的外径。
在外壳5的第一压力媒体流通口11a、13a的内周部上，在其内端位置，即在与气缸7的第二压力媒体流通口11b、13b邻接的部位，分别形成圆环状的阶梯部35。当插入套管时，套管33、34的扩大形状部33b、34b与对应的阶梯部35结合。同时，在套管33、34这样插入的状态下，通过从外侧将配管3的端部3a拧入固定到第一压力媒体流通口11a、13a中，该端部3a的环状端面36与套管33、34的扩大形状部33b、34b的环状端面37接触，将该套管33、34可靠地保持在其插入位置。借此，由于套管33、34被置于不在对应的压力媒体流通口内移动的状态，所以，防止压力媒体的泄漏，由流通口11a、11b、13a、13b形成的压力媒体的流通路径成为被充分密封的状态。特别是，由于利用保持在插入位置的套管的扩大形状部与阶梯部的结合部分获得密封的效果，所以不存在由套管的周围向配管侧泄漏的危险性。
最令人担心的压力媒体的泄漏是从外壳5与气缸7的交界区域的间隙38的泄漏，由于该间隙38的部分被套管33、34隔断，所以可以避免压力媒体直接流向该间隙38。在经由与套管33、34的小直径部33a、34a对应的气缸的第二压力媒体流通口11b、13b之间到达间隙38的情况下，至该间隙38的泄漏的可能性受到制约。但是，由于避免了从压力媒体流通路径来直接流入，所以，即使有这种泄漏，从滑阀的动作上看，也可以充分地抑制在允许的范围内。
从而，插入外壳5的气缸孔6内的气缸7，可以不相对于该气缸孔6压入固定，而利用间隙配合的配合结构，此外，可以采用利用间隙配合将套管33、34的小直径部33a、34a配合到对应的第二压力媒体流通口11b、13b内的结构。
此外，如上所述，在采用间隙配合的配合结构的情况下，气缸7相对于外壳5绕图1所示的轴线X-X的旋转被套管33、34阻止。这是因为，由于采用该套管33、34的小直径部33a、34a配合到对应的第二压力媒体流通口11b、13b的内周面上的结构，获得气缸7的止转效果。即，套管33、34完成防止压力媒体泄漏即气缸的止转的双重功能。
如图5所示，在外壳5的第一压力媒体流通口11a的内周，形成安装于其上的配管端部3a和被拧入的阴螺纹部39。配管端部3a采用一般的配管用接头。
在图2中，在压力媒体排出用的第一及第二压媒体流通口12a、12b中不插入套管，而是安装配管端部3a。由于该流通口12a、12b是排出用的，所以在该处的压力媒体的泄漏对滑阀的动作没有影响。但是，当然也可以将套管插入到该流通口12a、12b内。
阀柱9是通过将和气缸孔8滑动接触的封闭部9a与形成压力媒体连通用环状槽的连通部9b交替地连接的结构，它们本身与通常的阀柱结构没有差异。由于使压力媒体导入用的流通口13的沿轴线X-X方向的宽度，与阀柱9的封闭部9a的宽度相对应，所以在本实施方式中，流通口13的形状如图所示是椭圆形或者长圆形。
关于本实用新型的滑阀1的各构成部的使用材料，外壳5、气缸7、阀柱9及套管33、34全部可以用合成树脂形成。特别是，气缸7、阀柱9及套管33、34优选用PEEK树脂(聚醚醚酮树脂)形成。PEEK树脂成本低、重量轻，并且具有耐磨损很强的特性，可以实现阀柱的高速及长寿命。另外，除PEEK树脂之外，与之类似，例如也可以采用PPS树脂(聚苯硫醚树脂)等其它合成树脂。进而，该滑阀的其它构成部，例如间隔件32等的构成部，也可以采用PEEK树脂或与之类似的合成树脂。另一方面，作为外壳5的材质，可以采用PP树脂(聚丙烯树脂)等价格低廉的合成树脂。即使与内部的气缸7使用的树脂的线膨胀系数不同而使外壳5发生热变形，由于该变形被间隙配合的间隙部分吸收，所以变形等的影响不会波及气缸7。从而，维持在气缸7内部往复运动的阀柱的精度，可以积极地防止阀柱锁定等动作不良的发生。
在本实用新型的滑阀1的组装过程中，如上所述，可以通过间隙配合将气缸7插入到外壳5的气缸孔6内，此外，套管33、34也采用可自由拆装地插入到对应的压力媒体流通口11、13内的结构，所以，在可以极其容易地完成组装作业的同时，由于不采用压入固定方法，所以不存在引起构成部件的变形的危险性。
上面，说明了本实用新型的滑阀的实施方式，但本实用新型并不局限于这种结构。例如，在该实施方式中，列举了在套管33、34上设置小直径部33a、34a及扩大形状部33b、34b，另一方面，在第一压力媒体流通口11a、13a上设置与扩大形状部33b、34b结合的阶梯部35的结构，但可以将套管的外形制成直径变化的锥形，另一方面，例如可以将形成在对应压力媒体流通口上的阶梯部制成与之对应的锥形。也就是说，阶梯部并不局限于在实施方式中所示的方形阶梯部结构，也包括锥形等其它形状。
发明的效果
如上所述，在本实用新型中，由于设置通过外壳和气缸的压力媒体流通口插入的套管，在将其插入的状态下，利用拧入该流通口的配管端部保持在插入位置而将该流通口的流通路径密封，而且阻止气缸相对于外壳的相对旋转，所以，可以同时完成防止压力媒体泄漏和气缸的止转的两种功能，借此，无需采用将气缸压入固定到气缸孔内的安装方法，可以很容易地利用合成树脂形成滑阀的各构成部。此外，借助这种结构，可以达到滑阀的制造的低成本和高寿命，进而，可以到达高速化，获得各种效果。
Claims (3)
1、一种滑阀的结构，该滑阀具备：
外壳，在内部具有沿长度轴线的气缸孔，并且具有第一压力媒体流通口，该第一压力媒体流通口使与该气缸孔连通的加压空气等压力媒体流通且通过将配管端部拧入来安装；
气缸，沿其长度方向插入前述外壳的气缸孔内，且内部具有沿长度轴线的阀柱孔，并且具备多个第二压力媒体流通口，该第二压力媒体流通口与该阀柱孔连通，且在该气缸孔内的插入位置分别与该外壳的压力媒体流通口连通的状态下，分别对应地与压力媒体的流通路径协同动作地形成；
阀柱，沿其长度轴线可自由往复地插入前述气缸的阀柱孔；及
控制压给予机构，选择性地给予该阀柱的端部以控制压，而使该阀柱在该阀柱孔内往复动作；
其特征在于，在所述滑阀中，具备：
阶梯部，在前述外壳的第一压力媒体流通口的内周部形成；及
套管，具有小直径部、扩大形状部、及在内部形成通孔，该小直径部具有可自由插入配合到前述气缸的第二压力媒体流通口的内周面上的外周面，该扩大形状部与该小直径部连接，而且具有能够插入到前述外壳的第一压力媒体流通口内的外径尺寸、并具有比前述小直径部扩大的直径尺寸；
将前述套管插到与前述外壳的第一压力媒体流通口及与该第一压力媒体流通孔对应的前述气缸的第二压力媒体流通口内，将该套管的小直径部配合到该气缸的第二压力媒体流通口上，而且使该套管的扩大形状部与该外壳的第一压力媒体流通口的阶梯部结合，进一步将配管端部拧入该第一压力媒体流通口，由此，该套管将前述第一及第二流通口的流通路径密封，而且阻止该气缸相对于该外壳的相对旋转。
2、如权利要求1所述的滑阀的结构，其中，插入前述外壳的气缸孔内的气缸，利用间隙配合相对于该气缸孔配合，前述套管的小直径部通过间隙配合相对于前述气缸对应的第二压力媒体流通口配合。
3、如权利要求1或2所述的滑阀的结构，其中，前述外壳、气缸、阀柱和套管由合成树脂形成，特别是前述气缸、阀柱和套管由PEEK树脂形成。
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