TW201416593A

TW201416593A - 流路之開閉閥

Info

Publication number: TW201416593A
Application number: TW102119553A
Authority: TW
Inventors: Yoshihiro Fukano; Tadashi Uchino; Taiyou Hatta
Original assignee: Smc Kk
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-05-01
Also published as: JP2014084922A; KR101492536B1; US20140110615A1; KR20140051043A; JP5700021B2; CN103775672A; DE102013106595A1; US9091352B2

Abstract

一種流路之開閉閥係配置有：主體(12)，係具有可旋轉地容納閥體(20)於其中之閥室(18)；以及套筒(22)，係以不具有間隙之方式抵接該閥室(18)之內周面(18c)，使得該閥室(18)之內周面(18b)及該套筒(22)之內周面(22a)以不具有間隙之方式頂抗於該閥體(20)之外周面(20b)進行滑動，從而藉由該閥體(20)及該套筒(22)屏蔽該閥室(18)。第一及第二底座構件(30、32)以及驅使該第一及第二底座構件(30、32)趨向該閥體(20)側之第一及第二O形環(38、40)係配置在第一及第二環形凹槽(34、36)內，該第一及第二環形凹槽(34、36)係設置在該內周面(18b)及該內周面(22a)上。

Description

流路之開閉閥

本案係關於一種用於藉由開和閉有流體流過之流路而切換流體之流經狀態的流路之開閉閥。

迄今，習知之流路之開閉閥，例如，係連接至流體流經之流路，且藉由切換該流路之連通的狀態控制流體之流經狀態。

如此類型之流路之開閉閥，於美國專利第4,815,704號案，係揭露一種具有球形閥(spherical valve)之“球閥(ball valve)”結構。於該流路之開閉閥中，設置有閥室(valve chamber)，該閥室係容納該球形閥於閥主體(valve main body)內部。藉由旋轉連接於該閥之上部之軸(shaft)，該閥之通孔(through hole)係建立形成在該閥主體之一對通道(即流體入口(fluid inlet port)及流體出口(fluid outlet port))之間的連通。環形密封構件(annular seal member)係設置在該閥之流體入口側及流體出口側上，作為閥座(valve seat)之功能以支撐該閥，且頂抗於該閥之外周面滑動，以防止流體滲進該閥室內部。

再者，美國專利公開案第2008/0283787號案係揭露一種“球閥”。如第5圖所示，密封構件4a、4b係具有一對曲面且配置在第一本體(first body)2a內。密封構件4a、4b之端面彼此靠抵，以夾置球形閥體(spherical valve body)6於其間，而流體通道係形成於該球形閥體6中。球形閥體6係頂抗於該曲面滑動，且被可旋轉地保持著。O型環8a、8b係各自設置在密封構件4a、4b之表面上，分別面向流體入口及流體出口。第二本體2b係嵌接至第一本體2a，且藉由該第二本體2b施壓該O型環8b，密封構件4a、4b係被壓合而接觸，因此，密封效應係藉由O型環8a產生。

然而，根據美國第4,815,704號專利之常規技術，於閥室中，持續之間隙係形成於該閥室之內周面、環形密封構件、以及該閥之外周面之間。因此，當流路開啟及關閉時，伴隨著該閥之轉動，前述之間隙及該流路係藉由該閥之通孔暫時性地置於彼此連通之位置，而流體之一部分係滲入該間隙。當該閥之轉動完成時，滲入之流體並未回到流路，而會保留在該間隙中，保留之流體的特性係改變並腐壞，導致該閥及閥體腐蝕。因此，會發生以下弊病：即微量的腐壞流體混合至流路，且污染了供應至流路之乾淨流體。

根據美國第2008/0283787號公開專利揭示之常規技術，鄰接的密封構件4a、4b之內周面頂抗於閥體6之外周面滑動，而密封構件4a、4b之外周面抵接閥室之內周面，且密封構件4a、4b係形成有大致為環形之形狀。於是，在閥室內部，由於密封結構係藉由閥體及密封構件4a、4b形成，所以流體不會不會像美國第4,815,704號專利揭露之技術一樣滲進閥體，且形成保留流體於其中之間隙。然而，密封構件4a、4b之內周面係持續地與該閥體6之外周面滑動接觸，且因此，當閥體6之轉動持續地進行了一段時間，密封構件4a、4b受到磨損，密封功效退化。結果，即使處於閥閉合狀態，流體往往仍會由流路滲出。

再者，隨著此種密封構件4a、4b之磨損進行，微小的間隙會形成在密封構件4a、4b之磨損位置，使得(相似於美國第4,815,704號專利案之技術)部份的流體滲透且保留在該些微小的間隙中，因此，閥體6及第一本體2a係受到腐蝕，且流經閥體6內之流路之乾淨流體會受到污染。

本發明係為了克服前揭之習知技術缺失而提出者，其目的在於提供一種流路之開閉閥，其中，即使其密封構件因與閥體滑動接觸而受到磨損，仍能確保持續且穩定之密封效果，且即使經過長時間的使用，也不會形成有流體滲漏及保留之間隙。

為了達成前述目的，本發明係提供一種流路之開閉閥，包括：閥體，係具備通孔於其中；主體，係具備流體入口，且設有可旋轉地容納該閥體於其中之閥室；止動件，係具有連通該流體入口之流體出口，且係緊固於該主體；手柄，係旋轉該閥室內之該閥體，以阻塞該流體入口及該流體出口間之連通；以及套筒，係設置於該主體內部，並頂抗於該閥體滑動，且設有建立該流體入口及該流體出口間之連通之通孔於其中。

環形槽係設置在該套筒之面向該閥體之表面中，且頂抗於該閥體滑動之底座構件係配置於該環形凹槽中。

依據前述組構，屏蔽結構(shield structure)係能藉由該套筒及閥體而設置在該閥室內部。因此，供流體滲透且被保留於其中的間隙不會形成於該閥室內，並防止該閥體及主體之腐蝕，或流經該閥體內之通道之流體之污染。

再者，由於以該密封構件執行密封功能，縱使該套筒及主體之內周面因與該閥體滑動接觸而磨損，但仍能確保穩定的密封效果。

再者，於流路之開閉閥中，面對該套筒之環形槽之另一環形槽係可設置在該主體中，且面對前述底座構件之另一底座構件可設置於所述之另一環形槽中，以致所述之另一底座構件頂抗於該閥體滑動。

根據前述結構，因以該底座構件及另一底座構件執行密封功能，縱使因該套筒之內周面或該主體與該閥體滑動接觸而發生磨損，仍能確保穩定的密封效果。

再者，於該流路之開閉閥中，彈性構件可設置在該套筒之環形槽中，以接觸該底座構件。

根據前揭結構，由於該底座構件持續受到該彈性構件驅使而趨向該閥體側，所以縱使該底座構件之磨損因相對於該閥體滑動而發生，該底座構件仍能藉由該彈性構件之壓力而穩定地、可靠地保持與該閥體緊密接觸。結果，能一直確保穩定的密封效果，且能可靠地避免在該閥體及該底座構件之間通過之流體之滲漏。

再者，於該流路之開閉閥中，另一彈性構件係能設置在位於該主體之另一環形槽中，以接觸所述之另一底座構件。

根據前揭結構，因該另一底座構件持續地被另一彈性構件驅使而趨向該閥體側，所以縱使該另一底座構件因相對於該閥體滑動而發生磨損，該另一底座構件能藉由另一彈性構件之壓力穩定地、可靠地保持與該閥體緊密接觸。結果，能一直確保穩定的密封效果，且能可靠地避免在該閥體及該另一底座構件之間通過的流體之滲漏。

再者，於該流路之開閉閥中，該彈性構件可為O形環。

依據前揭結構，由於該底座構件持續地被O形環之彈性力驅使而趨向該閥體側，所以縱使底座構件因相對於該閥體滑動而發生磨損，該底座構件能藉由O形環之壓力而穩定地、可靠地維持與該閥體緊密接觸。再者，由於該O形環本身提供密封功能，所以能可靠地避免在該閥體及該底座構件之間通過的流體之滲漏。

再者，於該流路之開閉閥中，該另一彈性構件能為O形環。

依據前述結構，由於該另一底座構件持續地受到O形環之彈性力驅使而趨向該閥體側，所以縱使該另一底座構件因相對於該閥體滑動而發生磨損，該另一底座構件亦能藉由O形環之壓力而穩定地、可靠地維持與該閥體緊密接觸。再者，由於該O形環本身提供密封功能，所以能可靠地避免在該閥體及該另一底座構件之間通過的流體之滲漏。

再者，於該流路之開閉閥中，第一螺紋構件能設置於該止動件上，第二螺紋構件能設置在該主體上，且藉由第一螺紋構件及第二螺紋構件間之螺合，該套筒係經由該止動件而受到壓迫，因此，該套筒係受壓迫而與該閥體接觸。

根據前揭結構，因該套筒持續地被該止動件壓向該閥體側，所以該套筒能穩定地、可靠地維持與該閥體緊密接觸。

再者，於該流路之開閉閥中，多個切除部份可設置於該止動件之該流體出口側上，而小突出部的位置係可設置在該手柄對應於該多個切除部份之位置，其中，該止動件藉由該些小突出部嚙合於該些切除部份而為相對於該主體為可附接者或可拆卸者。

依據前述結構，由於該手柄亦能被使用為該止動件之可拆卸之固定物，所以於組裝操作或部件之類更換時，並不需要分別準備僅能用以供附接或拆卸之固定物，因此，能夠輕易地實施流路之開閉閥之組裝或拆卸操作。

更具體言之，根據本發明，縱使該底座構件因為與該閥體滑動接觸而受到磨損，仍能以穩定方式一直確保其密封屬性，使得縱使經過一段時間之使用，亦未形成造成流體滲漏及保留之間隙。因此，能夠避免該閥體及該主體之腐蝕，及流過該閥體內部之流體之污染，係能被避免。

本案之前述目的及其他目的、特色及優點將藉由下列實施方式配合附圖之描述而更為顯著，其中，係藉由例示性範例顯示本發明之較佳實施例。

10‧‧‧流路開關閥

12‧‧‧主體

14‧‧‧流體入口

16‧‧‧流體出口

18‧‧‧閥室

18a‧‧‧內周面

18b‧‧‧內周面

18c‧‧‧內周面

20‧‧‧閥體

20a‧‧‧通孔

20b‧‧‧外周面

21‧‧‧凹座

22‧‧‧套筒

22a‧‧‧內周面

22b‧‧‧內周面

23‧‧‧通孔

24‧‧‧止動件

26‧‧‧軸

28‧‧‧手柄

29‧‧‧插入孔

30‧‧‧第一底座構件

32‧‧‧第二底座構件

34‧‧‧第一環形凹槽

36‧‧‧第二環形凹槽

38‧‧‧第一O形環

40‧‧‧第二O形環

42‧‧‧第三環形凹槽

44‧‧‧公螺紋區段

46‧‧‧凸緣

46a、46b‧‧‧切除部份

48‧‧‧第三O形環

50‧‧‧母螺紋區段

52‧‧‧第一接合螺帽

54‧‧‧第一接合端

56‧‧‧公螺紋區段

58‧‧‧母螺紋區段

60‧‧‧第一內凸緣

62‧‧‧第一外凸緣

64‧‧‧第一環形凹槽

66‧‧‧第四O形環

68‧‧‧第二接合螺帽

70‧‧‧第二接合端

72‧‧‧公螺紋區段

74‧‧‧母螺紋區段

76‧‧‧第二內凸緣

78‧‧‧第二外凸緣

80‧‧‧第五環形凹槽

82‧‧‧第五O形環

84‧‧‧抓持器

86‧‧‧導件

88a、88b‧‧‧突出部

90‧‧‧環形凹槽

第1圖係為根據本案之實施例之流路之開閉閥之垂直剖視圖；第2圖係為第1圖之流路之開閉閥之分解透視圖；第3圖係顯示在第1圖之流路之開閉閥中，手柄從軸拆卸而裝配至止動件上的垂直剖視圖；第4圖係為第1圖所示之流路之開閉閥之止動件之側面示意圖；以及第5圖係為根據揭露於美國公開專利第2008/0283787號案之習知技術之流路之開閉閥的垂直剖視圖。

以下將參照隨附圖式描述根據本案之流路之開閉閥之較佳實施例。

於第1圖中，元件符號10係標示根據本案之實施例的流路之開閉閥。流路之開閉閥10係包括主體12。流體入口14係形成於該主體12之一端側上，且連通該流體入口14之流體出口16係形成於該主體12之另一端側上。

如第1、2圖所示，於主體12中，閥室18係形成於該流體入口14及流體出口16間。其中設有通孔20a之球形閥體20係可旋轉地容納於閥室18內部，且套筒(sleeve)22係配置在該閥體20之流體出口16側上。套筒22之流體入口14側係與閥體20接觸，且大致為圓筒狀之止動件(stopper)24係設置於流體出口16側，該止動件24將該套筒22壓抵於該閥體20側。

該套筒22係整體大致為環形，且其中設有通孔23，該通孔23係在該流體入口14及流體出口16之間連通。於形成套筒22之通孔23之內側上形成內周面22a和22b，該內周面22a係對應於該閥體20之外周面20b，而該內周面22b係相鄰於該內周面22a且由大致與閥體20之通孔20a具有相同的內徑形成。

於軸向延伸之凹座21係設置於該閥體20之外部上。用來旋轉閥體20之軸26的一端係裝配至該凹座21。軸26由主體12突出，且用以旋轉該閥體20之手柄(handle)28係可拆卸地連接至軸26之另一端。如第1圖所示，產生密封效果之O形環係介於軸26及該主體12之環形凸出部份(annular projecting portion)之內壁之間。

於閥室18之內周面18a內，於流體入口14側之內周面18b上，形成有第一環形凹槽(first annular groove)34，而在套筒22中面向該閥體20之內周面22a上，形成有面對該第一環形凹槽34的第二環形凹槽(second annular groove)36。

較佳地，於第一環形凹槽34中，第一O形環38(彈性構件)係配置成於軸向上與由彈性本體製成之第一底座構件(first seat member)30重疊。較佳地，於第二環形凹槽36中，第二O形環40(彈性構件)係以相似的方式配置成於軸向上與由彈性本體製成之第二底座構件(second seat member)32重疊。第一底座構件30及第二底座構件32皆為環形或環狀，且皆具備曲面，以便各自以無間隙之方式鄰接於閥體20之流體入口14側及流體出口16側上之外周面20b。具體言之，第一O形環38係設置於第一環形凹槽34之最深處，第一底座構件30係配置於第一環形凹槽34之開口側上，第二O形環40係設置於第二環形凹槽36之最深處，且第二底座構件32係配置於第二環形凹槽36之開口側上。因此，如後所述，第一底座構件30係受第一O形環38之彈性力壓迫而與閥體20之外周面20b接觸，而第二底座構件32係受第二O形環40之彈性力壓迫而與閥體20之外周面20b接觸。

於此情況中，若有必要，第一環形凹槽34、第一底座構件30、及第一O形環38可被省略。

於閥室18之內周面18a內，於流體入口14側上之內周面18b係彎曲為凹狀以抵接該閥體20之外周面20b，且於流體出口16側上之內周面18c係抵接套筒22之外周面。套筒22中面向閥體20之內周面22a係彎曲成凹狀以抵接閥體20之外周面20b。

具體言之，於閥開啟狀態中，閥體20之外周面20b係抵接位在流體入口14側上之內周面18b、第一底座構件30、套筒22之內周面22a、及第二底座構件32。因此，並未形成有間隙，而此間隙即係指會浸潤及保留介於閥體20及閥室18之內周面18a間之流體者，且閥室18之內部空間係建構為藉由該閥體20及套筒22而防止流體之浸潤者。

第三環形凹槽(third annular groove)42、公螺紋區段(male screw section)44(第一螺紋構件(first screw member))以及凸緣(flange)46(由外周面徑向向外突出)係各自設置於該止動件24之外周面上，並位於由流體入口14側至流體出口16側之方向上。第三O形環48係設置於第三環形凹槽(third annular groove)42。公螺紋區段44係與母螺紋區段(female screw section)50(即第二螺紋構件)互相螺合，母螺紋區段50係刻在主體12位於流體出口16側之內周面上，因此，止動件24係固定至主體12之流體出口16側。於此情況中，當止動件24之公螺紋區段44係螺合於該主體12之母螺紋區段50時，止動件24係朝向流體入口14側移動，因而施壓於套筒22。結果，與第二O形環40之彈性力結合，第二底座構件32係受壓迫而與閥體20之曲面接觸。所述之壓力係藉由閥體20施壓於第一底座構件30，及第一底座構件30係接收第一O形環38之彈性力。據此，第一底座構件30係受壓迫而抵接閥體20之流體入口14側上之曲面。再者，如第2及4圖所示，切除部份(cutout)46a、46b係設置於該凸緣46之外周緣上。

大致圓筒狀之第一接合螺帽(first union nut)52及大致圓筒狀之第一接合端(first union end)54係設置於主體12之流體入口14側上。母螺紋區段58係設置在第一接合螺帽52之流體出口16側之內周面上，係與主體12中位於流體入口14側之外周面上所形成之公螺紋區段56螺合，且其中，於徑向向內之方向突出之第一內凸緣(first inner flange)60係設置於流體入口14側上。另一方面，第一外凸緣(first outer flange)62，其係朝外周緣方向突出，係設置於第一接合端54之外周面位於流體出口16側之一端上。

第四環形凹槽(fourth annular groove)64係設置在主體12之流體入口14側之端面上，且第四O形環66係裝配於第四環形凹槽64。藉由第一內凸緣60與第一外凸緣62之接合，且藉由主體12之公螺紋區段56與第一接合螺帽52之母螺紋區段58間之螺合，第一接合端54係藉由第四O形環66固定至流體入口14之端面。

大致圓筒狀之第二接合螺帽68及大致圓筒狀之第二接合端70係設置於主體12之流體出口16側上。在第二接合螺帽68之流體出口16側之內周面上設有母螺紋區段74，其係與形成在主體12之流體出口16側之公螺紋區段72螺合，且其中，係設有徑向向內之方向突出之第二內凸緣76。另一方面，於徑向向外之方向突出之第二外凸緣78係設置於第二接合端70之外周面上。

第五環形凹槽(fifth annular groove)80係設置在止動件24流體出口16側之端面上，且第五O形環82係裝配至該第五環形凹槽80。第二內凸緣76係與第二外凸緣78接合，且係藉由主體12之公螺紋區段72與第二接合螺帽68之母螺紋區段74間之螺紋接合，第二接合端70係藉由第五O形環82固定至流體出口16之端面。

手柄28係由具有插入孔29於其中之抓持器(gripper)84構成，軸26係插入該插入孔29中，大致圓柱形之導件(guide member)86係由抓持器(gripper)84向主體12突出，且一對微小的突出部(projections)88a、88b係與導件86分離預定距離，且朝向主體12突出。導件86係在讓軸26插置於其中之插入孔29周圍豎立，且係鬆動地安設在設置於主體12之上部上之環形凹槽90中。

附帶一提，如第3圖所示，手柄28不僅是作為用以旋轉軸26及執行流路之開啟/關閉動作之操作構件，在對流路之開閉閥10進行部件之拆卸和清潔或更換時，亦作為用以於主體12取出止動件24或將止動件24緊靠在主體12之固定物(fixture)。據此，導件86之外徑係大致相同於或稍微小於止動件24之內徑，以令導件86能裝配在止動件24之內周，且導件86之外周壁係形成為適配止動件24之內周面之錐狀。再者，小突出部88a、88b之位置係設置成在當導件86插入止動件24之內側時，能裝配進設置在止動件24之凸緣46之切除部份46a、46b之位置。

根據本案之實施例之流路之開閉閥10基本上係建構如前述。接著，將闡述流路之開閉閥10之操作及優異功效。閥開啟狀態，如第1圖所示，其中流體入口14及流體出口16係處於藉由閥體20之通孔20a連通之狀態，將被描述為初始位置。

於初始位置，第一底座構件30及第二底座構件32係抵靠在閥體20之外周面20b，且在閥體20之外周面20b及閥室18之內周面18b以及套筒22之內周面22a之間產生密封。

當手柄28由初始位置旋轉90度時，軸26係隨同旋轉，且隨著軸26之旋轉，閥體20係於閥室18內進行旋轉。此時，通孔20a亦隨同旋轉90度，結果阻擋流體入口14及流體出口16間之連通，俾達到閥關閉狀態。另一方面，當手柄28反方向旋轉90度而回到初始位置時，通孔20a、流體入口14、流體出口16係連通而達到閥開啟狀態。

隨著重複前述開啟及關閉操作，因閥體20相對於第一底座構件30及第二底座構件32之滑動接觸，所以會產生一定數量之磨損。然而，即使第一底座構件30 及第二底座構件32發生磨損，第一底座構件30及第二底座構件32仍會受到第一O形環38及第二O形環40之彈性力壓迫而抵接閥體20之彎曲外周面20b。因此，藉由第一底座構件30及第二底座構件32，能始終確保穩定的密封效果。結果，流體在閥體20、第一底座構件30、及第二底座構件32間不會滲漏。再者，由於第一底座構件30及第二底座構件32受到第一O形環38及第二O形環40之彈性力的壓迫，所以即使磨損位置發生，亦能避免微小的間隙之生成。

再者，面對閥體20之套筒22之內周面22a及閥室18之內周面18a係彎曲成凹槽狀以相同曲率鄰接閥體20之外周面20b。因此，閥室18係被閥體20及套筒22阻塞，使得不會發生流體滲入閥室18及形成將流體保留在其中之間隙的情形。據此，流體係未保留在閥室18中，閥體20或主體12之腐蝕係能避免，且流經閥體內之流路之流體之污染亦能被避免。

再者，止動件24係藉由其螺旋附件而設置在套筒22之流體出口16側上，因此套筒22係持續地被止動件(stopper)24壓向閥體20側。據此，套筒22之內周面22a及第二底座構件32係能被維持在抵靠在閥體20之外周面20b之狀態。

另一方面，如前所述，根據本案之實施例，手柄28不僅做為用以旋轉軸26之操作元件，亦能作為用以從主體12卸除或附接止動件24之固定件。當作為此用法時，首先，旋轉設置於流體出口16側之第二接合螺帽68，公螺紋區段72及母螺紋區段74間之螺合係被鬆開，且第二接合螺帽68及第二接合端70係從主體12移除。接著，如第3圖所示，手柄28係從軸26移除，且手柄28之導件86係插入止動件24中。此時，小突出部88a、88b係嚙合於設置在止動件24之凸緣46上的切除部份46a、46b。於此情形，當旋轉手柄28時，藉由小突出部88a、88b與切除部份46a、46b之間的相互嚙合，止動件24係被旋轉，因此，止動件24係能從主體12取出或移除。藉由反向實施此程序，止動件24係能裝配並緊靠於主體12上。於此方式，由於手柄28能被作為用以附接或移除之固定件，所以當實行裝配操作或部件替換時，並不需要額外準備僅用以執行附接或移除目的之固定件，且手柄28係能適當地被使用而輕易執行裝配或拆卸操作。例如，於第一底座構件30及第二底座構件32發生損毀或受到磨損之情形中，優點係在於替換作業能輕易地被執行。

於揭露於美國第2008/0283787號公開專利之習知技術中，當第一本體2a被夾置於一對密封構件4a、4b之間時，球形閥體6必須被插入第一本體2a之內部，因而增加了裝配步驟的數目。相反地，在根據本案之實施例之流路開閉閥10中，由於在流體入口14側上之內周面18b係彎曲成凹槽狀且抵接閥體20之外周面20b，所以美國第2008/0283787號公開專利之習知技術中之密封構件4a係為非必要者且能被移除，因此，從而能減少組成構件之數量。再者，於裝配時，相較於習知技術，此係足以僅讓閥體20及套筒22能被插入主體12之閥室18中，因此，能減少裝配步驟的數目。

在根據前述實施例之流路之開閉閥10中，係描述一種結構，其中O形環係作為彈性構件，不過，本發明並不受限於此特徵。彈性構件係能由其他結構組成，例如線圈彈簧，只要是展示出彈性力驅使第一及第二底座構件30、32趨向閥體20側之此類彈性構件。

根據本發明之流路之開閉閥係不受限於上述實施例，且理所當然的是，各種額外的或變更的結構係能適用於其中，而不偏離本發明之核心要領。