DE102023117772A1

DE102023117772A1 - Ventilvorrichtung

Info

Publication number: DE102023117772A1
Application number: DE102023117772.9A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Sekiguchi; Shoichi ISHIGUCHI
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2022-08-02
Filing date: 2023-07-05
Publication date: 2024-02-08
Also published as: CN117489793A; JP2024020688A

Abstract

Eine Ventilvorrichtung umfasst: ein Gehäuse (10), das einen stromaufwärts gelegenen Durchgang (12a) und einen stromabwärts gelegenen Durchgang (13a), durch die ein Fluid strömt, sowie eine Arbeitskammer (C) und eine Ventilsitzfläche (11d) definiert, die zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang und dem stromabwärts gelegenen Durchgang angeordnet ist; einen Ventilkörper (20), der in der Arbeitskammer hin- und herbewegt wird, um in Bezug auf die Ventilsitzfläche eingesetzt und gelöst zu werden; und eine Antriebseinheit (U), die eine Welle (40) aufweist, die mit dem Ventilkörper verbunden ist und den Ventilkörper antreibt. In der Ventilvorrichtung sind der stromaufwärts gelegene Durchgang (12a) und der stromabwärts gelegene Durchgang (13a) auf derselben Achse (L) angeordnet, und die Ventilsitzfläche (11d) ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Achse (L) geneigt ist, wobei die Achse (L) das Zentrum bildet.

Description

HINTERGRUND
Technischer Bereich
Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs für ein Fluid, insbesondere eine Ventilvorrichtung zum Öffnen und Schließen eines Durchgangs durch eine Hin- und Herbewegung, so dass ein Ventilkörper in Bezug auf einen in der Mitte des Durchgangs angeordneten Ventilsitz ein- und ausgekuppelt wird.
Beschreibung der verwandten Kunst
Als herkömmliche Ventilvorrichtung enthält ein elektromagnetisches Steuerventil oder ein elektromagnetisches Ventil: einen stromaufwärts gelegenen Durchgang, durch den ein Fluid einströmt; einen stromabwärts gelegenen Durchgang, durch den das Fluid ausströmt; einen gekrümmten Durchgang in einer U-Form oder einer Kurbelform, der den stromaufwärts gelegenen Durchgang und den stromabwärts gelegenen Durchgang verbindet; eine Ventilsitzfläche, die senkrecht zu einem Durchgang in der Mitte des gekrümmten Durchgangs ausgebildet ist; einen Ventilkörper, der sich hin- und herbewegt, um sich in Bezug auf die Ventilsitzfläche zu setzen und zu lösen; und ein elektromagnetisches Steuerventil oder ein elektromagnetisches Ventil, das ein Solenoid enthält, das den Ventilkörper antreibt, usw., ist bekannt (siehe z.B. die Patentschriften 1 bis 3).
Im elektromagnetischen Steuerventil oder im elektromagnetischen Ventil stößt das vom stromaufwärts gelegenen Durchgang einströmende Fluid frontal mit dem Ventilkörper im gekrümmten Durchgang zusammen und fließt dann durch den Umfang des Ventilkörpers, um den Ventilkörper zu umgehen und zum stromabwärts gelegenen Durchgang zu fließen. Durch die Kollision des Strömungskörpers mit dem Ventilkörper steigt der Druckverlust der Flüssigkeit. Da der stromaufwärts gelegene Durchgang und der stromabwärts gelegene Durchgang durch den gekrümmten Durchgang verbunden sind, ist der Durchgangswiderstand größer als bei einem geradlinigen Durchgang, was ebenfalls den Druckverlust der Flüssigkeit erhöht.
[Dokumente zum Stand der Technik]
[Patentdokumente]

[Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. S62-56679
[Patentdokument 2] Japanische Freigabe Nr. H03-172694
[Patentdokument 3] Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2002-250460

ZUSAMMENFASSUNG
[Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen]
Die Erfindung wurde in Anbetracht der oben genannten Probleme gemacht, und ein Ziel ist es, eine Ventilvorrichtung bereitzustellen, die einen Druckverlust des Fluids aufgrund einer Kollision des Fluids mit einem Ventilkörper reduziert und den Durchgangswiderstand reduziert.
[Mittel zur Lösung der Probleme]
Eine Ventilvorrichtung der Erfindung umfasst: ein Gehäuse, das einen stromaufwärtsseitigen Durchgang und einen stromabwärtsseitigen Durchgang definiert, durch die ein Fluid strömt, sowie eine Arbeitskammer und eine Ventilsitzfläche, die zwischen dem stromaufwärtsseitigen Durchgang und dem stromabwärtsseitigen Durchgang angeordnet ist; einen Ventilkörper, der in der Arbeitskammer hin- und herbewegt wird, um in Bezug auf die Ventilsitzfläche eingesetzt und gelöst zu werden; und eine Antriebseinheit, die eine mit dem Ventilkörper verbundene Welle aufweist und den Ventilkörper antreibt. Der stromaufwärts gelegene Durchgang und der stromabwärts gelegene Durchgang sind auf derselben Achse angeordnet, und die Ventilsitzfläche ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Achse geneigt ist, wobei die Achse als Zentrum dient.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der ein Profil auf einer Innenseite der Ventilsitzfläche oval und der Ventilkörper kreisförmig ist.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der ein ringförmiges Dichtungselement, das an der Ventilsitzfläche anliegen kann, am Ventilkörper montiert ist.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die Ventilsitzfläche an einem stromabwärts gelegenen Ende des stromaufwärts gelegenen Durchgangs ausgebildet ist und der Ventilkörper in einer Richtung geschlossen ist, die dem von dem stromaufwärts gelegenen Durchgang einströmenden Fluid Widerstand entgegensetzt.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die Antriebseinheit einen elektromagnetischen Aktuator umfasst, der eine Antriebskraft auf die Welle ausübt.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der der elektromagnetische Aktuator Folgendes umfasst: ein Befestigungselement; eine Spule zur Erregung; und einen mit der Welle verbundenen Beweger, der sich in eine Betriebsposition bewegt, indem er Strom an die Spule leitet, und in eine Ruheposition zurückkehrt, indem er keinen Strom an die Spule leitet.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die Ruhestellung einer Ventilöffnungsstellung entspricht, in der der Ventilkörper von der Ventilsitzfläche gelöst ist, und die Betriebsstellung einer Ventilschließstellung entspricht, in der der Ventilkörper auf der Ventilsitzfläche sitzt.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die Welle so angeordnet ist, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zu der Achse hin- und herbewegt, auf der der stromaufwärts gelegene Durchgang und der stromabwärts gelegene Durchgang angeordnet sind.
In der Ventilvorrichtung kann eine Konfiguration gewählt werden, bei der die Welle so angeordnet ist, dass sie in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche hin- und herbewegt wird.
[Erfinderische Effekte]
Die Ventilvorrichtung mit dieser Konfiguration verhindert, dass die Flüssigkeit frontal mit dem Ventilkörper zusammenstößt. Daher kann der Druckverlust des Fluids reduziert und der Durchgangswiderstand verringert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen einer Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform an einer Fläche aufgenommen wurde, die eine Achse, die durch die Mittelpunkte eines stromaufwärts gelegenen Seitenkanals und eines stromabwärts gelegenen Seitenkanals verläuft, und eine Achse einer mit einem Ventilkörper verbundenen Welle enthält.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Gehäuse zeigt, das in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
4 ist eine Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform an der Oberfläche einschließlich der Achse, die durch die Mittelpunkte des stromaufwärts gelegenen Durchgangs und des stromabwärts gelegenen Durchgangs verläuft, und der Achse der mit dem Ventilkörper verbundenen Welle aufgenommen wurde und einen geöffneten Zustand des Ventils veranschaulicht, in dem der Ventilkörper von einer Ventilsitzfläche gelöst ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform an der Oberfläche einschließlich der Achse, die durch die Mittelpunkte des stromaufwärts gelegenen Durchgangs und des stromabwärts gelegenen Durchgangs verläuft, und der Achse der mit dem Ventilkörper verbundenen Welle aufgenommen wurde und einen geschlossenen Zustand des Ventils veranschaulicht, in dem der Ventilkörper auf der Ventilsitzfläche sitzt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die an einer Fläche parallel zur Ventilsitzfläche in der Ventilvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche aufgenommen wurde.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen einer Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform an einer Oberfläche aufgenommen wurde, die eine Achse, die durch die Mittelpunkte eines stromaufwärts gelegenen Seitenkanals und eines stromabwärts gelegenen Seitenkanals verläuft, und eine Achse einer mit einem Ventilkörper verbundenen Welle einschließt.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Gehäuse zeigt, das in der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform enthalten ist.
10 ist eine Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform an der Oberfläche einschließlich der Achse, die durch die Mittelpunkte des stromaufwärts gelegenen Durchgangs und des stromabwärts gelegenen Durchgangs verläuft, und der Achse der mit dem Ventilkörper verbundenen Welle aufgenommen wurde und einen geöffneten Zustand des Ventils veranschaulicht, in dem der Ventilkörper von einer Ventilsitzfläche gelöst ist.
11 ist eine perspektivische Querschnittsansicht, die durch Abschneiden der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform an der Oberfläche einschließlich der Achse, die durch die Mittelpunkte des stromaufwärts gelegenen Durchgangs und des stromabwärts gelegenen Durchgangs verläuft, und der Achse der mit dem Ventilkörper verbundenen Welle aufgenommen wurde und einen geschlossenen Zustand des Ventils veranschaulicht, in dem der Ventilkörper auf der Ventilsitzfläche sitzt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die an einer Fläche parallel zur Ventilsitzfläche in der Ventilvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform bei Betrachtung in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche aufgenommen wurde.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung eignet sich zum Beispiel zum Einstellen des Durchflusses von Kühlwasser als Fluid in einem Kühlwasserkreislaufsystem eines Fahrzeugs usw.
Eine Ventilvorrichtung M1 gemäß der ersten Ausführungsform, wie sie in den 1 bis 5 dargestellt ist, umfasst ein Gehäuse 10, einen Ventilkörper 20, ein Dichtungselement 30 und eine am Gehäuse 10 befestigte Antriebseinheit U.
Die Antriebseinheit U besteht aus einer Welle 40 und einem elektromagnetischen Antrieb A.
Das Gehäuse 10 besteht aus einem Harzmaterial usw. und umfasst einen Körperteil 11, einen stromaufwärts gelegenen Rohrteil 12 mit einem Mittelpunkt auf einer Achse L und einen stromabwärts gelegenen Rohrteil 13 mit einem Mittelpunkt auf der Achse L.
Das Gehäuseteil 11, wie in 3 dargestellt, umfasst eine zylindrische Wand 11a mit einer Achse S senkrecht zur Achse L als Zentrum, ein Öffnungsteil 11b und ein Flanschteil 11c. Darüber hinaus sind im Inneren des Gehäuseteils 11 eine Ventilsitzfläche 11d, auf der der Ventilkörper 20 sitzen kann, und eine Arbeitskammer C definiert, in der sich der Ventilkörper 20 hin und her bewegt. Die zylindrische Wand 11a hat eine zylindrische Form mit der Achse S senkrecht zur Achse L als Mittelpunkt, und der stromaufwärts gelegene Rohrteil 12 und der stromabwärts gelegene Rohrteil 13 sind in radialer Richtung entlang der Achse L langgestreckt.
Der Öffnungsteil 11b ist ein Bereich, in dem die Arbeitskammer C zur Außenseite hin offen ist und durch die verbundene Antriebseinheit U blockiert wird.
Der Flanschteil 11c ist ein Bereich, an den die Antriebseinheit U geklebt und befestigt wird und der in einem im Wesentlichen rechteckigen Profil am Umfang des Öffnungsteils 11b geformt ist, und umfasst eine Ringnut 11c₁ , in die das Dichtungselement 30 eingepasst wird, und vier Innengewindebohrungen 11c₂ , in die die Befestigungsschrauben b eingeschraubt werden. Wie in den 4 und 5 ist die Ventilsitzfläche 11d als ebene Fläche mit der Achse L als Mittelpunkt ausgebildet, die in einem vorbestimmten Winkel θ in Bezug auf die Achse L geneigt ist. Darüber hinaus umgibt die Ventilsitzfläche 11d, wie in 3 gezeigt, den Umfang eines Öffnungsteils 12a₁ , das an einem stromabwärts gelegenen Ende des stromaufwärts gelegenen Durchgangs 12a offen ist. Der Öffnungsteil 12a₁ ist kreisförmig, wenn er aus der Richtung der Achse L betrachtet wird, hat aber, wie in 6 gezeigt, eine ovale Form, wenn er in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche 11d betrachtet wird. Daher ist die Ventilsitzfläche 11d so geformt, dass das Profil auf der Innenseite eine ovale Form aufweist.
Der stromaufwärts gelegene Rohrteil 12 ist ein Bereich, in dem ein Flüssigkeitszuführungsrohr eines anwendbaren Objekts angeschlossen ist, und definiert den stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a mit einem kreisförmigen Querschnitt mit der Achse L als Mittelpunkt.
Der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a ist auf der Achse L angeordnet, und sein stromabwärts gelegenes Ende steht mit dem Öffnungsteil 12a₁ in Verbindung, der auf derselben Fläche wie die Ventilsitzfläche 11d des Körperteils 11 offen ist.
Der stromabwärts gelegene Rohrteil 13 ist ein Bereich, in dem ein Flüssigkeitsabflussrohr des betreffenden Objekts angeschlossen ist, und definiert den stromabwärts gelegenen Durchgang 13a mit einem kreisförmigen Querschnitt mit der Achse L als Mittelpunkt.
Der stromabwärts gelegene Durchgang 13a ist auf der Achse L angeordnet, und sein stromaufwärts gelegenes Ende steht in Verbindung mit dem Öffnungsteil 13a₁ , der an der zylindrischen Wand 11a des Körperteils 11 offen ist.
Im Gehäuse 10 sind der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a auf derselben Achse L angeordnet, um linear angeordnet zu sein, und die Ventilsitzfläche 11d ist so angeordnet, dass sie geneigt ist, um den Winkel θ (hier 45 Grad) in Bezug auf die Achse L zu bilden, wobei die Achse L der Mittelpunkt ist.
Darüber hinaus ist die Arbeitskammer C als ein Raum ausgebildet, in dem der Ventilkörper 20 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Richtung der Achse S der Welle 40 hin- und herbewegt werden kann, und sie ist zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a und dem stromabwärts gelegenen Durchgang 13a in der Achse L eingefügt.
Das heißt, dass in dem Zustand, in dem die Ventilsitzfläche 11d und die Betriebskammer C dazwischen liegen, der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a in linearer Verbindung stehen, anstatt durch einen herkömmlichen gekrümmten Durchgang zu kommunizieren. Daher kann in dem Bereich eines Durchgangs, der die Ventilsitzfläche 11d einschließt, der Verlust von Fluiddruck aufgrund des Durchgangswiderstands verringert werden.
Der Ventilkörper 20 ist scheibenförmig aus einem Metallwerkstoff, z. B. Edelstahl, geformt und weist, wie in 2 dargestellt, eine Passbohrung 21, in die der Schaft 40 eingepasst wird, und eine Ringnut 22 im äußeren Randbereich auf.
Ein Ende 41 des Schafts 40 ist durch Schweißen oder Einpressen mit der Montageöffnung 21 verbunden.
Ein ringförmiges Dichtungselement Sr, das an der Ventilsitzfläche 11d anliegen kann, ist in der Ringnut 22 angebracht.
Das Dichtungselement Sr ist unter Verwendung eines Gummimaterials usw. ringförmig ausgebildet, und wenn sich das Ventilgehäuse 20 in einer geschlossenen Position befindet, dient das Dichtungselement Sr dazu, in engem Kontakt mit der Ventilsitzfläche 11d zu stehen und den Öffnungsteil 12a1 zu blockieren.
Hier ist die Ventilsitzfläche 11d, wie in 6 dargestellt, so geformt, dass das innere Profil, das den Öffnungsteil 12a₁ definiert, eine ovale Form bildet. Der Ventilkörper 20 kann jedoch auch aus einer scheibenförmigen Platte bestehen, anstatt aus einer ovalen Platte, und das Dichtungselement Sr ist ringförmig ausgebildet.
Auf diese Weise können die Herstellungskosten des Ventilkörpers 20 durch die kreisförmige Formgebung im Vergleich zu einer ovalen Form reduziert werden.
Das Dichtungselement 30 ist unter Verwendung eines membranartigen und elastisch verformbaren Gummimaterials usw. scheibenförmig ausgebildet und umfasst ein ringförmiges Passteil 31, ein zentrales Verbindungsteil 32 und ein Verbindungsloch 33.
Das Verbindungsloch 33 ist so groß, dass Fremdkörper usw. nicht hindurchdringen können, und trägt als Belüftungsloch zur Druckregelung bei.
Außerdem ist das Dichtungselement 30 über die Welle 40 mit dem zentralen Verbindungsteil 32 verbunden, und das ringförmige Passstück 31 passt in die Ringnut 11c₁ des Gehäuses 10, um mit dem Mantel (einem zweiten Befestigungselement 60) der Antriebseinheit U verbunden zu werden, die eingeklemmt werden soll.
In einem solchen zusammengebauten Zustand bietet das Dichtungselement 30 eine Dichtungsfunktion an der Verbindungsfläche zwischen dem Gehäuse 10 und der Antriebseinheit U und wird elastisch verformt, um sich integral mit der Welle 40 zu bewegen, um zu verhindern, dass ein Fremdkörper usw. in der Flüssigkeit in die Seite des elektromagnetischen Aktuators A eindringt. Es wird darauf hingewiesen, dass das Dichtungselement 30 während der elastischen Verformung eine Druckregulierungswirkung durch das Verbindungsloch 33 ausübt, um die Bewegung der Welle 40 nicht zu behindern.
Die Antriebseinheit U umfasst die Welle 40 und den elektromagnetischen Antrieb A. Der elektromagnetische Aktuator A umfasst ein erstes Befestigungselement 50 und ein zweites Befestigungselement 60 als Befestigungselemente, die das Gehäuse definieren, einen Beweger 70, ein Vorspannelement 80 und ein Spulenmodul 90.
Das Spulenmodul 90 umfasst einen Spulenkörper 91, eine Spule 92 zur Erregung und ein Formteil 93, in das der Spulenkörper 91 und die Spule 92 eingebettet sind.
Die Welle 40 ist in einer länglichen zylindrischen Säulenform in Richtung der Achse S unter Verwendung eines Metallmaterials, wie z. B. rostfreiem Stahl, geformt und umfasst ein Ende 41, das mit dem Ventilkörper 20 verbunden ist, und ein anderes Ende 42, das mit dem Beweger 70 verbunden ist. Das Ende 41 ist mit dem Anschlussloch 21 des Ventilkörpers 20 durch Presspassung oder durch Einpassen in das Anschlussloch 21 und Schweißen verbunden. Das andere Ende 42 wird durch Einpressen in die Montageöffnung 71 des Beweger 70 eingepasst. Darüber hinaus bewegt sich die Welle 40 in Richtung der Achse S hin und her und bewegt sich zusammen mit dem Ventilkörper 20 und dem Beweger 70.
Dabei bewegt sich die Welle 40 hin und her in einer Richtung (der Richtung der Achse S) senkrecht zur Achse L, in der der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a angeordnet sind. Das heißt, dass der Ventilkörper 20 in der Richtung, die einen Winkel (90 Grad - θ) in Bezug auf die Ventilsitzfläche 11d bildet, auf der Ventilsitzfläche 11d aufsitzt oder sich von ihr löst.
Daher wirkt auf die Welle 40 eine Kraft als Reaktionskraft in radialer Richtung, wenn der Ventilkörper 20 aufgesetzt wird. Daher wird das Führungsloch 61a des zweiten Befestigungselements 60 auf eine Länge eingestellt, bei der die Neigung der Welle 40 begrenzt ist.
Das erste Befestigungselement 50 fungiert als magnetischer Pfad, durch den magnetische Linien verlaufen, und wird durch maschinelle Bearbeitung oder Schmieden unter Verwendung von Weicheisen usw. geformt, hat eine zylindrische Form mit Boden, wie in 2 gezeigt, und umfasst einen inneren zylindrischen Teil 51, einen äußeren zylindrischen Teil 52, einen Flanschteil 53 und einen Kerbenteil 54.
Der innere zylindrische Teil 51 hat eine zylindrische Bodenform mit der Achse S als Mittelpunkt und nimmt den Beweger 70 auf, der in Richtung der Achse S beweglich ist.
Der äußere zylindrische Teil 52 hat eine zylindrische Grundform mit der Achse S als Mittelpunkt und nimmt das Spulenmodul 90 auf der Innenseite auf.
Der Flansch 53 hat die Form einer Platte, die das äußere Profil einer im Wesentlichen rechteckigen Form bildet, um dem Flanschteil 11c des Gehäuses 10 zu entsprechen, und umfasst vier kreisförmige Löcher (nicht dargestellt), durch die die Befestigungsschrauben b geführt werden. Der Kerbenteil 54 hat eine rechteckige Form und legt einen Teil (einen Anschluss 93a) des Spulenmoduls 90 frei.
Das zweite Befestigungselement 60 wird durch maschinelle Bearbeitung oder Schmieden unter Verwendung von Weicheisen usw. gebildet, fungiert als magnetischer Pfad, durch den magnetische Linien verlaufen, und fungiert als fester Eisenkern, der den Beweger 70 anzieht, wenn die Spule 92 mit Strom versorgt wird. Wie in 2 dargestellt, umfasst das zweite Befestigungselement 60 einen inneren zylindrischen Teil 61 und einen Flanschteil 62.
Der innere zylindrische Teil 61 umfasst ein Führungsloch 61a mit der Achse S als Zentrum und einen ringförmigen konkaven Teil 61b mit der Achse S als Zentrum.
Das Führungsloch 61a führt die Welle 40 gleitend in Richtung der Achse S und ist auf eine Länge eingestellt, die mindestens dem Zweifachen des Hubes des Ventilkörpers 20 entspricht. Dementsprechend kann das Führungsloch 61a die Neigung der Welle 40 begrenzen, während es die Welle 40 reibungslos führt.
Der ringförmige konkave Teil 61b dient dazu, ein Ende 81 des Vorspannelements 80 aufzunehmen und das Ende 81 in einer Richtung senkrecht zur Achse S zu positionieren.
Der Flansch 62 hat die Form einer Platte, die das äußere Profil einer im Wesentlichen rechteckigen Form bildet, um dem Flanschteil 11c des Gehäuses 10 zu entsprechen, und umfasst vier kreisförmige Löcher (nicht dargestellt), durch die die Befestigungsschrauben b geführt werden.
Der Beweger 70 fungiert als magnetischer Pfad, durch den magnetische Linien verlaufen, und fungiert als beweglicher Eisenkern, der sich in Richtung der Achse S bewegt, wenn die Spule 92 mit Strom versorgt wird, und ist in einer zylindrischen Form durch Verwendung von Automatenstahl (SUM) usw. durch Bearbeitung oder Schmieden geformt. Wie in 2 dargestellt, umfasst der Beweger 70 ein Passloch 71 und einen ringförmigen konkaven Teil 72. Die Passbohrung 71 ist ein Bereich, in den das andere Ende 42 der Welle 40 eingepresst wird, und hat einen Innendurchmesser, der etwas kleiner als der Außendurchmesser der Welle 40 ist. Der ringförmige konkave Teil 72 dient dazu, ein anderes Ende 82 des Vorspannelements 80 aufzunehmen und das andere Ende 82 in einer Richtung senkrecht zur Achse S zu positionieren. Es wird darauf hingewiesen, dass für eine reibungslose Bewegung des Bewegers 70 zum Beispiel ein in Richtung der Achse S langgestrecktes Nutenloch auf der äußeren Umfangsfläche ausgebildet werden kann, und wenn sich der Beweger 70 bewegt, kann der Druck von vorne nach hinten eingestellt werden.
Das Vorspannelement 80 ist eine Schraubenfeder vom Drucktyp. In dem Zustand, in dem ein Ende 81 an dem ringförmigen konkaven Teil 61b des zweiten Befestigungselements 60 und ein anderes Ende 82 an dem ringförmigen konkaven Teil 72 des Beweger 70 anliegt, ist das Vorspannelement 80 in Richtung der Achse S zusammenziehbar angeordnet. Außerdem stützt das Vorspannelement 80 den Beweger 70, der sich in vertikaler Richtung (Richtung der Achse S) von unten bewegt.
Das Spulenmodul 90 umfasst, wie oben beschrieben, den Spulenkörper 91, die Spule 92 zur Erregung und das Formteil 93.
Der Spulenkörper 91 ist unter Verwendung eines Harzmaterials geformt. Wie in 2 dargestellt, wird der Spulenkörper 91 um die Umfänge des inneren zylindrischen Teils 51 des ersten Befestigungselements 50 und des inneren zylindrischen Teils 61 des zweiten Befestigungselements 60 gelegt.
Die Spule 92 wird erregt, um durch Stromleitung eine Magnetkraft zu erzeugen, und ist um den Spulenkörper 91 gewickelt und verbindet zwei Anschlüsse (nicht dargestellt).
Das Formteil 93 ist ein Gegenstand, der unter Verwendung eines Harzmaterials geformt wird und der so geformt wird, dass er die beiden Anschlüsse im Verbinder 93a in dem Zustand, in dem die Spule 92 um den Spulenkörper 91 gewickelt ist und die beiden Anschlüsse verbindet, vollständig abdeckt und freilegt.
Anschließend wird die Funktionsweise der Ventilvorrichtung M1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
Erstens werden in einem Nichtleitzustand, in dem die Spule 92 nicht mit Strom versorgt wird, wie in 4 gezeigt, der Beweger 70 und die Welle 40 aufgrund der Vorspannkraft des Vorspannelements 80 in einer Ruheposition positioniert. In der Ruhestellung befindet sich der Ventilkörper 20 in einer geöffneten Position, die von der Ventilsitzfläche 11d gelöst ist, um den Öffnungsteil 12a₁ zu öffnen.
In der geöffneten Stellung des Ventils fließt das vom stromaufwärts gelegenen Kanal 12a einströmende Fluid entlang der Oberfläche des geneigten Ventilkörpers 20 oder fließt linear zum stromabwärts gelegenen Kanal 13a, ohne in einem vom Ventilkörper 20 abweichenden Bereich Ca mit dem Ventilkörper 20 zu kollidieren.
Im Vergleich zum herkömmlichen Fall, bei dem das Fluid frontal auf den Ventilkörper trifft, kann der Druckverlust des Fluids daher reduziert werden. Da der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a auf der gleichen Achse L angeordnet sind, kann das Fluid außerdem eine lineare Strömung erzeugen, und der Druckverlust des Fluids kann durch die Verringerung des Durchgangswiderstands reduziert werden.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Antriebseinheit mit einem großen Hub zu verwenden und den Hubbetrag des Ventilkörpers 20 zu erhöhen und den Ventilkörper 20 in der geöffneten Stellung des Ventils in einer Position zu positionieren, die von dem Bereich abweicht, in dem der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a linear verbunden sind.
Dementsprechend stößt das aus dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a einströmende Fluid nicht mit dem Ventilkörper 20 zusammen und fließt geradlinig zum stromabwärts gelegenen Durchgang 13a. Dementsprechend kann der Druckverlust der Flüssigkeit weiter reduziert werden.
In der Zwischenzeit, wenn die Spule 92 mit Strom versorgt wird, wie in 5 gezeigt, werden magnetische Linien (elektromagnetische Kraft) von dem ersten Befestigungselement 50 in Richtung des zweiten Befestigungselements 60 über den Beweger 70 erzeugt, und der Beweger 70 und die Welle 40 widerstehen der Vorspannkraft des Vorspannelements 80 und werden in einer Betriebsposition positioniert. In der Betriebsposition sitzt der Ventilkörper 20 auf der Ventilsitzfläche 11d und befindet sich in der Ventilschließposition, die den Öffnungsteil 12a₁ blockiert.
In der geschlossenen Stellung des Ventils schließt der Ventilkörper 20 das Ventil in einer Richtung, die dem aus dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a einströmenden Fluid Widerstand entgegensetzt. Das heißt, das vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a einströmende Fluid befindet sich in einem Zustand, in dem es einen Druck ausübt, um den Ventilkörper 20 von der Ventilsitzfläche 11d zu lösen.
Daher steigt in dem Zustand, in dem der Ventilkörper 20 geöffnet werden soll, der Druck des Fluids an, und der Ventilkörper 20 kann geöffnet werden, selbst wenn die Welle 40 der Antriebseinheit U aufgrund eines Klebephänomens oder dergleichen stillsteht. Auf diese Weise kann eine ausfallsichere Funktion erreicht werden, die den Ventilkörper 20 unter Verwendung des Flüssigkeitsdrucks öffnet.
Die Ventilvorrichtung M1 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst: das Gehäuse 10, das den stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a und den stromabwärts gelegenen Durchgang 13a definiert, durch die das Fluid strömt, die Arbeitskammer C und die Ventilsitzfläche 11d, die zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a und dem stromabwärts gelegenen Durchgang 13a angeordnet ist; den Ventilkörper 20, der in der Arbeitskammer C hin- und herbewegt wird, um in Bezug auf die Ventilsitzfläche 11d eingesetzt und gelöst zu werden; und die Antriebseinheit U, deren Welle 40 mit dem Ventilkörper 20 verbunden ist und den Ventilkörper 20 antreibt. Der stromaufwärts gelegene Durchgang 12a und der stromabwärts gelegene Durchgang 13a sind auf derselben Achse L angeordnet, und die Ventilsitzfläche 11d ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Achse L geneigt ist, wobei die Achse L der Mittelpunkt ist. Dementsprechend kann im geöffneten Zustand des Ventils der Bereich Ca, in dem das Fluid fließt, ohne mit dem Ventilkörper 20 zu kollidieren, gesichert werden, oder das Fluid kann linear vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 12a zum stromabwärts gelegenen Durchgang 13a fließen, und der Druckverlust des Fluids kann reduziert werden.
Darüber hinaus ist der Ventilkörper 20 im Vergleich zur Ventilsitzfläche 11d, deren Profil auf der Innenseite oval geformt ist, kreisförmig ausgebildet. Daher ist die Herstellung des Ventilkörpers 20 vereinfacht, und die Herstellungskosten können niedriger sein als in dem Fall, in dem der Ventilkörper 20 in einer ovalen Form ausgebildet ist.
Da das ringförmige Dichtungselement Sr, das an der Ventilsitzfläche 11d anliegt, am Ventilkörper 20 befestigt ist, können die Dichtungseigenschaften im geschlossenen Zustand des Ventils verbessert werden.
Darüber hinaus ist die Ventilsitzfläche 11d am stromabwärts gelegenen Ende des stromaufwärts gelegenen Enddurchlasses 12a ausgebildet, und der Ventilkörper 20 ist in einer Richtung geschlossen, die dem vom stromaufwärts gelegenen Durchlass 12a einströmenden Fluid Widerstand entgegensetzt. Daher kann das Ventilgehäuse 20 durch den Druck des Fluids geöffnet werden, selbst wenn die Welle 40 der Antriebseinheit U aufgrund eines Klebephänomens usw. stillsteht, und es kann eine ausfallsichere Funktion erreicht werden.
Da die Antriebseinheit U den elektromagnetischen Aktuator A umfasst, der eine Antriebskraft auf die Welle 40 ausübt, kann der Öffnungs-/Schließvorgang des Ventilgehäuses 20 reibungslos durchgeführt werden, indem die vom elektromagnetischen Aktuator A erzeugte elektromagnetische Kraft in geeigneter Weise ein- und ausgeschaltet wird. Insbesondere umfasst der elektromagnetische Aktuator A das Befestigungselement (das erste Befestigungselement 50 und das zweite Befestigungselement 60), die Spule 92 zur Erregung und den mit der Welle 40 verbundenen Beweger 70, der sich in die Betriebsposition bewegt, wenn Strom an die Spule 92 geleitet wird, und sich in die Ruheposition bewegt, wenn kein Strom an die Spule 92 geleitet wird. Daher kann eine gewünschte Antriebskraft mit einer einfachen Konfiguration erreicht werden.
Darüber hinaus kann die Spule 92 mit Strom versorgt werden, um das Ventil bei Bedarf zu schließen, wenn sich der Fluidstrom in einem Grundmodus befindet, wobei die Ruheposition des Bewegers 70 der Ventilöffnungsposition entspricht, in der der Ventilkörper 20 von der Ventilsitzfläche 11d gelöst ist, und die Betriebsposition des Bewegers 70 der Ventilschließposition entspricht, in der der Ventilkörper 20 auf der Ventilsitzfläche 11d sitzt, und der Stromverbrauch kann unterdrückt werden.
Da die Welle 40 der Antriebseinheit U so angeordnet ist, dass sie in der Richtung senkrecht zur Achse L, die die Mittellinie des stromaufwärts gelegenen Durchgangs 12a und des stromabwärts gelegenen Durchgangs 13a ist, hin- und herbewegt werden kann, kann die Antriebseinheit U in Bezug auf das Gehäuse 10 kompakt geformt werden, und die Größe der gesamten Ventilvorrichtung M1 kann reduziert werden.
7 bis 12 zeigen eine Ventilvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, und diejenigen mit der gleichen Konfiguration wie die Ventilvorrichtung M1 gemäß der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Referenzsymbolen beschriftet, und die Beschreibung davon entfällt.
Die Ventilvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ein Gehäuse 110, einen Ventilkörper 120, das Dichtungselement 30 und eine an dem Gehäuse 110 befestigte Antriebseinheit U2.
Die Antriebseinheit U2 umfasst eine Welle 140 und den elektromagnetischen Aktuator A (das erste Befestigungselement 50 und das zweite Befestigungselement 60, den Beweger 70, das Vorspannelement 80 und das Spulenmodul 90).
Das Gehäuse 110 wird aus einem Harzmaterial usw. gebildet und umfasst einen Körperteil 111, einen stromaufwärts gelegenen Rohrteil 112 mit einem Mittelpunkt auf einer Achse L2 und einen stromabwärts gelegenen Rohrteil 113 mit einem Mittelpunkt auf der Achse L2.
Das Gehäuseteil 111, wie in 9 dargestellt, umfasst eine zylindrische Wand 111a mit einer Achse S2, die sich mit der Achse L2 schneidet und in Bezug auf diese als Zentrum geneigt ist, ein Öffnungsteil 111b und ein Flanschteil 111c. Darüber hinaus sind innerhalb des Körperteils 111 eine Ventilsitzfläche 111d, auf der der Ventilkörper 120 sitzen kann, und eine Arbeitskammer C2, in der sich der Ventilkörper 120 hin und her bewegt, definiert.
Die zylindrische Wand 111a hat eine zylindrische Form mit der Achse S2 als Mittelpunkt.
Der Öffnungsteil 111b ist ein Bereich, in dem die Arbeitskammer C2 zur Außenseite hin offen ist und durch die Verbindung mit der Antriebseinheit U2 blockiert wird.
Der Flanschteil 111c ist ein Bereich, an den die Antriebseinheit U2 geklebt und befestigt wird und der in einem im Wesentlichen rechteckigen Profil am Umfang des Öffnungsteils 111b ausgebildet ist, und umfasst eine ringförmige Nut 111c₁ , in die das Dichtungselement 30 eingepasst wird, sowie vier Innengewindebohrungen 11c₂ , in die die Befestigungsschrauben b eingeschraubt werden.
Wie in 9 bis 11 dargestellt, ist die Ventilsitzfläche 111d als ebene Fläche mit der Achse L2 als Mittelpunkt ausgebildet, die um den vorgegebenen Winkel θ in Bezug auf die Achse L2 geneigt ist. Darüber hinaus umgibt die Ventilsitzfläche 111d den Umfang eines Öffnungsteils 112a₁ , das an einem stromabwärts gelegenen Ende des stromaufwärts gelegenen Durchgangs 112a offen ist. Der Öffnungsteil 112a₁ ist kreisförmig, wenn er aus der Richtung der Achse L2 betrachtet wird, aber, wie in 12 gezeigt, in einer ovalen Form, wenn er in einer Richtung der Achse S2 senkrecht zur Ventilsitzfläche 111d betrachtet wird. Daher ist die Ventilsitzfläche 111d so geformt, dass das Profil auf der Innenseite eine ovale Form aufweist.
Der stromaufwärts gelegene Rohrteil 112 ist ein Bereich, in dem ein Flüssigkeitszuführungsrohr eines anwendbaren Objekts angeschlossen ist, und definiert den stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a mit einem kreisförmigen Querschnitt mit der Achse L2 als Zentrum.
Der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a ist auf der Achse L2 angeordnet, und sein stromabwärts gelegenes Ende steht in Verbindung mit dem Öffnungsteil 112a₁ , der auf derselben Fläche wie die Ventilsitzfläche 111d des Körperteils 111 offen ist.
Der stromabwärts gelegene Rohrteil 113 ist ein Bereich, in dem ein Flüssigkeitsauslassrohr des betreffenden Objekts angeschlossen ist, und definiert den stromabwärts gelegenen Durchgang 113a mit einem kreisförmigen Querschnitt mit der Achse L2 als Mittelpunkt.
Der stromabwärts gelegene Durchgang 113a ist auf der Achse L2 angeordnet, und sein stromaufwärts gelegenes Ende steht in Verbindung mit dem Öffnungsteil 113a₁ , der an der zylindrischen Wand 111a des Körperteils 111 offen ist.
Im Gehäuse 110 sind der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a und der stromabwärts gelegene Durchgang 113a auf der gleichen Achse L angeordnet, um linear angeordnet zu sein, und die Ventilsitzfläche 111d ist so angeordnet, dass sie geneigt ist, um den Winkel θ (hier 45 Grad) in Bezug auf die Achse L2 zu bilden, mit der Achse L2 als Zentrum. Darüber hinaus ist die Arbeitskammer C2 als ein Raum ausgebildet, in dem der Ventilkörper 120 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in Richtung der Achse S2 der Welle 140 hin- und herbewegt werden kann, und ist zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a und dem stromabwärts gelegenen Durchgang 113a in der Achse L2 angeordnet.
Das heißt, dass in dem Zustand, in dem die Ventilsitzfläche 111d und die Betriebskammer C2 dazwischen liegen, der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a und der stromabwärts gelegene Durchgang 113a in linearer Verbindung stehen, anstatt durch einen herkömmlichen gekrümmten Durchgang zu kommunizieren. Daher kann in dem Bereich eines Durchgangs, der die Ventilsitzfläche 111d einschließt, der Verlust von Fluiddruck aufgrund des Durchgangswiderstands verringert werden.
Der Ventilkörper 120 ist scheibenförmig aus einem Metallwerkstoff, wie z. B. Edelstahl, geformt und weist, wie in 8 dargestellt, ein Passloch 121, in das der Schaft 140 eingepasst wird, und eine Ringnut 122 im äußeren Randbereich auf.
Ein Ende 141 des Schafts 140 ist durch Schweißen oder Einpressen mit dem Passloch 121 verbunden.
Das ringförmige Dichtungselement Sr, das an der Ventilsitzfläche 111d anliegt, ist in der Ringnut 122 montiert.
Hier ist die Ventilsitzfläche 111d, wie in 12 dargestellt, so geformt, dass das innere Profil, das den Öffnungsteil 112a₁ definiert, eine ovale Form bildet. Der Ventilkörper 120 kann jedoch auch als scheibenförmige Platte statt als ovale Platte geformt sein, und das Dichtungselement Sr ist ringförmig ausgebildet.
Auf diese Weise können die Herstellungskosten des Ventilkörpers 120 reduziert werden, indem der Ventilkörper 120 kreisförmig geformt wird, verglichen mit dem Fall einer ovalen Form.
Die Welle 140 ist in einer länglichen zylindrischen Säulenform in Richtung der Achse S2 unter Verwendung eines Metallmaterials, wie z. B. rostfreiem Stahl, geformt und umfasst ein Ende 141, das mit dem Ventilkörper 120 verbunden ist, und ein anderes Ende 142, das mit dem Beweger 70 verbunden ist. Das Ende 141 ist mit dem Anschlussloch 121 des Ventilkörpers 120 durch Presspassung oder durch Einpassen in das Anschlussloch 121 und Verschweißen verbunden. Das andere Ende 142 wird durch Einpressen in die Anschlussbohrung 71 des Beweger 70 eingepasst. Darüber hinaus bewegt sich die Welle 140 in Richtung der Achse S2 hin und her und bewegt sich integral mit dem Ventilkörper 120 und dem Beweger 70.
Dabei bewegt sich die Welle 140 in einer Richtung hin und her, die einen Winkel (90 Grad - θ) mit der Achse L2 bildet, d. h. in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche 111d. Daher erfährt die Welle 140 eine Kraft als Reaktionskraft in Richtung der Achse S2, wenn der Ventilkörper 120 aufgesetzt wird. Die Kraft, die zum Kippen der Welle 140 wirkt, ist daher nicht wirksam.
Anschließend wird die Funktionsweise der Ventilvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Erstens: In einem nicht leitenden Zustand, in dem die Spule 92 nicht mit Strom versorgt wird, wie in 10 dargestellt, befinden sich der Beweger 70 und die Welle 140 aufgrund der Vorspannkraft des Vorspannelements 80 in einer Ruheposition. In der Ruhestellung befindet sich der Ventilkörper 120 in einer geöffneten Position, die von der Ventilsitzfläche 111d gelöst ist, um den Öffnungsteil 112a₁ zu öffnen.
In der geöffneten Stellung des Ventils fließt das vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a einströmende Fluid entlang der Oberfläche des geneigten Ventilkörpers 120 oder fließt linear zum stromabwärts gelegenen Durchgang 113a, ohne in dem vom Ventilkörper 120 abweichenden Bereich Ca mit dem Ventilkörper 120 zu kollidieren.
Im Vergleich zum herkömmlichen Fall, bei dem das Fluid frontal auf den Ventilkörper trifft, kann der Druckverlust des Fluids daher reduziert werden. Da der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a und der stromabwärts gelegene Durchgang 113a auf der gleichen Achse L2 angeordnet sind, kann das Fluid außerdem eine lineare Strömung erzeugen, und der Druckverlust des Fluids kann durch die Verringerung des Durchgangswiderstands reduziert werden.
Darüber hinaus ist es auch möglich, eine Antriebseinheit mit einem großen Hub zu verwenden
und den Hubbetrag des Ventilkörpers 120 zu erhöhen und den Ventilkörper 120 in der geöffneten Position des Ventils in einer Position zu positionieren, die von dem Bereich abweicht, in dem der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a und der stromabwärts gelegene Durchgang 113a linear verbunden sind.
Dementsprechend stößt das aus dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a einströmende Fluid nicht mit dem Ventilkörper 120 zusammen und fließt geradlinig zum stromabwärts gelegenen Durchgang 113a. Dementsprechend kann der Druckverlust der Flüssigkeit weiter reduziert werden.
In der Zwischenzeit, wenn die Spule 92 mit Strom versorgt wird, wie in 11 gezeigt, widerstehen der Beweger 70 und die Welle 140 der Vorspannkraft des Vorspannelements 80, um in die Betriebsposition gebracht zu werden. In der Betriebsposition sitzt der Ventilkörper 120 auf der Ventilsitzfläche 111d und befindet sich in der geschlossenen Position, die den Öffnungsteil 112a₁ blockiert.
In der geschlossenen Stellung des Ventils schließt der Ventilkörper 120 das Ventil in einer Richtung, die dem aus dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a einströmenden Fluid Widerstand entgegensetzt. Das heißt, das vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a einströmende Fluid befindet sich in einem Zustand, in dem es einen Druck ausübt, um den Ventilkörper 120 von der Ventilsitzfläche 111d zu lösen.
Daher steigt in dem Zustand, in dem das Ventilgehäuse 120 geöffnet werden soll, der Druck des Fluids an, und das Ventilgehäuse 120 kann geöffnet werden, selbst wenn die Welle 140 der Antriebseinheit U aufgrund eines Klebephänomens oder dergleichen stillsteht. Auf diese Weise kann eine ausfallsichere Funktion erreicht werden, die den Ventilkörper 120 unter Verwendung des Fluiddrucks öffnet.
Die Ventilvorrichtung M2 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst: das Gehäuse 110, das den stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a und den stromabwärts gelegenen Durchgang 113a, durch den das Fluid strömt, sowie die Arbeitskammer C2 und die Ventilsitzfläche 111d, die zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a und dem stromabwärts gelegenen Durchgang 113a angeordnet ist, definiert; den Ventilkörper 120, der in der Arbeitskammer C2 hin- und herbewegt wird, um in Bezug auf die Ventilsitzfläche 111d eingesetzt und gelöst zu werden; und die Antriebseinheit U2, deren Welle 140 mit dem Ventilkörper 120 verbunden ist und den Ventilkörper 120 antreibt. Der stromaufwärts gelegene Durchgang 112a und der stromabwärts gelegene Durchgang 113a sind auf der gleichen Achse L2 angeordnet, und die Ventilsitzfläche 111d ist so angeordnet, dass sie in Bezug auf die Achse L2 geneigt ist, wobei die Achse L2 der Mittelpunkt ist.
Dementsprechend kann im geöffneten Zustand des Ventils der Bereich Ca, in dem das Fluid fließt, ohne mit dem Ventilkörper 120 zu kollidieren, gesichert werden, oder das Fluid kann linear vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a zum stromabwärts gelegenen Durchgang 113a fließen, und der Druckverlust des Fluids kann reduziert werden.
Darüber hinaus ist der Ventilkörper 120 im Vergleich zur Ventilsitzfläche 111d, deren Profil auf der Innenseite oval geformt ist, kreisförmig ausgebildet. Daher ist die Herstellung des Ventilkörpers 120 vereinfacht, und die Herstellungskosten können niedriger sein als in dem Fall, in dem der Ventilkörper 120 in einer ovalen Form geformt ist.
Da das ringförmige Dichtungselement Sr, das an der Ventilsitzfläche 111d anliegt, am Ventilkörper 120 befestigt ist, können die Dichtungseigenschaften im geschlossenen Zustand des Ventils verbessert werden.
Darüber hinaus ist die Ventilsitzfläche 111d am stromabwärts gelegenen Ende des stromaufwärts gelegenen Enddurchgangs 112a ausgebildet, und der Ventilkörper 120 ist in einer Richtung geschlossen, die dem vom stromaufwärts gelegenen Durchgang 112a einfließenden Fluid Widerstand entgegensetzt. Daher kann das Ventilgehäuse 120 durch den Druck des Fluids geöffnet werden, selbst wenn die Welle 140 der Antriebseinheit U2 aufgrund eines Klebephänomens usw. stillsteht, und eine ausfallsichere Funktion kann erreicht werden.
Da die Antriebseinheit U2 den elektromagnetischen Aktuator A enthält, der eine Antriebskraft auf die Welle 140 ausübt, kann der Öffnungs-/Schließvorgang des Ventilgehäuses 120 reibungslos durchgeführt werden, indem die vom elektromagnetischen Aktuator A erzeugte elektromagnetische Kraft in geeigneter Weise ein- und ausgeschaltet wird.
Darüber hinaus kann die Spule 92 mit Strom versorgt werden, um das Ventil bei Bedarf zu schließen, wenn die Ruheposition des Bewegers 70 der Ventilöffnungsposition entspricht, in der der Ventilkörper 120 von der Ventilsitzfläche 111d gelöst ist, und die Betriebsposition des Bewegers 70 der Ventilschließposition entspricht, in der der Ventilkörper 120 auf der Ventilsitzfläche 111d sitzt, wenn sich der Fluidstrom in einem Grundmodus befindet, und der Stromverbrauch kann unterdrückt werden.Wenn die Welle 140 der Antriebseinheit U2 so angeordnet ist, dass sie in der Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche 111d hin- und herbewegt wird, wirkt die Kraft, die zum Kippen der Welle 140 wirkt, nicht, und die Welle 140 kann sich genau hin- und herbewegen.
In den Ausführungsformen ist die Antriebseinheit U, U2 mit dem elektromagnetischen Aktuator A als eine Antriebseinheit dargestellt, deren Welle 40, 140 mit dem Ventilkörper 20, 120 verbunden ist und den Ventilkörper 20, 120 antreibt; die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Eine Antriebseinheit mit einem Schraubmechanismus, der eine Welle hin- und herbewegt, oder eine Antriebseinheit mit einem Bedienteil, das den Schraubmechanismus manuell betätigt, kann ebenfalls verwendet werden.
In den Ausführungsformen ist die Verbindung zwischen dem Ventilkörper 20, 120 und der Welle 40, 140 zwar durch Einpassen und/oder Schweißen dargestellt, doch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann auch eine Verbindungseinrichtung mit einem Gelenkmechanismus verwendet werden, mit dem der Ventilkörper in Bezug auf die Welle innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs schwenkbar ist.
In den Ausführungsformen sind das erste Befestigungselement 50 und das zweite Befestigungselement 60, die die obige Konfiguration bilden, als das Befestigungselement des elektromagnetischen Aktuators A dargestellt, der in der Antriebseinheit U, U2 enthalten ist. Es können jedoch auch erste und zweite Befestigungselemente mit anderen Konfigurationen verwendet werden.
In den Ausführungsbeispielen ist der Fall dargestellt, dass sich der Beweger 70 des elektromagnetischen Stellglieds A in der Antriebseinheit U in vertikaler Richtung bewegt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt.
Zum Beispiel kann in dem Fall, in dem der Beweger in einer anderen als der vertikalen Richtung hin- und herbewegt wird, ein elektromagnetischer Aktuator verwendet werden, der so konfiguriert ist, dass der Beweger in der Ruheposition durch ein Vorspannelement vorgespannt und durch Anstoßen an ein am ersten Befestigungselement vorgesehenes Stopperteil gestoppt wird. Dementsprechend kann die Vibration des Antriebs, d.h. des Ventilkörpers, im Ruhezustand vermieden werden.
In den Ausführungsformen wird das Dichtungselement 30, das eine membranartige Konfiguration aufweist, verwendet, um zu verhindern, dass Fremdkörper usw. im Fluid in die Seite des elektromagnetischen Aktuators A eindringen. Es kann auch sein, dass z. B. eine Lippendichtung am Ende des zweiten Befestigungselements angebracht wird, um den Umfang der Welle abzudichten. Da der Druck des Fluids nicht auf den beweglichen Teil einwirkt, können der Stellantrieb und das Ventilgehäuse durch eine geringere elektromagnetische Kraft angetrieben werden.
Demnach kann die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung den Frontalaufprall des Fluids auf den Ventilkörper verhindern und den Druckverlust des Fluids verringern oder den Durchgangswiderstand reduzieren. Daher ist die Ventilvorrichtung nicht nur in einem Kühlwasserkreislaufsystem eines Fahrzeugs usw. anwendbar, sondern auch in einer Vorrichtung, die den Durchfluss eines Fluids in anderen Bereichen steuert, nützlich.
[Liste der Referenzschilder]

M1: Ventilvorrichtung;
L: Achse;
S: Richtung rechtwinklig zur Achse L;
10: Gehäuse;
11d: Oberfläche des Ventilsitzes;
12a: Stromaufwärts gelegener Durchgang;
13a: Stromabwärts gelegener Durchgang;
20: Ventilgehäuse;
Sr: Ringförmiges Dichtungselement;
U: Antriebseinheit;
30: Siegelmitglied;
40: Welle;
A: Elektromagnetischer Antrieb (Antriebseinheit);
50: Erstes Befestigungselement (Befestigungselement);
60: Zweites Befestigungselement (Befestigungselement);
70: Beweger;
90: Spulenmodul;
92: Spule;
M2: Ventilvorrichtung;
L2: Achse;
S2: Richtung rechtwinklig zur Ventilsitzfläche;
110: Gehäuse;
111d: Oberfläche des Ventilsitzes;
112a: Stromaufwärts gelegener Durchgang;
113a: Stromabwärts gelegener Durchgang;
120: Ventilkörper;
U2: Antriebseinheit;
140: Welle;

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP S6256679 [0003]
JP H03172694 [0003]
JP 2002250460 [0003]

Claims

Eine Ventilvorrichtung (M1, M2), bestehend aus: ein Gehäuse (10, 110), das einen stromaufwärts gelegenen Durchgang (12a, 112a) und einen stromabwärts gelegenen Durchgang (13a, 113a) definiert, durch die ein Fluid strömt, und eine Arbeitskammer (C, C2) und eine Ventilsitzfläche (11d, 111d), die zwischen dem stromaufwärts gelegenen Durchgang (12a, 112a) und dem stromabwärts gelegenen Durchgang (13a, 113a) angeordnet sind; einen Ventilkörper (20, 120), der in der Arbeitskammer (C, C2) hin- und herbewegt wird, um in Bezug auf die Ventilsitzfläche (11d, 111d) zu sitzen und außer Eingriff zu kommen; und eine Antriebseinheit (U, U2), die eine Welle (40, 140) aufweist, die mit dem Ventilkörper (20, 120) verbunden ist und den Ventilkörper (20, 120) antreibt, wobei der stromaufwärts gelegene Durchgang (12a, 112a) und der stromabwärts gelegene Durchgang (13a, 113a) auf einer gleichen Achse (L, L2) angeordnet sind, und die Ventilsitzfläche (11d, 111d) so angeordnet ist, dass sie in Bezug auf die Achse (L, L2) geneigt ist, wobei die Achse (L, L2) ein Zentrum darstellt.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 1, wobei in der Ventilsitzfläche (11d, 111d) ein Profil auf einer Innenseite in einer ovalen Form ausgebildet ist, und der Ventilkörper (20, 120) hat eine kreisförmige Form.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 2, wobei ein ringförmiges Dichtungselement (Sr), das an der Ventilsitzfläche (11d, 111d) anliegen kann, am Ventilkörper (20, 120) angebracht ist.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 1, wobei die Ventilsitzfläche (11d, 111d) an einem stromabwärtigen Ende des stromaufwärtigen Durchgangs (12a, 112a) ausgebildet ist, und der Ventilkörper (20, 120) schließt, wenn er sich in eine Richtung bewegt, die dem aus dem stromaufwärts gelegenen Durchgang (12a, 112a) einströmenden Fluid Widerstand entgegensetzt.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 1, wobei die Antriebseinheit (U, U2) einen elektromagnetischen Aktor (A) umfasst, der eine Antriebskraft auf die Welle (40, 140) ausübt.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 5, wobei der elektromagnetische Aktuator (A) umfasst: ein Befestigungselement (50, 60); eine Spule (92) zur Erregung; und einen mit der Welle (40, 140) verbundenen Beweger, der sich in eine Betriebsposition bewegt, indem er der Spule (92) Strom zuführt, und in eine Ruheposition zurückkehrt, indem er der Spule (92) keinen Strom zuführt.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach Anspruch 6, wobei die Ruhestellung einer Ventilöffnungsstellung entspricht, in der der Ventilkörper (20, 120) von der Ventilsitzfläche (11d, 111d) gelöst ist, und die Betriebsstellung einer Ventilschließstellung entspricht, in der der Ventilkörper (20, 120) auf der Ventilsitzfläche (11d, 111d) aufsitzt.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Welle (40, 140) so angeordnet ist, dass sie in einer Richtung senkrecht zur Achse (L, L2) hin- und herbewegt werden kann.
Die Ventilvorrichtung (M1, M2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Welle (40, 140) so angeordnet ist, dass sie in einer Richtung senkrecht zur Ventilsitzfläche (11d, 111d) hin- und herbewegt werden kann.