JP5004703B2 - Pressure reducing valve - Google Patents
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Description
本発明は流体供給源から供給される圧力流体を所定の圧力に調圧して流体圧作動機器に導出する減圧弁に関する。 The present invention relates to a pressure reducing valve that regulates a pressure fluid supplied from a fluid supply source to a predetermined pressure and leads it to a fluid pressure operating device.
流体供給源である空気圧源から供給される圧縮空気を所定の圧力に調圧して空気圧シリンダ等の空気圧作動機器に導出するために減圧弁が使用されている。この減圧弁としては、例えば、特許文献1に記載されるように、圧縮空気が供給される一次側ポートと、空気圧作動機器が接続される二次側ポートとを連通する連通孔の開口端部の弁座を開閉する弁体を有し、弁体には弁ばねにより弁座を閉じる方向のばね力が加えられている。二次側ポートの圧力と大気圧との差圧により弾性変形するダイヤフラムにはリリーフ孔が形成され、弁体に取り付けられたステムの先端がダイヤフラムに当接してリリーフ孔を閉じるようになっており、ダイヤフラムには調圧ばねによりステムを介して弁体を開く方向のばね力が加えられている。
A pressure reducing valve is used to regulate compressed air supplied from an air pressure source, which is a fluid supply source, to a predetermined pressure and to guide the compressed air to a pneumatic actuator such as a pneumatic cylinder. As this pressure reducing valve, for example, as described in
このような減圧弁においては、二次側の圧力が設定圧よりも低いときには調圧ばねのばね力によりダイヤフラムがステムを介して弁体を開き、二次側ポートに一次側の圧縮空気が導出される。二次側ポートの圧縮空気の圧力が設定圧力となると、ダイヤフラムに加わる空気圧によってダイヤフラムは弁体から離れる方向に変位して弁体が弁座に接触してこれを閉じ、一次側ポートと二次側ポートの連通が遮断されることになる。 In such a pressure reducing valve, when the pressure on the secondary side is lower than the set pressure, the diaphragm opens the valve body through the stem by the spring force of the pressure adjusting spring, and the compressed air on the primary side is led to the secondary side port. Is done. When the pressure of the compressed air at the secondary port becomes the set pressure, the air pressure applied to the diaphragm causes the diaphragm to move away from the valve body, the valve body contacts the valve seat and closes it, and the primary side port and the secondary port are closed. The communication of the side port will be cut off.
一方、二次側圧力が設定圧力よりも上昇すると、ダイヤフラムが弁体から離れる方向に変位し、ダイヤフラムはステムの先端から離れてリリーフ孔が開放されて二次側の圧力が外部に排出される。二次側の圧力が設定値となると、ダイヤフラムがステムに接触してリリーフ孔は閉じられることになる。 On the other hand, when the secondary pressure rises above the set pressure, the diaphragm is displaced in a direction away from the valve body, the diaphragm is separated from the tip of the stem, the relief hole is opened, and the secondary pressure is discharged to the outside. . When the pressure on the secondary side reaches the set value, the diaphragm comes into contact with the stem and the relief hole is closed.
ダイヤフラムの変位を弁体に伝達させるためのステムは連通孔内に組み込まれ、その先端部がダイヤフラム室に位置しているので、ダイヤフラム室と連通孔とをシールするためにハウジングにはOリングが装着されている。Oリングの装着形式としては、上記特許文献1に記載のようにステムの外周面にOリングを接触させるようにしたタイプと、特許文献2に記載のように弁体にOリングを装着して摺動孔の内周面にOリングを接触させるようにしたタイプとがある。
減圧弁による調圧作動は二次側ポートに対して一次側の高い圧力の圧縮空気を減圧して導出するので、空気圧作動機器に二次側ポートから供給される圧縮空気が消費されると、二次側ポートの圧力が低下することになり、弁体は頻繁に弁座を開閉動作することになる。このとき一次側ポートから二次側ポートに流れる圧縮空気の流れは蛇行しているので、蛇行に伴って圧縮空気の内部には渦が発生し、その渦によっても弁体およびステムにはその振動が加わることになる。弁体等に加わる振動によってステムと一体に作動する部分が共振現象を起こすと、ステムの先端部により閉じられていたリリーフ孔とステム先端部との間に隙間が発生し、ダイヤフラム室内の空気が大気圧となっているばね室に漏出することがある。ダイヤフラム室内の空気がばね室から外部に漏出するとダイヤフラム室内の圧力が低下するので、二次側の圧力が設定値からずれ、設定圧の精度が低下することになる。 Since the pressure regulating operation by the pressure reducing valve is derived by depressurizing high-pressure compressed air on the primary side with respect to the secondary side port, when compressed air supplied from the secondary side port to the pneumatic operating device is consumed, The pressure in the secondary port will drop, and the valve will frequently open and close the valve seat. At this time, since the flow of compressed air flowing from the primary port to the secondary port is meandering, a vortex is generated inside the compressed air with the meandering, and the vortex also causes vibrations in the valve body and the stem. Will be added. When the part that operates integrally with the stem due to vibration applied to the valve body or the like causes a resonance phenomenon, a gap is generated between the relief hole closed by the tip of the stem and the tip of the stem, and the air in the diaphragm chamber is It may leak into the spring chamber that is at atmospheric pressure. When the air in the diaphragm chamber leaks outside from the spring chamber, the pressure in the diaphragm chamber decreases, so that the pressure on the secondary side deviates from the set value, and the accuracy of the set pressure decreases.
本発明の目的は、弁体の振動発生を抑制することによって減圧弁の調圧精度を高めることにある。 An object of the present invention is to increase the pressure adjustment accuracy of the pressure reducing valve by suppressing the occurrence of vibration of the valve body.
本発明の減圧弁は、圧力流体が供給される一次側ポートと、当該一次側ポートに連通孔を介して連通するとともに圧力流体を流出する二次側ポートとを有するハウジングと、前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体と、当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねとを有する弁組立体と、前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され、前記二次側ポートに連通するダイヤフラム室と外部に連通するばね室とを区画形成するとともに前記ダイヤフラム室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔が形成された調圧ダイヤフラムと、前記ばね室内に配置されたばね受け部材と前記ダイヤフラムとの間に装着され、前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねと、前記ハウジングに回転自在に取り付けられ、前記調圧ばねのばね力を調整する調整ねじ軸と、前記弁体に取り付けられ、前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ダイヤフラムの前記弁体を開く方向の移動を前記弁体に伝達するステムと、前記ステムに取り付けられ、前記調圧ダイヤフラムとの間で前記ダイヤフラム室を形成するとともに前記ダイヤフラム室と前記二次側ポートとの間をシールする非線形のばね定数のシールダイヤフラムとを有し、前記ステムと前記弁組立体とからなる作動系の固有振動数を弁体の作動ストロークに応じて前記シールダイヤフラムにより変化させることを特徴とする。
The pressure reducing valve of the present invention includes a housing having a primary side port to which a pressure fluid is supplied, a secondary side port that communicates with the primary side port through a communication hole and flows out the pressure fluid, and the communication hole A valve assembly having a valve body that opens and closes a valve seat formed on the opening side, a valve spring that biases a spring force in the direction of closing the valve seat with respect to the valve body, and opposed to the valve body The pressure regulator is mounted on the housing and defines a diaphragm chamber that communicates with the secondary port and a spring chamber that communicates with the outside, and a relief hole that communicates the diaphragm chamber and the spring chamber. A pressure adjusting spring that is mounted between the diaphragm, a spring receiving member disposed in the spring chamber, and the diaphragm, and biases a spring force in a direction to open the valve seat with respect to the valve body; and Times An adjusting screw shaft that is freely attached and adjusts the spring force of the pressure adjusting spring, and a tip end surface that is attached to the valve body and opens and closes the relief hole, and opens the valve body of the pressure adjusting diaphragm. A stem that transmits movement to the valve body, and a non-linear spring that is attached to the stem and forms the diaphragm chamber between the pressure regulating diaphragm and seals between the diaphragm chamber and the secondary port A fixed seal diaphragm is provided, and a natural frequency of an operating system including the stem and the valve assembly is changed by the seal diaphragm according to an operation stroke of the valve body.
本発明の減圧弁においては、前記シールダイヤフラムは前記ステムに固定される内側環状部、前記ハウジングに固定される外側環状部、および前記内側環状部と前記外側環状部との間の弾性変形部とを有し、当該弾性変形部は前記弁体の作動ストロークの範囲において断面半円以内の円弧形状を保持することを特徴とする。 In the pressure reducing valve of the present invention, the seal diaphragm includes an inner annular portion fixed to the stem, an outer annular portion fixed to the housing, and an elastic deformation portion between the inner annular portion and the outer annular portion. The elastic deformation portion is characterized in that it retains an arc shape within a semicircular cross section within the range of the operation stroke of the valve body.
本発明の減圧弁においては、前記シールダイヤフラムは前記ステムに固定される内側環状部、前記ハウジングに固定される外側環状部、および前記内側環状部と前記外側環状部との間の弾性変形部とを有し、当該弾性変形部を円錐形状として成形された前記シールダイヤフラムを前記弾性変形部が断面半円形以内の円弧形状に湾曲するように初期変形させて前記ステムに装着することを特徴とする。 In the pressure reducing valve of the present invention, the seal diaphragm includes an inner annular portion fixed to the stem, an outer annular portion fixed to the housing, and an elastic deformation portion between the inner annular portion and the outer annular portion. The seal diaphragm formed with the elastically deforming portion having a conical shape is initially deformed so that the elastically deforming portion is curved into an arc shape within a semicircular cross section, and is attached to the stem. .
本発明の減圧弁においては、前記調圧ダイヤフラムは前記ハウジングの内周面に沿って伸びる外側円筒部と、補強用ディスクの外周面に沿って伸びる内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部との間の半円形状の折り曲げ部とを有し、前記調圧ダイヤフラムをその作動ストロークの範囲において受圧面積が一定となる深溝型とすることを特徴とする。 In the pressure reducing valve of the present invention, the pressure adjusting diaphragm includes an outer cylindrical portion extending along the inner peripheral surface of the housing, an inner cylindrical portion extending along the outer peripheral surface of the reinforcing disk, the outer cylindrical portion and the inner cylindrical portion. And a semicircular bent portion between the cylindrical portion and the pressure adjusting diaphragm is a deep groove type in which the pressure receiving area is constant in the range of the operation stroke.
本発明によれば、シールダイヤフラムが非線形のばね定数つまり弾性特性を有しているので、流路内を流れる流体によってステムおよび弁組立体に振動が加わっても、ステムおよび弁組立体の共振現象の発生を防止することができる。これにより、ステムの先端面が調圧ダイヤフラムに形成されたリリーフ孔を共振現象によって不用意に開放させることが防止され、二次側ポートから導出される流体の圧力を高精度に設定することができる。また、共振現象に起因する過度の発振によりレギュレータが破損することやレギュレータが組み込まれた装置系における他の機器、部品に与える悪影響を防止できる。 According to the present invention, since the seal diaphragm has a non-linear spring constant, that is, an elastic characteristic, even if vibration is applied to the stem and the valve assembly by the fluid flowing in the flow path, the resonance phenomenon of the stem and the valve assembly. Can be prevented. This prevents the relief hole formed on the pressure adjusting diaphragm of the stem end surface from being inadvertently opened due to a resonance phenomenon, and the pressure of the fluid derived from the secondary port can be set with high accuracy. it can. Further, it is possible to prevent the regulator from being damaged due to excessive oscillation caused by the resonance phenomenon and adverse effects on other devices and parts in the apparatus system in which the regulator is incorporated.
本発明によれば、調圧ダイヤフラムが半円形の折り曲げ部を有しており、調圧ダイヤフラムの作動ストロークの範囲において受圧面積が一定となるので、調圧ダイヤフラムが変位しても調圧ばねを含めた調圧ダイヤフラムによる二次側圧力の設定値を高精度に設定することができる。 According to the present invention, since the pressure adjusting diaphragm has a semicircular bent portion, and the pressure receiving area is constant in the range of the operation stroke of the pressure adjusting diaphragm, the pressure adjusting spring can be provided even if the pressure adjusting diaphragm is displaced. It is possible to set the set value of the secondary side pressure by the included pressure adjusting diaphragm with high accuracy.
本発明によれば、ステムとハウジングとの間をシールして調圧ダイヤフラムとの間でダイヤフラム室を形成するシールダイヤフラムをステムに設けたので、Oリングによりステムをシールする場合のようにOリングに潤滑油を塗布する必要がなく、流体の中に油分が混入することを防止できる。 According to the present invention, since the seal diaphragm that seals between the stem and the housing and forms the diaphragm chamber between the pressure adjustment diaphragm is provided on the stem, the O-ring is sealed as in the case of sealing the stem with the O-ring. Therefore, it is not necessary to apply lubricating oil to the fluid, and oil can be prevented from being mixed into the fluid.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態である減圧弁を示す断面図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a pressure reducing valve according to an embodiment of the present invention.
減圧弁はハウジング11を有しており、ハウジング11はハウジング本体12と、これに取り付けられるキャップ13と、キャップ13に対向してハウジング本体12に取り付けられるボンネット14とにより構成されている。ハウジング本体12には流体圧供給源としての圧縮空気供給源に連通される一次側ポート15と、空気圧シリンダ等の流体圧作動機器しての空気圧作動機器に連通される二次側ポート16とが図1に示すように同軸状となって形成されており、一次側ポート15と二次側ポート16とを連通させる連通孔17が両ポート15,16の中心軸に対して直角方向を向いてハウジング本体12に形成されている。連通孔17はキャップ13に対向する開口部を有しており、ハウジング本体12には連通孔17の開口部側に弁座18が形成されている。
The pressure reducing valve includes a
キャップ13内には弁体21が軸方向に往復動自在に装着されており、弁体21は弁座18に接触してこれを閉じる状態と、弁座18から離れてこれを開く状態とに作動する。弁体21はキャップ13に形成されたガイド孔22に摺動自在に嵌合される軸部21aと、これの先端部に一体に設けられて弁座18に対向するフランジ部21bとを有している。フランジ部21bの前面には弁座18に接触するゴム製のシール部材23が設けられ、軸部21aにはガイド孔22の内周面に接触するシール部材24が設けられている。
A
キャップ13はハウジング本体12に形成された雌ねじにねじ結合する雄ねじが設けられた円筒形状の取付部13aと、これと一体になりガイド孔22が形成されたガイド筒部13bとを有しており、取付部13aとガイド筒部13bとの間のスペースには圧縮コイルばねが弁ばね25として組み込まれている。この弁ばね25は一方の端面が弁体21のフランジ部21bの外面に当接し、他方の端面がキャップ13の内面に当接しており、弁ばね25により弁体21には弁座18を閉じる方向のばね力が加えられている。弁体21と弁ばね25とにより弁組立体26が構成されている。
The
ハウジング本体12とこれにねじ結合されるボンネット14とによりゴム製の調圧ダイヤフラム27が挟み付けられた状態となって装着されており、調圧ダイヤフラム27には補強用ディスク28が取り付けられている。調圧ダイヤフラム27によりボンネット14内部のばね室31とハウジング本体12側のダイヤフラム室32とに区画されている。ハウジング本体12には管部材からなるアスピレーター33が取り付けられており、アスピレーター33は一端部がダイヤフラム室32に開口し、他端部はL字形状に折り曲げられて二次側ポート16の下流側に開口しており、ダイヤフラム室32はアスピレーター33のパイロット孔34により二次側ポート16に連通している。ばね室31はボンネット14に形成されたブリードポート35により外部に連通され、ばね室31は大気圧状態となっている。調圧ダイヤフラム27および補強用ディスク28の中心部には弁スリーブ36が取り付けられており、この弁スリーブ36はダイヤフラム室32とばね室31とを連通させるリリーフ孔37を有している。
A rubber
ボンネット14は端壁部14aが一体となった円筒部14bを有し、円筒部14bの開口端部には環状のフランジ部14cが設けられ、ボンネット14はハウジング本体12にフランジ部14cの部分で取り付けられるようになっており、フランジ部14cはボルト38によりハウジング本体12に締結される。端壁部14aには調整ねじ軸39が回転自在に装着されており、この調整ねじ軸39の雄ねじ40が端壁部14aにねじ結合されるとともに雄ねじ40には締結ナット41がねじ結合されるようになっている。調整ねじ軸39の先端には、ばね受け部材42が配置され、調圧ダイヤフラム27にばね室31側に位置させて固定された補強用ディスク28とばね受け部材42との間には圧縮コイルばねが調圧ばね43として装着され、この調圧ばね43により調圧ダイヤフラム27には弁体21に向かい弁体21を弁座18から開放する方向のばね力が加えられている。このばね力を調整するために、調整ねじ軸39に一体に操作ハンドル44が取り付けられ、この操作ハンドル44を介して調整ねじ軸39を回動することにより、ばね受け部材42を軸方向に移動させると、調圧ばね43の伸縮量が調整されることになる。これにより、この伸縮量に応じて調圧ダイヤフラム27に加えられるばね力が調整される。
The
弁体21には金属製の棒状部材からなるステム45が取り付けられている。ステム45の基端部は弁体21に形成された取付孔に嵌合しており、基端部に形成された雄ねじにねじ結合するナット46によりステム45は弁体21に固定されている。ステム45の先端部はハウジング本体12に形成された貫通孔47を貫通しており、先端面48は円弧状となっている。この円弧状の先端面48が弁スリーブ36の端面に接触するとリリーフ孔37は閉じられ、弁スリーブ36の端面から離れるとリリーフ孔37は開放される。ステム45の先端面48がリリーフ孔37を閉じた状態のもとで調圧ダイヤフラム27が弁体21に向けて移動すると、その移動はステム45を介して弁体21が弁座18から離れる方向に弁体21に伝達される。一方、弁体21が弁座18に接触した状態のもとで調圧ダイヤフラム27が弁体21から離れる方向に移動すると、ステム45は弁体21が弁座18に接触しているので移動が規制されることになり、調圧ダイヤフラム27がステム45から離れてリリーフ孔37は開放される。
A
ステム45にはシールダイヤフラム49が取り付けられている。このシールダイヤフラム49はステム45に固定される内側環状部49aと、ハウジング本体12に固定される外側環状部49bと、これらの間の弾性変形部49cとを有しており、シールダイヤフラム49は調圧ダイヤフラム27とによりダイヤフラム室32を形成している。このようにステム45にシールダイヤフラム49を取り付けてステム45とハウジング本体12とをシールすると、ダイヤフラムは非摺動型であるためにシール性と摺動性を確保するために潤滑剤が不要となる。ステム45をOリングによりハウジング本体12に対してシールする場合には、Oリングの摺動性を確保するためにOリングに潤滑剤を塗布する必要があり、流路内を流れる圧縮空気に潤滑剤が混入することになるが、シールダイヤフラム49をステム45に取り付けることによって流路内に潤滑油つまり油分が混入しないことになる。これにより、空気中に油分の混入を防止する必要がある禁油仕様の空気圧作動機器に対する圧縮空気の供給を行うことができる。
A
このように、相互に対向し合う弁体21と調圧ダイヤフラム27の間にはステム45が配置されているので、二次側ポート16に連通するダイヤフラム室32の圧力が低下すると、調圧ばね43によって調圧ダイヤフラム27およびステム45を介して弁体21は弁座18から離れる方向に駆動されて弁体21は開いた状態になり、弁体21の開度はダイヤフラム室32の圧力に応じて変化する。したがって、二次側ポート16の圧力が調圧ばね43のばね力により設定される圧力よりも低い圧力となると、連通孔17を介して一次側ポート15から二次側ポート16に圧縮空気が流れて二次側ポート16に導出される圧縮空気の圧力は高められる。
Thus, since the
一方、二次側ポート16に導出される圧縮空気の圧力が設定圧よりも高くなると、ダイヤフラム室32の圧力により調圧ばね43が収縮して調圧ダイヤフラム27がステム45の先端面48から離れることになり、二次側ポート16に導出された圧縮空気はダイヤフラム室32からリリーフ孔37を介してばね室31内に流入しブリードポート35から排出される。このように弁体21の開閉と、リリーフ孔37の開閉によって二次側ポート16に導出される圧縮空気の圧力は、調圧ばね43のばね力により設定された圧力に維持される。
On the other hand, when the pressure of the compressed air led out to the
シールダイヤフラム49の弾性変形部49cは図1に示すように断面が半円よりも小さい円弧形状となっており、図1に示すように弁体21が弁座18に接触して連通孔17を閉じた状態から弁体21が最も弁座18から離れる全開状態に弁体21が作動する作動ストロークの範囲において弾性変形部49cは円弧形状を保持することになる。これにより、ステム45に対してはシールダイヤフラム49から弁体21の作動ストロークの範囲において非線形のばね定数つまり弾性特性の弾性力が加えられることになる。弾性特性が非線形となっていると、ステム45の移動ストロークの位置に応じてシールダイヤフラム49の弾性力が変化することから、ステム45とシールダイヤフラム49を含めた弁組立体26の固有振動数はステム45の移動ストロークの位置に応じて変化することになる。
The elastically deforming
ステム45を含めた弁組立体26の固有振動数f0は、以下の式で示すように、弁ばね25とシールダイヤフラム49によるばね定数kと、弁組立体26等の可動部分の質量Mとによって設定される。
f0=(1/2π)(k/M)1/2
The natural frequency f 0 of the
f 0 = (1 / 2π) (k / M) 1/2
シールダイヤフラム49は弾性変形部49cが半円形以内の円弧形状となっているので、そのばね定数は、不等ピッチのコイルばねや円錐形、太鼓形、タル形などのコイルばねと同様に非線形となっている。したがって、ステム45の移動ストロークの位置に応じて、ステム45等を含めた弁組立体26の固有振動数f0は、上式のばね定数kが変化するので変化することになる。この固有振動数が変化すると、流路内を流れる圧縮空気の振動によってステム45の共振現象の発生を防止することができる。
Since the
一次側ポート15から二次側ポート16に流路内を流れる圧縮空気の流れは蛇行しているので、蛇行に伴って圧縮空気の内部には渦が発生し、その渦によっても弁体21には振動が加えられることになり、その振動数も時々刻々と変化するが、上述のように弁組立体26を含めたステム45の固有振動数が弁体21のストロークに応じて変化するので、ステム45の共振現象の発生を防止することができる。これにより、ステム45の先端面48が不用意に調圧ダイヤフラム27から離れてリリーフ孔37が開かれることが防止され、二次側の圧力を設定値に高精度に維持することができる。
Since the flow of the compressed air flowing in the flow path from the
図2(A),(B)は2種類のシールダイヤフラム49のばね定数つまり弾性特性を示す特性線図である。図2(A)に示すシールダイヤフラム49は成形金型を用いて成形したときに、内側環状部49aと外側環状部49bとの間の弾性変形部49cが湾曲して成形され、断面が半円形以内の円弧形状となっている。このタイプのシールダイヤフラム49はステム45の作動ストロークの初期には水平部K0つまりステム45が移動しても弾性力が変化しない領域があり、この領域は共振現象を発生する可能性があるが、ストロークの初期を除いて殆どの弁体作動ストローク範囲においてはばね定数が変化するので、シールダイヤフラム49からステム45に加えられる弾性力が図2(A)に示すように変化する。これにより、ストロークの初期を除いてステム45の作動ストロークの範囲においてはステム45および弁組立体26の共振現象の発生を防止することができ、減圧弁の調圧精度を高めることができる。
FIGS. 2A and 2B are characteristic diagrams showing spring constants, that is, elastic characteristics of two types of
一方、図2(B)に示すタイプのシールダイヤフラム49は、成形金型を用いて成形したときに、内側環状部49aと外側環状部49bとの間の弾性変形部49cを湾曲させずに円錐形としている。このタイプのシールダイヤフラム49は弾性変形部49cが断面半円形以内の円弧形状となるように初期変形させて減圧弁に組み込まれると、図2(B)に示すような弾性特性となる。つまり、ステム45および弁体21の作動ストロークの範囲には水平部K0は含まれることなく、ステム45および弁体21の作動ストロークの範囲においてばね定数が常に変化することになる。これにより、ステム45の移動ストロークの全範囲において共振現象の発生を防止することができ、図2(A)に示すシールダイヤフラム49よりも減圧弁の調圧精度を高めることができる。
On the other hand, the
調圧ダイヤフラム27は補強用ディスク28の端面に固定される中央部27aと、ハウジング本体12とボンネット14との間に締結される外周部27bとを有し、これらの間に断面U字形状の弾性変形部27cが環状に設けられている。弾性変形部27cは、ハウジング11を構成するボンネット14の内周面に沿って軸方向に伸びる外側円筒部51と、補強用ディスク28の外周面に沿って軸方向に伸びる内側円筒部52と、これらの間に設けられた半円形状の折り曲げ部53とを有し、内側円筒部52の軸方向寸法が調圧ダイヤフラム27の移動ストロークよりも長く設定されており、調圧ダイヤフラム27は深溝型となっている。
The
図3(A)は図1に示された調圧ダイヤフラム27の拡大断面図であり、内側円筒部52の軸方向寸法を調圧ダイヤフラム27の移動ストロークよりも長く設定し、弾性変形部27cに半円形状の折り曲げ部53を設けると、調圧ダイヤフラム27が軸方向に移動しても調圧ダイヤフラム27の受圧面積は一定に保持される。なぜならば、折り曲げ部53の半径D0よりも外側の部分はハウジング11に固定された状態となっており、この部分に加わる圧縮空気の圧力は調圧ダイヤフラム27には推力として加わることなく、半径D0よりも内側の部分つまり受圧部に加わる圧縮空気の圧力が調圧ダイヤフラム27に推力として加わることになる。このように、ダイヤフラム室32の圧縮空気により調圧ダイヤフラム27に圧力が加えられる受圧面積は調圧ダイヤフラム27のうち軸方向に移動する部分によって設定されることになり、調圧ダイヤフラム27が軸方向に移動しても、これの軸方向の移動ストローク全体において折り曲げ部53が半円形状を保持するようにすると、調圧ダイヤフラム27の受圧面積が一定となる。
FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of the
しかも、調圧ダイヤフラム27を深溝型とすると、外側円筒部51の軸方向寸法を長くすることができ、調圧ダイヤフラム27の軸方向ストロークを長くすることができる。これにより、弁体21の開度を大きくすることができ、二次側ポート16から流出される圧縮空気の流量を高めることができる。
In addition, when the
図3(B)は比較例としての調圧ダイヤフラム29を示す断面図である。この調圧ダイヤフラム29のように折り曲げ部53aが半円形以内の短い寸法の浅溝型となっていると、調圧ダイヤフラム29が軸方向に移動するに伴って、調圧ダイヤフラム29の受圧部つまり圧力を受けて軸方向に移動する部分の半径が変化することになる。図3(B)においては、調圧ダイヤフラム29が実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に移動した場合に、半径D1から半径D2に受圧部の半径が変化した状態を示す。このように受圧部の半径が変化すると、ダイヤフラム室32の圧力が同じであっても、調圧ダイヤフラム29に圧縮空気により加わる推力が変化することになる。このため、受圧面積が大きくなると低い圧力であっても調圧ダイヤフラム29は弁体21を閉じる方向に移動することになる。
FIG. 3B is a cross-sectional view showing a
これに対して、図3(A)に示すように、調圧ダイヤフラム27を深溝型とすると、折り曲げ部53は調圧ダイヤフラム27の移動ストローク全体で半円形状を保持することになるので、調圧ダイヤフラム27の受圧部の半径D0が変化することなく受圧面積が一定となる。このように、調圧ダイヤフラム27を深溝型とすると、ダイヤフラム室32内の圧縮空気の圧力が調圧ダイヤフラム27に推力として作用する受圧部の面積が常に一定となるので、二次側ポート16から導出される圧縮空気の圧力を高精度で設定圧力に設定することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 3A, if the
図1に示す減圧弁は、二次側ポート16に導出される圧縮空気の圧力が調圧ばね43のばね力により設定される設定値よりも低くなると、調圧ダイヤフラム27が弁体21に向けて変位するので、弁体21は弁座18から離れて連通孔17が開放される。これにより、一次側ポート15から二次側ポート16に向けて圧縮空気が流れて二次側ポート16から空気圧作動機器に供給される圧縮空気の圧力が設定値に向けて高められる。このときには、ステム45によりリリーフ孔37は閉じられた状態を保持することになるが、一次側ポート15から二次側ポート16に向けて流れる圧縮空気により渦が発生し、その振動がステム45や弁組立体26に加わっても、ステム45の作動ストロークの変化に伴ってシールダイヤフラム49のばね定数つまり弾性特性が変化するので、ステム45と弁組立体26とからなる作動系の固有振動数が時々刻々と変化することになる。これにより、ステム45の共振現象の発生が防止されるので、ステム45の先端面48が共振現象に起因して不用意に離れることが防止され、二次側ポート16から導出される圧縮空気の圧力を設定圧力に高精度に設定することができる。
In the pressure reducing valve shown in FIG. 1, when the pressure of the compressed air led out to the
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した減圧弁は圧縮空気を作動流体としてこれを空気圧作動機器に減圧して供給するために使用されているが、窒素ガス等の他の流体を作動媒体とする減圧弁に対しても本発明を適用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the above-described pressure reducing valve is used to supply compressed air as a working fluid to a pneumatically operated device, but the pressure reducing valve uses other fluid such as nitrogen gas as a working medium. The present invention can be applied.
11 ハウジング
12 ハウジング本体
13 キャップ
14 ボンネット
15 一次側ポート
16 二次側ポート
17 連通孔
18 弁座
21 弁体
25 弁ばね
26 弁組立体
28 補強用ディスク
31 ばね室
32 ダイヤフラム室
34 パイロット孔
35 ブリードポート
36 弁スリーブ
39 調整ねじ軸
42 ばね受け部材
45 ステム
49 シールダイヤフラム
49a 内側環状部
49b 外側環状部
49c 弾性変形部
51 外側円筒部
52 内側円筒部
53 折り曲げ部
11 Housing 12
Claims (4)
前記連通孔の開口部側に形成された弁座を開閉する弁体と、当該弁体に対して前記弁座を閉じる方向にばね力を付勢する弁ばねとを有する弁組立体と、
前記弁体に対向して前記ハウジングに装着され、前記二次側ポートに連通するダイヤフラム室と外部に連通するばね室とを区画形成するとともに前記ダイヤフラム室と前記ばね室とを連通させるリリーフ孔が形成された調圧ダイヤフラムと、
前記ばね室内に配置されたばね受け部材と前記ダイヤフラムとの間に装着され、前記弁体に対して前記弁座を開放する方向のばね力を付勢する調圧ばねと、
前記ハウジングに回転自在に取り付けられ、前記調圧ばねのばね力を調整する調整ねじ軸と、
前記弁体に取り付けられ、前記リリーフ孔を開閉する先端面を有し前記調圧ダイヤフラムの前記弁体を開く方向の移動を前記弁体に伝達するステムと、
前記ステムに取り付けられ、前記調圧ダイヤフラムとの間で前記ダイヤフラム室を形成するとともに前記ダイヤフラム室と前記二次側ポートとの間をシールする非線形のばね定数のシールダイヤフラムとを有し、
前記ステムと前記弁組立体とからなる作動系の固有振動数を弁体の作動ストロークに応じて前記シールダイヤフラムにより変化させることを特徴とする減圧弁。
A housing having a primary side port to which pressure fluid is supplied, and a secondary side port communicating with the primary side port via a communication hole and flowing out the pressure fluid;
A valve assembly comprising: a valve body that opens and closes a valve seat formed on the opening side of the communication hole; and a valve spring that biases a spring force in the direction of closing the valve seat relative to the valve body;
A relief hole that is mounted on the housing so as to face the valve body, defines a diaphragm chamber that communicates with the secondary port and a spring chamber that communicates with the outside, and communicates the diaphragm chamber and the spring chamber. The formed pressure regulating diaphragm;
A pressure regulating spring that is mounted between a spring receiving member disposed in the spring chamber and the diaphragm, and biases a spring force in a direction to open the valve seat with respect to the valve body;
An adjustment screw shaft that is rotatably attached to the housing and adjusts a spring force of the pressure adjustment spring;
A stem attached to the valve body, having a distal end surface for opening and closing the relief hole, and transmitting a movement of the pressure regulating diaphragm in a direction to open the valve body to the valve body;
A non-linear spring constant seal diaphragm that is attached to the stem and forms the diaphragm chamber with the pressure regulating diaphragm and seals between the diaphragm chamber and the secondary port ;
A pressure reducing valve, wherein a natural frequency of an operating system including the stem and the valve assembly is changed by the seal diaphragm according to an operating stroke of the valve body.
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