TW201937088A - 閥 - Google Patents

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TW201937088A
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加藤久�
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Abstract

閥(10)具備有移位量調整機構(例如流量控制裝置(100))。移位量調整機構的抵接構件(62)突伸到引導室(26)內而面向閥元件(14)的閥本體部(40)的上端面。當閥元件(14)(閥本體部(40))離開閥座(32)使閥(10)成為打開狀態時，抵接構件(62)會抵接於閥本體部(40)的上端面。此抵接調整閥元件(14)之移位。

Description

閥
本發明係關於閥，尤其關於可調整壓縮流體(pressurized fluid)的流量之閥。
如日本特許第3095983號所揭示者，閥廣泛用於藉由開及關而使壓縮流體從停止流動狀態變為流動狀態或從流動狀態變為停止流動狀態之用途。壓縮流體的流量係由也稱為質量流量控制器(mass flow controller)之流量控制裝置或類似者加以控制。
例如，在排出裝置(discharge device)中，為了防止超過所需之牌出，必須精確地控制壓縮流體的流量。然而，就質量流量控制器而言，在尤其是要瞬間排出的時候要進行如此之使流量微小變化的精準控制並不容易。
本發明的一個主要目的在提供可精確調整壓縮流體的流量之閥。
根據本發明的一個實施形態，提供一種包含主體(body)及閥元件(valve element)之閥，該主體係包含：流入口，組構成有壓縮流體做供給；流出口，組構成讓壓縮流體排出；以及閥室(valve chamber)，設於流入口與流出口之間；該閥元件係配置於該閥室內，且組構成使流入口與流出口相連通或阻斷流入口與流出口間之連通，其中，該閥更包含：閥蓋(bonnet)，與該閥元件一起界定出引導室(pilot chamber)，該閥元件包含：閥本體部，朝座落於或離開設於閥室內的閥座之方向移位；以及膜片部(diaphragm portion)，設於該主體與該閥蓋間，該閥更包含移位量調整機構，該移位量調整機構包含有組構成朝抵接於或離開該閥本體部之方向移位之抵接構件(abutment member)，該抵接構件係組構成藉由抵接於該閥本體部而阻止該閥本體部的移位而調整該閥元件的移位量。
亦即，在本發明中，使抵接元件抵接於閥元件來防止閥元件的進一步移位。閥元件的移位受到阻止時的開度(opening degree)係判定為閥的最大開度。因此，可使閥的最大開度小於在抵接構件未抵接於閥元件的情況時所獲得之設計的最大開度。如此一來，從閥排出的壓縮流體的流量就會小於設計的流量。因而，在將閥用於例如排出裝置(discharge device)之情況中，可防止排出超過所需的量的壓縮流體。
另外，藉由變更抵接構件的位置，可變更閥元件的停止位置。亦即，可任意變更閥的最大開度。藉由精確地調整抵接構件的位置，就可 精準地調整閥的最大開度而可精準地調整從閥排出的壓縮流體的流量及尖峰壓力。
閥蓋係組構成例如具有階段部(step portion)。在此情況，該階段部可設有用來控制將引導室內的壓縮流體排放到外部之引導閥(pilot valve)。
另外，閥蓋可包含設有該移位量調整機構之圓柱部。在此組構中，若將該階段部形成在該圓筒部的一部分，就可減小閥的尺寸。
最好，該閥設有鎖定機構，該鎖定機構組構成固定該抵接構件的位置。此係因為將抵接構件的位置固定，最大開度就保持一定，壓縮流體的流量就會變穩定的緣故。此外，鎖定機構可讓作業人員容易地調整開度。因此，可防止排出量等超過管理人員所預先設定的所需量。
根據本發明，閥組構成包含抵接於閥元件以防止閥元件進一步移位(亦即調整閥元件的移位量)之抵接構件。因該抵接元件可使閥的最大開度小於設計的最大開度，所以可使壓縮流體從閥排出的流量小於設計的流量。
另外，藉由變更抵接構件與閥元件的抵接位置，可變更閥元件的停止位置而變更閥的最大開度。因此，藉由精確地調整抵接構件的位置，可精準地調整閥的最大開度而精準地調整從閥排出的壓縮流體的流量及尖峰壓力。
因而，在排出裝置(discharge device)例如包含閥之情況下，可防止排出超過所需的量。
從以下參照以圖例的方式顯示本發明的較佳實施形態之隨附的圖式所做的說明，可更瞭解本發明的上述的及其他的目的、特點及優點。
10、164‧‧‧閥
12‧‧‧主體
14‧‧‧閥元件
16‧‧‧開口
18‧‧‧閥蓋
20‧‧‧流入口
22‧‧‧流出口
24‧‧‧閥室
26‧‧‧引導室
30‧‧‧圓筒壁部
32‧‧‧閥座部
34‧‧‧環狀突起部
36‧‧‧環狀凹槽
40‧‧‧閥本體部
42‧‧‧膜片部
44‧‧‧凹部
46‧‧‧座落部
48‧‧‧環狀突起
50‧‧‧引導通路
52‧‧‧鉤部
54‧‧‧間隙
60‧‧‧移位構件
62‧‧‧抵接構件
64‧‧‧基部
66‧‧‧階段部
68‧‧‧圓柱部
70‧‧‧夾持部
72‧‧‧凹部
73‧‧‧孔部
74‧‧‧引導閥
76‧‧‧引導口
78‧‧‧環狀通路
100‧‧‧流量控制裝置
102‧‧‧流量調整暨指示單元
104‧‧‧插入孔
106‧‧‧外殼
108‧‧‧旋鈕
108a‧‧‧內側突起
110‧‧‧下殼
112‧‧‧上殼
120‧‧‧指示窗
122‧‧‧配合部
124‧‧‧轉動傳動構件
126‧‧‧圓筒部
128‧‧‧柱狀部
130‧‧‧軸部
131‧‧‧空間部
132‧‧‧連接用下端
134‧‧‧指示環
136‧‧‧刻度
138‧‧‧上凸部
140‧‧‧旋鈕轉動限制部
142‧‧‧第一環狀突起
144‧‧‧第二環狀突起
146‧‧‧抵接部
148‧‧‧孔部
150‧‧‧間隔件
160‧‧‧螺絲
162‧‧‧螺帽
166‧‧‧螺孔
第1圖係顯示根據本發明的一實施形態之閥的整體之縱剖面圖。
第2圖係顯示第1圖之閥的流量控制裝置之斜視圖。
第3圖係顯示第1圖之閥在打開狀態之整體的縱剖面圖。
第4圖係顯示根據本發明的另一實施形態之閥的整體之縱剖面圖。
以下，舉較佳實施形態為例，參照隨附的圖式來詳細說明根據本發明之閥。在以下的說明中，所謂的「左」、「右」、「上」、「下」係對應於第1圖的左方、右方、上方及下方，但這是為了讓人容易理解之方便的做法，並不是要限定閥實際使用時的方向。
第1圖係顯示根據本實施形態之閥10的整體之縱剖面圖。此閥10具備有主體12、裝在主體12內之閥元件14、以及蓋住形成於主體12之上部的開口16之閥蓋18。
在主體12的左側部形成有流入口20，在主體12的下側部形成有流出口22。亦即，流入口20與流出口22在位置關係上係相互呈大 致正交。另外，主體12的內部由閥元件14加以區隔成閥室(valve chamber)24及引導室(pilot chamber)26。
定義出上述的流出口22之圓筒壁部30係在閥室24內部突出，且圓筒壁部30的上部用作為閥座部(valve seat portion)32以供閥元件14座落於該閥座部32上或與該閥座部32分開。閥座部32形成在靠近流入口20的軸線中心之位置。
在形成於主體12的上部之開口16的內周端形成有向上呈環狀突起之環狀突起部34。環狀突起部34係在內周側的上端處為最高，然後向外周側逐漸向下傾斜。在環狀突起部34與開口16的外周端之間形成環狀凹槽36。
在本例中，閥元件14係構成為一體成型之單一構件，具有閥本體部40及從閥本體部40向徑向外側伸展之膜片部42。膜片部42係為可撓的薄膜形態。此類型的閥元件14係由例如彈性樹脂材料所形成。
閥本體部40係配置成其下端面向流出口22。在閥本體部40的下端的中心處形成有凹部44，凹部44係向離開流出口22的方向凹入，亦即向上凹入。因此，凹部44的外周係相對於凹部44而呈環狀突出。呈環狀突出之該外周成為可座落於閥座部32上之座落部(seated portion)46。座落部46的下端面設有向閥座部32突出之環狀突起48。
另外，在閥本體部40中形成有引導通路(pilot passage)50，引導通路50在閥本體部40的外周面及上端面開口。在從閥本體部40的外周面往徑向內側延伸後，引導通路50係朝向閥本體部40的上端彎曲幾乎90度角而最後穿透閥本體部40的上端面。亦即，引導通路50係在閥本 體部40內形成為呈L字形斷面，使在閥本體部40的外周側之閥室24與上側的引導室26相連通。
另一方面，膜片部42的內周部係連接至閥本體部40。而且，在膜片部42的外緣上形成有從膜片部42的外緣突伸出之鉤部52，而鉤部52係嵌合入環狀凹槽36。
在膜片部42的外緣、主體12及閥蓋18之間，設有在該外緣外部朝徑向設置之具有預定的間隔之間隙54。當膜片部42的外緣在主體12與閥蓋18的壓迫下被壓扁，遭壓扁而變形的部分可伸入到外周側的間隙54。
在設於後面將說明的移位構件60的下端上之抵接構件62係與面向引導室26之閥本體部40的上端面抵接。
閥蓋18具有例如形成為碟狀之基部64、從基部64向上突起之圓柱部68、以及設於圓柱部68的一部分之階段部66，其中該基部64將主體12的開口16蓋住。蓋住後，在閥元件14與基部64之間界定出該引導室26。
在基部64之面向閥元件14之下表面的外緣，形成有向下突出之夾持部70，夾持部70用來夾住構成閥元件14之膜片部42的外周部。另一方面，在夾持部70的內側，形成有凹部72以避免妨礙到抵接構件62。凹部72係向基部64的上側凹入。
閥蓋18係在膜片部42的鉤部52嵌合入主體12的環狀凹槽36的狀態下蓋住主體12的開口16。在此狀態，包含該鉤部52之膜片部42的外緣係由夾持部70與主體12夾住。另外，將緊固螺栓(未圖示)穿 過沿著閥蓋18的外周而設置的複數個螺栓插孔(未圖示)然後鎖入主體12的螺孔(未圖示)，而將閥蓋18連接至主體12。
如上述，在膜片部42的外緣與主體12的環狀壁之間形成有預定間隔之間隙54。當膜片部42的外緣被夾在主體12與閥蓋18下端的整圈的夾持部70之間且受壓而變形時，變形的部分可往間隙54內伸展。因此，膜片部42係容易變形。
階段部66設有通向膜片部42之孔部(較佳為螺孔)73，且設有將孔部73封住之引導閥(pilot volve)74。引導閥74組合件的下端較佳為中空的且形成有螺牙，使引導閥74組合件可鎖入固定於孔部73。引導閥74係由具有通電就會作動的螺線管部(solenoid portion)之二通閥(two-way valve)所構成，在螺線管部通電時成為打開狀態，使設於階段部66之引導口(pilot port)76與外部連通。另外，沿著基部64的凹部72開口形成一圈之環狀通路78係與引導口76連通。
圓柱部68設有作為移位量調整手段之流量控制裝置100。流量控制裝置100基本上具有與日本特許第6179510號所揭示者一樣之構成，因此以下僅說明流量控制裝置100的概略。
流量控制裝置100主要具有流量調整暨指示單元102以及移位構件60。移位構件60係插入貫穿圓柱部68之軸向而形成之插入孔104。移位構件60的下側末端在引導室26內突伸而面向抵接構件62。
流量調整暨指示單元102係用作為調整移位構件60在引導室26內的突出量而調整閥元件14的移位量之操作機構。流量調整暨指示 單元102具有收納操作機構之外殼106以及可轉動地裝接於外殼106的上部之旋鈕108。外殼106係構成為可相對於閥蓋18而裝拆。
外殼106具有可分開來之下殼110及上殼112。上殼112係形成為圓頂形狀使得在安裝於下殼110上之狀態下的內部空間具有預定的容積。上殼112之面向下殼110之端部係為具有相對較大的內徑之開口，下殼110的上端插入該開口。另外，在下殼110的側面上，以固定的間隔(參見第2圖)形成有複數個(例如四個)卡合縫114。形成為從上殼112的側面突出之安裝卡鉤116分別插入卡合縫114。下殼110與上殼112透過將安裝卡鉤116插入卡合縫114而相連接。
在上殼112的側面上形成有指示窗(indication window)120。旋鈕108係用作為供使用者將之相對於外殼106而轉動來調整閥10內的流體的流量之操作部。指示窗120中顯示出表示流體的流量(亦即旋鈕108的轉動量)之數字。
如第1圖所示，旋鈕108係形成為有底的圓筒狀，其在上表面側具有底部，且在該圓筒部的上底部的中心處形成有向下延伸之圓筒狀配合部122。轉動傳動構件124係嵌合入該配合部122。配合部122的內周面(母配合形狀)與轉動傳動構件124的外周面(公配合形狀)係組構成使得旋鈕108可垂直移位且當旋鈕108向上移動到一個位置時才相嵌合。在相嵌合的狀態下，旋鈕108的轉動力才順利地傳遞給轉動傳動構件124。
轉動傳動構件124係為用來操作移位構件60及抵接構件62的移位之構件，係形成為朝垂直方向具有預定的長度。轉動傳動構件124 具有中空圓筒狀的圓筒部126以及從圓筒部126的上表面向上延伸之柱狀部128。
圓筒部126的中空內部係形成為空間部131，移位構件60的軸部130可在空間部131內朝軸向進退。在空間部131的內周壁上形成有母螺牙部，此母螺牙部與形成於移位構件60的軸部130的外周壁上的公螺牙相螺接。
柱狀部128係形成為外徑比圓筒部126小之圓柱狀，向上延伸穿過外殼106而以其頂端連接至旋鈕108。
移位構件60係為朝垂直方向延伸之實心的圓桿構件。移位構件60具有連接用下端132以及軸部130。抵接構件62係設於該連接用下端132的端面上，可抵接於閥本體部40的上表面。
軸部130係形成為朝軸向具有預定的長度，且如上述在外周壁上形成有公螺牙部。此公螺牙部與朝軸部130延伸之轉動傳動構件124(移位操作部)的內周面上的母螺牙部相螺接。因此，當轉動傳動構件124轉動時，就可使包含該軸部130之移位構件60朝垂直方向進退(移位)。
流量調整暨指示單元102除了具備前述的外殼106、旋鈕108及轉動傳動構件124之外還具備有設在該外殼106內之指示環(indication ring)134。
指示環134係以可轉動的方式裝在圓頂狀的上殼12內。上述的指示窗120形成於上殼112的側面上，透過指示窗120可看見指示環134上的刻度136。
上殼112具有圓柱狀的上凸部138，上凸部138具有預定的內徑，上凸部138插入旋鈕108內以可轉動的方式支持旋鈕108。上凸部138的外周面的上端設有旋鈕轉動限制部140，在旋鈕轉動限制部140的下部上則是設有第一環狀突起142及第二環狀突起144。因此，在旋鈕108的下端之內側突起108a可階段式地與第一環狀突起142及第二環狀突起144卡合。
旋鈕108之環繞該配合部122之壁部在其外周面上具有複數個凸肋108b，讓使用者可容易地抓持。另外，在該壁部的內周面的上部設有抵接部146，用來抵接於旋鈕轉動限制部140。在該內周面的下部，設有向徑向內側突出之該內側突起108a。
旋鈕108可依其相對於上凸部138的垂直位置而切換為可轉動狀態及不可轉動狀態。亦即，在旋鈕108處於內側突起108a與上凸部138的第二環狀突起144卡合的下方位置之狀態下，旋鈕108的抵接部146便抵接於旋鈕轉動限制部140，使得旋鈕108受到限制而不可轉動。在要轉動操作旋鈕108之情況下，係將旋鈕108往上拉使之越過第二環狀突起144而解除抵接部146與旋鈕轉動限制部140間之抵接。如此一來，旋鈕108就變為可相對於上殼112而轉動。
指示環134係形成為具有孔部148之環狀，孔部148可供轉動傳動構件124穿過。指示環134係利用間隔件(spacer)150而配置成其轉動中心相對於轉動傳動構件124的插入位置而偏心。另外，指示環134在其外周面的上側具有傾斜的錐狀面，指示流體的流量值之刻度136即印 在該錐狀面上。刻度136面向指示窗120。因此，使用者可清楚看到刻度136而知道刻度為何。
在指示環134的配置中，轉動傳動構件124係插入孔部148。而且，在指示環134上形成有內接齒(inscribed teeth)(未圖示)，在轉動傳動構件124的外周面上形成有嚙合部(meshing portion)(未圖示)。指示環134只有在嚙合部與內接齒卡合(嚙合)時才可轉動操作。
根據本實施形態之閥10的構成基本上如上所述。以下，說明閥10的動作及優點效果。
在需要控制流經閥10的壓縮流體的流量之情況下，使用者抓住旋鈕108將之往上拉。結果，在旋鈕108的下端之內側突起108a就與第一環狀突起142卡合，且嚙合部成為與內接齒卡合(嚙合)之狀態。接著，當使用者轉動旋鈕108時，就會使轉動傳動構件124及指示環134轉動。隨著轉動傳動構件124之轉動，會使移位構件60轉動而在圓筒部126的空間部131內向上或向下移動。隨著此移動，會使抵接構件62在引導室26內向上或向下移動。
抵接構件62的位置可從指示環134上的刻度136得知。亦即，當想要將閥10中的壓縮流體的流量按照刻度136所表示的數字而增大時，可做使移位構件60及抵接構件62隨著刻度136的數字變大而升高之設定。
當刻度136指示到預定值或目標值時，使用者就停止轉動旋鈕108。然後，使用者將旋鈕108往下壓，使在旋鈕108的下端之內側突起108a與第二環狀突起144卡合，而嚙合部與內接齒間之卡合則被解除。 結果，旋鈕108就鎖定而無法轉動，因而移位構件60及抵接構件62變成無法移動。
當引導壓力流體(pilot pressure fluid)、亦即引導壓力並沒有從引導閥74供給來時，閥元件14的閥本體部40係座落在閥座部32上。因此，閥室24與流出口22之間係處在連通切斷狀態，其中，閥10係處在關閉狀態。
為了使閥10成為打開狀態，從壓縮流體供給源將壓縮流體通過流入口20而導入到閥室24內。壓縮流體流經向著閥室24開口之引導通路50而流入到閥蓋18側上的引導室26內。於是，閥元件14接收到引導室26內的壓縮流體的壓力而被緊壓在閥座部32側上。
然後，當引導閥74通電時，作為二通閥之引導閥74就打開，使引導口76開通。因此，在引導室26內的壓縮流體會逐漸通過引導口76而排放到外部。當引導室26內的壓力因為該排放而降低時，作用在閥元件14上的壓力會減小。因而，閥室24內的壓縮流體的壓力會變得比引導室26內的壓力高，使得閥本體部40會往離開閥座部32的方向移動。亦即，座落部46會離開閥座部32。因此，閥10成為打開狀態，已從流入口20流入閥室24之壓縮流體會從流出口22排出。
上升的閥本體部40的頂端面會受到抵接構件62的抵接而受到阻擋，如第3圖所示。亦即，抵接構件62會阻止閥本體部40進一步上升。因此，決定了座落部46與閥座部32之間的分開距離，亦即決定了閥10的開度。壓縮流體會以符合開度的流量從流出口22吐出。
移位構件60及抵接構件62的位置可藉由轉動旋鈕108而變更。當突伸到引導室26內之抵接構件62的突伸量增大時，閥元件14的上升量就減小，閥10的開度就變小。因此，壓縮流體的流量變小。反之，當突伸到引導室26內之抵接構件62的突伸量減小時，閥元件14的上升量及閥10的開度就變大，因而壓縮流體的流量增大。
由此可知，依據抵接構件62與閥元件14抵接的位置，就可決定閥10的開度及壓縮流體的流量。亦即，可利用流量控制裝置100來調整壓縮流體的最大流量及尖峰壓力。
抵接構件62的突伸量可藉由轉動旋鈕108而精確地變更。因此，可微細地變更從流出口22排出的壓縮流體的最大流量。亦即，可精準地調整壓縮流體的流量。因而，在將閥10用於例如排出裝置之情況下，可防止排出超過所需的量的壓縮流體。
在壓縮流體的預定流動完成後，為了使座落部46座落在閥座部32上來使閥10成為關閉狀態，係首先停止對於引導閥74之通電。如此，引導閥74就關閉，使得從引導室26通過引導口76而排放壓縮流體的排放停止。因此，引導室26內變為封閉狀態，從閥室24通過引導通路50而流過來的壓縮流體會蓄積在引導室26內。於是，引導室26內的壓力會逐漸增大。
當引導室26內的壓力超過閥室24內的壓力時，引導室26內的壓縮流體就會將閥元件14往閥座部32側壓。於是，座落部46會座落在閥座部32上而切斷閥室24與流出口22間的連通，使得閥10變為關閉狀態而停止壓縮流體的流動。
本發明並不特別限定於上述的實施形態，而是可在未脫離本發明的主旨之範圍內做各種變化。
例如，如第4圖所示，抵接構件可由一根較長的螺絲160以及螺帽162所構成，而該螺帽162與螺絲160的公螺牙部螺接來構成流量控制單元。在此閥164中，係在圓柱部68中形成螺孔166，且將螺絲160的公螺牙部插入且鎖入螺孔166。螺帽162在螺絲160到達螺孔166的預定深度時鎖緊。藉由該鎖緊，將螺絲160的位置固定。亦即，在此情況，螺帽162係用作為防止螺絲160移位之鎖定手段。
當然，閥元件14的移位量以及閥164的開度係由螺絲160之突伸入引導室26的尺寸所決定。
另外，閥本體部及膜片部可構成為分開的構件，且可將兩者組合起來。

Claims (4)

  1. 一種閥(10)，包括主體(12)及閥元件(14)，該主體(12)係包含：流入口(20)，組構成有壓縮流體做供給；流出口(22)，組構成將該壓縮流體排出；以及閥室(24)，設於該流入口(20)與該流出口(22)之間；該閥元件(14)係配置於該閥室(24)內，且組構成使該流入口(20)與該流出口(22)相連通或阻斷該流入口(20)與該流出口(22)間之連通，其中，該閥(10)進一步包括：閥蓋(18)，與該閥元件(14)一起界定出引導室(26)，該閥元件(14)包含：閥本體部(40)，朝座落於或離開設於該閥室(24)內的閥座(32)之方向移位；以及膜片部(42)，設於該主體(12)與該閥蓋(18)間，該閥(10)更包括移位量調整機構(100)，該移位量調整機構(100)包含組構成朝抵接於或離開該閥本體部(40)之方向移位之抵接構件(62)，該抵接構件(62)係組構成藉由抵接於該閥本體部(40)以及阻止該閥本體部(40)的移位而調整該閥元件(14)的移位量。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之閥(10)，其中，該閥蓋(18)係包含有階段部(66)，而該階段部(66)係設有引導閥(74)，該引導閥係組構成控制該引導室(26)內的該壓縮流體排放到外部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之閥(10)，其中，該閥蓋(18)係包含有圓柱部(68)，該圓柱部(68)係設有該移位量調整機構(100)，且該階段部(66)係形成於該圓柱部(68)的一部分。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之閥(10)，更包括：鎖定機構，組構成固定該抵接構件(62)的位置。
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