JP3588181B2 - 直動型ポペット弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、リリーフ弁、チェック弁、オペレートチェック弁、あるいはカウンターバランス弁等の直動型ポペット弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5、6に示した従来のリリーフ弁は、そのボディbに、流入ポート1及び流出ポート2を形成するとともに、シート部材sを組み込む嵌合孔3を形成している。上記流入ポート1と嵌合孔3とはその軸方向の中心線を一致させる一方、流出ポート2と嵌合孔3とは、それらの軸方向の中心線を直交させている。
上記嵌合孔3には、筒状のシート部材sを組み込むが、このシート部材sの一端をハウジングhとネジ結合し、両者を一体的に組み合わせている。そして、このハウジングhの外側にもネジ4を形成し、このネジ4をボディbの嵌合孔3に形成したネジにはめてハウジングh及びシート部材sをボディbに組み込み固定している。
【0003】
上記シート部材sには、流入ポート1と常時連通するインポート5と、このインポート5と連続するとともに、インポート5よりも大径にした組込み孔6と、を形成し、かつ、このインポート5と組込み孔6との境界に形成される段部をシート7としている。
さらに、このシート部材sには、組込み孔6と流出ポート2とを連通させる通孔8を形成するとともに、前記ハウジングh側における端部にダンパーオリフィス9を形成している。
なお、このダンパーオリフィス9が開口する組込み孔6の内周は、他の部分よりもほんのわずかだけ内径を大きくした大径部6aとしている。
また、上記組込み孔6には、ポペット部材pを摺動自在にはめている。そして、このポペット部材pは、上記インポート1側から順に、ポペット部10、摺動部11及びスプリングガイド部12を形成している。
【0004】
上記摺動部11は、シート部材sの内周にぴったりと接触して摺動しうる外径を保つとともに、この摺動部11を境にして、ハウジングh内にスプリング室13を区画している。そして、このスプリング室13には、スプリングガイド14を設けるとともに、このスプリングガイド14とポペット部材pのスプリングガイド部12との間にスプリング15を介在させている。
このスプリング15の作用で、通常は、ポペット部10が、図5に示すように、シート7を閉じるようにしている。また、上記スプリング室13は、ダンパーオリフィス9及びシート部材sとハウジングhとの間に形成した通路16を介して流出ポート2に連通している。
【0005】
今、流入ポート1に導かれた圧力が、スプリング15のバネ力に相当する圧力よりも低ければ、ポペット部材pが図5のノーマル状態を維持して、弁座7をシートする。シート7が閉じられれば、流入ポート1と流出ポート2との連通が遮断されることになる。
そして、上記のノーマル状態では、摺動部11とダンパーオリフィス9とが完全に食い違い、オリフィス9が全開状態を維持する。
流入ポート1側の圧力が、スプリング15のバネ力に相当する圧力よりも高くなれば、ポペット部材pがスプリング15に抗して移動し、そのシート7を開く。したがって、流入ポート1側の圧力流体が流出ポート2に流れる。
【0006】
そして、ポペット部材pが図6に示す全開状態を維持すると、その摺動部11が大径部6a位置に達するので、スプリング室14は、摺動部11と大径部6aとの隙間→ダンパオリフィス9→通路16とを経由して流出ポート2と連通することになる。
いずれにしても、ポペット部材pがスプリング15に抗して移動するときには、スプリング室13内の流体が、ダンパーオリフィス9を経由して流出ポート2に流出するので、その時の圧力損失の作用でスプリング室13内の圧力が上昇する。このスプリング室13内の圧力上昇によって、ポペット部材pの動きが抑制される。このようにポペット部材pの動きを抑制することによって、流入ポート1側の圧力が急変したときのポペット部材pの動作を安定させることができる。言い換えれば、流入ポート1側の急激な圧力変動で発生するポペット部材pの振動を押え、いわゆるダンピング効果を発揮させることができる。
【0007】
ところが、このスプリング室13内に空気が混入していると、この空気のために、上記のダンピング効果が期待できなくなるが、その理由は次のとおりである。すなわち、空気は、液体よりも密度が小さいために、空気と液体とで、オリフィス9を通過する単位時間当たりの流量が同じでも、空気の場合にはその圧力損失がほとんど生じない。したがって、スプリング室13の体積が縮小されたとき、空気がダンパーオリフィス9を通過してしまうと、ダンピング効果が発揮されなくなる。
また、空気の方が液体よりも体積弾性係数が大きいので、スプリング室13に空気が混入していると、ポペット部材pが移動したとき、空気が圧縮されるだけで、ダンパーオリフィス9に流体が通過しないことがある。この場合には、当然のことであるが、ダンピング効果が発揮されない。
【0008】
以上の理由から、この種のポペット弁では、ボディbを上に、ハウジングhを下にして使い、たとえ空気が混入していても、それがダンパーオリフィス9を通って流出ポート2から放出されるようにする。
また、工場からの出荷前には、例えば、図6に示すように、ポペット部材pを最大にストロークさせて、スプリング室13内の体積を最小にし、その中の空気を強制的に排出するようなこともする。
このとき、ダンパーオリフィス9の開口面積が大きければ大きいほど、空気が抜けやすくなるが、オリフィス9の開口面積が大きすぎると、ダンピング効果を期待できなくなってしまう。そのために、このオリフィス9の開口面積をそれほど大きくできないという制約がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにした従来のポペット弁では、いったんスプリング室13内に空気が入ってしまうと、それを放出しにくいという問題があった。
なぜなら上記したようにオリフィス9の開口面積をそれほど大きくできないからである。
しかも、シート部材sとポペット部材pとの加工公差などによって、それらの間に、空気溜り17ができてしまうことがあった。このように空気溜り17ができてしまうと、そこに侵入した空気を放出することがほとんど不可能になってしまう。
上記のように従来のポペット弁では、スプリング室13に空気が入ってしまうと、それがなかなか抜けないという問題があった。
この発明の目的は、スプリング室に空気が入っても、それが抜けやすいようにした直動型ポペット弁を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ボディと、上記ボディに組み込んだ筒状のシート部材と、このシート部材内に形成したシートと、このシートに向かって圧力流体を導く流入ポートと、シートを通過した流体を導く流出ポートと、上記シート部材に摺動自在に組み込まれるとともに、上記シートを開閉するポペット部材と、このポペット部材の背面側に区画したスプリング室と、このスプリング室に設けるとともに、ノーマル状態でポペット部材をシートに圧接させるスプリングと、上記ポペット部材に形成するとともに、流出ポートとスプリング室とを連通させるための連通路と、この連通路に形成したダンパーオリフィスとを備えてなる直動型ポペット弁を前提にするものである。
上記のポペット弁を前提にしつつ、この発明は、ポペット部材の周囲に、上記連通路に連通する環状溝を形成するとともに、この環状溝は、ポペット部材がノーマル位置にあるとき、シート部材によって閉じられ、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるとき、上記シート部材に形成した大径部を介してスプリング室側に開く構成にする一方、連通路に形成したダンパーオリフィスを、環状溝よりもスプリング室側に位置させた点に特徴を有する。
【0011】
【作用】
この発明は、上記のように構成したので、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍では、スプリング室が、環状溝及び連通路を介して流出ポートに連通する。そして、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるときには、ダンピング効果を必要としないので、上記のようにスプリング室がダンパーオリフィスを経由せずに流出ポートに連通しても、ポペット部材の作動が不安定化することはない。
また、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍以外の位置にあるときには、環状溝がシート部材によって閉ざされるので、ダンパーオリフィスによって所期のダンピング効果を発揮することになる。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1〜図3に示した第1実施例は、直動型のリリーフ弁を示したものである。そして、このリリーフ弁と前記従来のリリーフ弁とは、以下の点において相違するが、その相違点以外の共通要素については、従来と同一符号を用い、その詳細な説明を省略する。
なお、この第1実施例では、シート部材sにハウジングhをあらかじめ一体的に組み付けるとともに、シート部材sに形成したネジ21をボディbに形成したネジにはめ合せるようにしたもので、この点において、第1実施例は従来例と相違する。このように第1実施例と従来例とのシート部材sとハウジングhとは、その組み付け状況が異なるが、両者のシート部材sとハウジングhとの機能はまったく同じである。
【0013】
また、この第1実施例は、ポペット部材pの摺動部11に、それを貫通する連通路22を形成している。この連通路22は、流出ポート2とスプリング室13とを常時連通させるものである。そして、スプリング室13側における連通路22の開口端に、ダンパーオリフィス23を形成している。このダンパーオリフィス23は、連通路22よりもその開口径を小さくしていることも当然である。
さらに、この摺動部11の外周には、環状溝24を形成するとともに、この環状溝24は、流通孔25を介して連通路22に連通させている。この流通孔25も、ダンパーオリフィス23の開口径よりも大きくしている。
【0014】
上記のようにした環状溝24は、ポペット部材pが図3に示すように、フルストローク位置すなわち最大開口位置にあるとき、シート部材sに形成した大径部6aを介してスプリング室13側に開放され、それ以外の位置にあるとき、シート部材sによって閉ざされる関係位置を保っている。
ただし、この発明としては、ポペット部材pが、ダンピング効果を必要としない位置まで移動したときに、その環状溝24がスプリング室13側に開放されればよいものである。したがって、ポペット部材pが、上記のように最大開口位置まで移動しなくても、その近傍まで移動したときに、環状溝24がスプリング室13側に開放されるようにしてもよい。
なお、この第1実施例では、ダンパーオリフィス23を連通路22の開口端に設けたが、この発明としては、ダンパーオリフィス23が環状溝24よりもスプリング室13側にあれば、特に、その位置が限定されるものではない。
【0015】
次に、この第1実施例の作用を説明する。
ポペット部材pがスプリング13に抗して移動すると、スプリング室13内の体積が縮小されること従来と同様である。このとき、ポペット部材pのストローク位置によって、環状溝24がスプリング室13側に開放されていなければ、スプリング室13内の流体は、全てダンパーオリフィス23及び連通路22を経由して流出ポート2に導かれる。したがって、オリフィス23によって所期のダンピング効果が発揮される。
そして、ポペット部材pが最大開口位置まで移動すると、環状溝24がスプリング室13に開放されるので、スプリング室13内の流体は、環状溝24→流通孔25→連通路22を経由して、流出ポート2に導かれる。
【0016】
上記のように、環状溝24がスプリング室13側に開放されたときには、環状溝24と前記大径部6aとが相まって、ポペット部材pの全周にわたって十分に大きな流路が形成される。このようにスプリング室13内の流体が、ダンパーオリフィス23よりも十分に大きな流路を経由して流出ポート2に導かれるので、その分、空気も放出されやすくなる。
ただし、この発明としては、環状溝24だけで、十分な流路を形成できれば、大径部6aは絶対的な構成要素ではない。
いずれにしても、上記のようにポペット部材pの最大開口位置において、スプリング室13の上端部分が環状溝24を介して流出ポート2に連通するので、当該製品の出荷前に、ポペット部材pを、一度、最大開口位置に移動させれば、スプリング室13内の空気を確実に放出できる。
つまり、この第1実施例によれば、出荷前に、意図的に空気抜きができるし、当該ポペット弁の使用中においても、ポペット部材pが最大開口位置に移動することによって、自動的に空気抜きができる。
【0017】
図4に示した第2実施例は、オぺレートチェック弁に用いたもので、そのポペット部材pの構成は、第1実施例と全く同様である。すなわち、ポペット部材pをシート部材sに摺動自在に組み込むとともに、このポペット部材に連通路22を形成している。そして、この連通路22は、流通孔25を介して環状溝24に連通させるとともに、この連通路22には、ダンパーオリフィス23を設けている。
このようにしたオぺレートチェック弁は、パイロットポート26にパイロット圧が作用しない限り、図示の閉じた状態を維持し、流入ポート27と流出ポート28との連通を遮断する。そして、パイロットポート26にパイロット圧が作用して、パイロットピストン29がポペット部材pを押すと、シート7が開いて、流入ポート27と流出ポート28とを連通させる。
【0018】
【発明の効果】
この発明の直動型ポペット弁によれば、ポペット部材の最大開口位置において、スプリング室がダンパーオリフィス以外の流通路を経由して流出ポートに連通するので、ダンパーオリフィスを目的通りの開口径に維持しても、空気抜きができる。言い換えれば、十分なダンピング効果を発揮させながら、空気抜きもできるポペット弁が得られることになる。
また、当該製品の出荷前に、ポペット部材を最大開口位置に移動させれば、その空気抜きが可能なので、製品の組み付け時に侵入した空気を確実に抜くことができる。
さらに、当然のことであるが、当該ポペット弁の使用中においても、ポペット部材の最大開口位置で、空気抜きが行われることになる。したがって、使用中に空気が侵入したとしても、それを自動的に抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポペット部材を断面にしていない第1実施例の閉弁状態の断面図である。
【図2】ポペット部材も断面にした第1実施例の閉弁状態の断面図である。
【図3】ポペット部材が最大開口位置を保った状態の第1実施例の断面図である。
【図4】第2実施例の閉弁状態の断面図である。
【図5】従来のリリーフ弁の閉弁状態の断面図である。
【図6】従来のリリーフ弁の開弁状態の断面図である。
【符号の説明】
b ボディ
1 、27 流入ポート
2 、28 流出ポート
s シート部材
p ポペット部材
7 シート
13 スプリング室
15 スプリング
22 連通路
23 ダンパーオリフィス
24 環状溝
Claims (1)
- ボディと、上記ボディに組み込んだ筒状のシート部材と、このシート部材内に形成したシートと、このシートに向かって圧力流体を導く流入ポートと、シートを通過した流体を導く流出ポートと、上記シート部材に摺動自在に組み込まれるとともに、上記シートを開閉するポペット部材と、このポペット部材の背面側に区画したスプリング室と、このスプリング室に設けるとともに、ノーマル状態でポペット部材をシートに圧接させるスプリングと、上記ポペット部材に形成するとともに、流出ポートとスプリング室とを連通させるための連通路と、この連通路に形成したダンパーオリフィスとを備えてなる直動型ポペット弁において、ポペット部材の周囲に、上記連通路に連通する環状溝を形成するとともに、この環状溝は、ポペット部材がノーマル位置にあるとき、シート部材によって閉じられ、ポペット部材が最大開口位置あるいはその近傍にあるとき、上記シート部材に形成した大径部を介してスプリング室側に開く構成にする一方、連通路に形成したダンパーオリフィスを、環状溝よりもスプリング室側に位置させた直動型ポペット弁。
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