TWI390136B - 減壓裝置 - Google Patents

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TWI390136B
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Shinichi Ito
Michihiro Hanada
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Description

減壓裝置
本發明係有關於一種減壓裝置，透過該減壓裝置可獲得壓力減少至預定壓力值之壓力流體。
現今的申請，如日本特許早期公開公報第10-332041號，已經主張一種可在壓力流體之壓力減少至預定壓力後輸出從第一面供應至第二面之壓力流體之減壓閥門，該預定壓力係預先預設。
該減壓閥門包括一主體，該主體係包括：第一面端口與第二面端口；設置於該主體上部之閥帽；以及可旋轉地支撐在該閥帽上部之把手，於該主體與閥帽之間設置有隔膜。
此外，可座落閥塞之座構件係形成於該主體之下方部分，該閥塞係設置成沿著軸向位移。此外，該閥塞係藉由螺旋彈簧推向該座構件面，且一桿件設置於該閥塞之中央，該桿件鄰接一隔膜壓力構件，該隔膜壓力構件係設置於該隔膜之中央且將該隔膜固定於該隔膜壓力構件上。
本發明之一般目的係在於提供一種減壓裝置，其中組成該減壓裝置之結構元件數目可連同製造成本一起減少，且其中可提升裝配該減壓裝置之可操作性。
為達上述目的，本發明之特色在於提供一種減壓裝置，其係包括：具有一注入孔之本體，透過該注入孔提供壓力流體；隔膜，該隔膜包括：閥門構件、導向構件及裙 部，該閥門構件可位移地設置於該殼體內部且座落於該殼體之注入孔上，該導向構件係鄰接該殼體且沿著其軸向導向，該裙部延伸自該閥門構件之邊緣且被該殼體固定；以及彈簧，穿插於該殼體與隔膜之間，其將該隔膜推向一方向以與該注入孔分離，其中該裙部配置成面向一空間，該壓力流體係排放至該空間內，且包括在該閥門構件內的複數個聯絡通道，該等聯絡通道圍繞該環形座構件而朝軸向貫穿。
相較於習知減壓裝置，其中根據本發明之閥塞、用以支撐該閥塞的桿件、以及用以供該閥塞座落的彈簧係各自分開設置，組成該減壓裝置之結構元件數且可連同製造成本一起減少，且可提升裝配該減壓裝置之可操作性。
本發明之上述及其它目的、特徵、以及優點可從下列結合圖式之描述中變得更臻明瞭，於該等圖式中係以圖解方式顯示本發明之較佳實施例。
在第1圖中，元件符號10表示依據本發明之實施例之減壓裝置。
如第1圖至第3圖所示，減壓裝置10包括：本體12；隔膜14，係置於本體12內部且由彈性材料製成；固定器16，置於鄰近隔膜14；以及彈簧18，係穿插在本體12與固定器16之間。
本體12係由第一及第二殼體20、22組成，該第一、第二殼體實質上均形成底面圓柱狀。第一、第二殼體20、22分別包括內部管狀構件24、38，管狀構件24、38具有從中央區域外凸的管狀形狀，外部管狀構件26、46形成在該內部管狀構件24、38的外周側，而凸緣(flange)28、40係形成在外部管狀構件26、46邊緣且在直徑徑向向外擴展。
第一殼體20的內部管狀構件24從該第一殼體20之一個端面朝具有凸出部分28的另一端面以圓柱狀外凸(朝箭頭A方向)。供該壓力流體流通之注入孔(端口)30開設在內部管狀構件之中央。此外，內部管狀構件24之敞開端透過接面(junction)32連接至外部管狀構件26，該連接係傾斜且以預定角度徑向向外擴展。
此外，連接至未圖示的壓力流體供應源等等之管狀連接構件34a係安裝在內部管狀構件24的內部，且與注入孔30相通(見第2圖及第3圖)。
外部管狀構件26從第一殼體20之一端面(箭頭B方向)延伸至另一端面(箭頭A方向)，且形成為利於該外部管狀構件在直徑徑向向外朝第一殼體20的另一端面(箭頭A方向)擴展。此外，內部管狀構件24係容置在外部管狀構件26內，於外部管狀構件26與內部管狀構件24之間提供有一空間36a。
此外，在空間36a與外部管狀構件26外部之間連通之氣孔37係形成在外部管狀構件26之外周表面上。當隔膜14位移時，在外部管狀構件26外的空氣與空間36a內的空氣彼此互換。
凸緣28自第一殼體20另一端面(箭頭A方向)之外部管狀構件26之邊緣徑向外延，該凸緣28的外周區域被折叠且徑向向內形成有U型剖面，以利於固定組成隔膜14之裙部52之外緣。
第二殼體22係與第一殼體20同軸設置。第二殼體22之內部管狀構件38從第二殼體22一端面朝具有凸出部分40的另一端面以圓柱狀外凸(在箭頭B方向)。供該壓力流體流經之排放孔42係開設在第二殼體22之中央部分。內部管狀構件38係設置成以利於面對該第一殼體20之內部管狀構件24並可與該內部管狀構件24一致。
此外，內部管狀構件38之一端係透過接面44連接至外部管狀構件46之一端，該接面44係傾斜且在預定角度徑向向外擴展。
如第2圖及第3圖所示，連接至流體壓力裝置(未圖示)之管狀連接構件34b係設置於內部管狀構件38內並與排放孔42相通。
外部管狀構件46從第二殼體22一端面(在箭頭A方向)朝其另一端面(在箭頭B方向)延伸，且形成為以利於朝向另一端面(箭頭B方向)直徑徑向向外逐漸擴大。此外，空間36b設置在外部管狀構件46以及內部管狀構件38之間，而內部管狀構件38係容置在外部管狀構件46內。
凸緣40自第二殼體22的另一端面(箭頭B方向)之外部管狀構件46之邊緣徑向向外延伸，該凸緣之外周區域被折叠且徑向向內形成有U型剖面，且形成為以利於從凸緣40的外面進一步包圍第一殼體20之凸緣28。結果，導致第二殼體22與第一殼體20連接。
隔膜14係由例如橡膠等製成，且係設置於第一殼體的內部。隔膜14包括：主體部分(閥門構件)48，形成在其中央；固定部分(導向構件)50，係形成在主體部分48的外周側並可相對於第一殼體20的內部管狀構件24滑動位移；以及裙部52，係自主體部分48之邊緣徑向外延。隔膜14係相對於本體12而同軸設置，本體12係由第一及第二殼體20、22組成。
主體部分48係由圓柱形塊組成，且設置成面向第一殼體20之內部管狀構件24。座構件54，其可鄰接內部管狀構件24的一端表面，係形成於主體部分48的中央。另作說明的是，內部管狀構件24的端表面係作用為座表面，於該座表面可座落座構件54。
座構件54的中央形成有剖面為凹半圓狀之環狀，且形成為以利於鄰接內部管狀構件24內的注入孔30的外周側。具體而言，座構件54係透過鄰接組成第一殼體20的內部管狀構件24之端表面來覆蓋注入孔30，使得從注入孔30流向隔膜14側的壓力流體流被中斷。
此外，以預定間隔分隔的複數個聯絡通道56(例如4個)係圍繞座構件54而徑向向外形成於主體部分48內。該等聯絡通道56平行於主體部分48之軸並自具有座構件54之主體部分48之一端面(箭頭B方向)貫穿至另一端面(箭頭A方向)。具體而言，該等聯絡通道允許主體部分48之一端面與另一端面之間相通，使得供應至第一殼體20的注入孔30之壓力流體流至第二殼體22側(箭頭A方向)。在主體部分48上，面對第一殼體20的內部管狀構件24之端表面係形成於一凹環狀內，該凹環狀係位於座構件54周圍的外周側上，且具有複數個聯絡通道56開設在其中。
固定部分50朝軸向從主體部分48之一個端面凸出固定高度，徑向向內凸起的凸起區段58係形成在固定部分50的內周表面上。此外，凸起區段58係設置成與組成第一殼體20之內部管狀構件24之外周表面滑動接觸。因此，當隔膜14之座構件54從內部管狀構件24分離且壓力流體流經該座構件時，可防止在固定部分50與內部管狀構件24之間流通的壓力流體之滲漏。
裙部52係形成為自該主體部分48徑向向外延伸垂直於軸之薄膜或膜，且該裙部的邊緣被捲曲且被第一殼體20的凸緣28固定。結果，在第一殼體20的凸緣28與裙部52之間維持氣密狀態，從而密封該減壓裝置10內的流體。
固定器16係由例如金屬材料形成杯狀，且置於內部管狀構件24與外部管狀構件26之間的空間36a內。固定器16係透過開設在內部管狀構件24中央的孔而插在內部管狀構件24之外周側之上。此外，固定器16形成有一剖面形狀，該剖面形狀係對應於主體部分48、製成隔膜14之固定部分50與裙部52的形狀。固定器16係配置成與主體部分48、製成隔膜14之固定部分50與裙部53緊密接觸，以利於覆蓋主體部分48與固定部分50的外周側。
另一方面，於固定器16上提供有彈簧軸承60，該彈簧軸承係徑向向外延伸且與隔膜14之裙部52鄰接。彈簧18穿插在第一殼體20之彈簧軸承60與接面32之間。彈簧18係由例如螺旋彈簧形成，其將固定器16與隔膜14之裙部52推向第二殼體22側(箭頭A方向)。
依據本發明之實施例之減壓裝置10基本上係如上述構建。接下來將說明本發明之操作及效果。如第3圖所示之閥門敞開狀態將被描述為初始狀態，其中，透過彈簧18的彈力，隔膜14之座構件54自第一殼體20的內部管狀構件24分離，而注入孔30係設置成與排放孔42連通。
於此初始狀態中，從未圖示的壓力流體供應源供應壓力流體經過連接構件34a至第一殼體20之注入孔30，經由內部管狀構件24與座構件54之間的間隙使該壓力流體分別流經複數個聯絡通道56。在注入第二殼體22之內部之後，該壓力流體係從排放孔42排放至外部。
此外，隨著已從第二殼體22排放至外部之壓力流體之壓力逐步增加，第二殼體22內的壓力增加，因此，組成隔膜14之主體部分48與裙部52係被壓向第一殼體20側(箭頭B方向)以對抗彈簧18的彈力。因此，裙部52與固定器16對抗彈簧18之彈力而向上位移(箭頭B方向)，在主體部分48向內部管狀構件24側位移的同時，固定部分50沿著內部管狀構件24的外圍表面滑動位移(箭頭B方向)，使得座構件54鄰接內部管狀構件24之端表面(見第2圖)。
結果，第一殼體20之注入孔30被座構件54關閉及阻擋，以及注入孔30以及與通道56相連通之排放孔42之間的連通狀態被中斷，因此，第二殼體22內的壓力維持在預定壓力。
以此方式，透過實行隔膜14閉合動作並伴隨第二殼體22側的壓力改變，壓力流體係自該第二殼體22流出，第二殼體22內的壓力流體之壓力可維持在期望壓力值。
依據本實施例之前述方式中，由於該隔膜14包括座構件54之結構位移以回應壓力流體之壓力增加，因此，允許切換該壓力流體之連通狀態，相較於習知減壓裝置，製造本發明之減壓裝置之零件數可有效地減少，其中閥塞、支撐該閥塞之桿件、以及導致該閥塞座落之彈簧均單獨提供。製造該減壓裝置10之成本可一併減少，同時可提升裝配該裝置之容易度。
此外，由於座構件54透過隔膜14之位移而阻塞注入孔30之時間點(timing)係透過彈簧18之彈力來設定，只要透過另一具有不同彈力之彈簧18調換彈簧18，隔膜14之閉合動作實施之時間點可被自由更改。結果，透過改變隔膜14實施閉合動作以中斷注入孔30與排放孔42之間的連通之時間點，第二殼體22內所維持的壓力流體之壓力值係能自由地調節至期望壓力值。
此外，在該座構件54座落於內部管狀構件24上之連通中斷狀態中，當固定部分50與內部管狀構件24之外圍表面滑動接觸時，組成隔膜14之裙部52係被第一殼體20之凸緣28固定。因此，隔膜14內部(空間36b)與隔膜14外周側與第一殼體20之間之空間36a之間的連通能可靠中斷。結果，可防止隔膜14內的壓力流體在大氣壓力下滲漏進空間36a，以及防止在第二殼體22內維持的壓力流體之壓力降低。
另一方面，例如第4圖所示之減壓裝置100係包括組成本體102之第一外殼104與第二外殼106。第一外殼104係形成有T形剖面，第一外殼104朝向上方向凸出。注入端口110形成於該第一外殼中，連接構件112a係連接至凸起區段108，凸起區段108係形成於第一外殼104之上端，而通孔114係沿著第一外殼104軸向形成。螺紋116係雕刻在凸起區段108之外周側上的區域，該區域係凹入凹陷形狀。環形調節把手(調節構件)118係與螺紋116螺旋嚙合。
此外，第一外殼104包括容置室124，於該容置室124中隔膜120及固定器122係被容置在凸起區段108之下方部分。隔膜120之主體部分128係面向凸起區段108設置，固定部分130係與凸起區段108之外圍表面滑動接觸。另一方面，隔膜120之裙部132係被緊夾在第一及第二外殼104、106之間。
又，第一彈簧134係穿插在與隔膜120緊密接觸之固定器122與調節把手118之間。隔膜120之裙部132係經由固定器而推向第二外殼106側(箭頭A方向)。
第二外殼106包括凹部138，該凹部138係面對隔膜120並且保持與通道136連通。第二彈簧140係設置於凹部138內部。第二彈簧140係穿插在凹部138之底壁表面與設置在隔膜120的下方表面之墊圈142之間，且將隔膜120之裙部132推向第一外殼104側(箭頭B方向)。
此外，與凹部138連通之排放孔126形成在第二外殼內，並具有連接構件112b連接至該排放孔126。
以上述方式構建之減壓裝置100，透過旋轉調節把手118以及朝凸起區段108軸向(箭頭A及B方向)位移該調節把手118，則與調節把手118之下方表面嚙合之第一彈簧134可被壓縮及張開。因此，第一彈簧134之彈力可自由改變，並且可自由調節隔膜120之移動，該隔膜120之移動係隨著壓力流體之壓力增加而位移。結果，隔膜120之主體部分128鄰接凸起區段108之端表面，因此注入端口110與排放端口126之間之連通係被中斷，而第二外殼106側的壓力流體之壓力可維持在期望壓力值。
另要說明的是，透過調節把手118改變第一彈簧134之彈力，保留在第二外殼106側的壓力流體之壓力值可被自由設定。
此外，如第5圖所示，依據上述實施例之減壓裝置可被應用於導向型(pilot-type)減壓閥門150。該減壓閥門150包括：本體154，具有第一端口152a與第二端口152b；蓋板158，連接至本體154上部，於該蓋板上係接置減壓裝置156，以及閥門構件160，係可位移地設置於本體154之中央區域。
隔膜162之外緣部分被緊夾在本體154與蓋板158之間。隔膜162係靈活設置，第一空間164係形成於隔膜162與蓋板158之間，第二空間166係形成於隔膜162與本體154之間。第一空間164係面對減壓裝置156設置且與減壓裝置156互相連通。
閥門構件160包括：主閥門168，係設置在第一端口152a與第二端口152b之間且可被座167座落於其上；以及桿件170，係連接至主閥門168之上部且被支撐以沿著主體154之軸向(箭頭A及B方向)位移。桿件170的上端鄰接設置在隔膜162中央之固定構件172，在隔膜162彎曲之後，桿件170被壓縮並經由固定構件172沿著軸向(箭頭A及B方向)位移。
在依據上述方式構建之減壓閥門150中，導向壓力經由連接構件174注入減壓裝置156內部，並流進第一空間164內。第一空間164內的壓力逐漸增加，導致隔膜162被壓縮並朝第二空間166側彎曲(箭頭A方向)，桿件170被固定構件172向下壓縮。
結果，主閥門168被桿件170向下壓縮並位移，且透過主閥門168從座167分離，第一端口152a及第二端口152b開始連通，且壓力流體從第一端口152a流到第二端口152b。
接著，流經第二端口152b之壓力流體透過連通端口流進第二空間166之內部，導致第二空間166內的壓力增加以及隔膜162被壓縮並向減壓裝置156側(箭頭B方向)彎曲。透過隔膜162的位移，桿件170向上位移。主閥門168連同桿件170一起上升。透過座167座落於主閥門168上，第一端口152a與第二端口152b之間的連通中斷。
在上述方式中，與使用習知調節彈簧等來調節壓力流體之壓力的結構相比，由於有應用本發明之減壓裝置156之減壓閥門150，所以製作該些裝置之零件數目可以減少且其結構可被製作得更小。
此外，如第6圖所示，依據上述實施例之減壓裝置也可置於壓力箱204內，該壓力箱係由第一壓力箱(第一室)200與第二壓力箱(第二室)202組成，於該第一第二壓力箱中填充有壓力流體。壓力箱204係透過具有供填充壓力流體之預定體積空間之第一壓力箱200以及透過分隔壁件206與第一壓力箱200鄰接設置且具有供填充壓力流體之預定體積空間之第二壓力箱200構建而成。減壓裝置208係設置在該分隔壁件206內。
設置在該減壓裝置208之本體212上之凸緣214係固定在分隔壁件206之孔210中，如此設置本體212以利於該減壓裝置向第一壓力箱200內部凸出。另一方面，隔膜216之主體部分218及裙部220係配置成面對第二壓力箱202側。
以此方式，由於壓力箱204配備有減壓裝置208於其中，當壓力流體從未圖示的壓力流體供應源逐漸填充進第一壓力箱200時，在隔膜216之主體部分218從本體212之內部管狀構件222分離之連通狀態下，壓力流體流向第二壓力箱202側。此外，當第二壓力箱202內的壓力流體之壓力增加且達到預定壓力值時，隔膜216被壓縮且向本體212側位移以對抗彈簧224之彈力，因此透過主體部分218開始鄰接本體212之內部管狀構件222，第一壓力箱200與第二壓力箱202之間的連通狀態會中斷。結果，就第一壓力箱200內的壓力流體之壓力來說，第二壓力箱202內的壓力流體之壓力可被維持在減少的壓力狀態。
此外，於第1圖至第3圖之減壓裝置10，第4圖之減壓裝置100，或第5圖之應用於導向型減壓閥門150之減壓裝置156中，可設置上面提及的氣孔37，也可不設置該氣孔37。另一方面，在如第6圖所示之安裝在壓力箱204內的減壓裝置208中，氣孔係非必要構件。
本發明之減壓裝置並非限定於上述實施例，在不違背本發明之精神及範疇下，各種替換或附加結構均可被採用在本發明之減壓裝置內。
10、100、156、208．．．減壓裝置
12、102、154、212．．．本體
14、120、162、216．．．隔膜
16、122．．．固定器
18、224．．．彈簧
20．．．第一殼體
22．．．第二殼體
24、38、222．．．內部管狀構件
26、46．．．外部管狀構件
28、40、214．．．凸緣
30．．．注入孔
32．．．接面
34a、34b、112a、112b、174．．．連接構件
36a、36b．．．空間
37．．．氣孔
42．．．排放孔
44．．．接面
48、128、218．．．主體部分(閥門構件)
50、130．．．固定部分(導向構件)
52、132、220．．．裙部
54．．．座構件(座)
56、136．．．聯絡通道
58．．．凸起區段
60．．．彈簧軸承
104．．．第一外殼
106．．．第二外殼
108．．．凸起區段
110．．．注入端口
114．．．通孔
116．．．螺紋
118．．．調節把手(調節構件)
124．．．容置室
126．．．排放端口
134．．．第一彈簧
138．．．凹部
140．．．第二彈簧
142．．．墊圈
150．．．減壓閥門
152a．．．第一端口
152b．．．第二端口
158．．．蓋板
160．．．閥門構件
164．．．第一空間
166．．．第二構件
167．．．座
168．．．主閥門
170．．．桿件
172．．．固定構件
200．．．第一壓力箱(第一室)
202．．．第二壓力箱(第二室)
204．．．壓力箱
206．．．分隔壁件
210．．．孔
第1圖係依據本發明之實施例之減壓裝置之局部剖面透視圖；
第2圖係顯示連接構件安裝在第1圖之減壓裝置內之情形之剖面圖；
第3圖係顯示第2圖之減壓裝置之隔膜從本體之內部管狀構件分離之情形之剖面圖；
第4圖係一示意圖，其顯示依據修改範例之減壓裝置，於該減壓裝置中壓力流體的壓力值可藉由調節把手自由調節；
第5圖係為一示意圖，其顯示第1圖之減壓裝置係應用於導向型減壓閥門之案例；以及
第6圖係為一示意圖，其係顯示第1圖之減壓裝置係應用於由第一及第二壓力箱區段組成的壓力箱之案例。
10．．．減壓裝置
12．．．本體
14．．．隔膜
16．．．固定器
18．．．彈簧
20．．．第一殼體
22．．．第二殼體
24、38．．．內部管狀構件
26、46．．．外部管狀構件
28、40．．．凸緣
30．．．注入孔
32．．．接面
34a、34b．．．連接構件
36a、36b．．．空間
37．．．氣孔
42．．．排放孔
44．．．接面
48．．．主體部分(閥門構件)
50．．．固定部分(導向構件)
52．．．裙部
54．．．座構件(座)
56．．．聯絡通道
58．．．凸起區段
60．．．彈簧軸承

Claims (7)

  1. 一種減壓裝置，包括：具有注入孔(30)之殼體(20，22)，透過該注入孔提供壓力流體；隔膜(14)，該隔膜(14)包含：閥門構件(48)、導向構件(50)及裙部(52)，該閥門構件(48)可位移地置於該殼體(20，22)內部，且該閥門構件(48)座落於該殼體(20，22)之該注入孔(30)上，該導向構件(50)鄰接該殼體(20)且沿著其軸向導向，該裙部(52)延伸自該閥門構件(48)之邊緣且被該殼體(20，22)固定；以及穿插於該殼體(20，22)與隔膜(14)之間之彈簧(18)，該彈簧(18)將該隔膜(14)推向一方向以與該注入孔(30)分離；其中該裙部(52)配置成面向空間(36b)，該壓力流體係排放於該空間內，且包括在該閥門構件(48)內的複數個聯絡通道(56)，該等聯絡通道(56)圍繞該環形座構件(54)而朝軸向貫穿。
  2. 如申請專利範圍第1項之減壓裝置，其中，該殼體(20)係包括第一管狀構件(24)，該注入孔(30)係形成於該第一管狀構件(24)內，該導向構件(50)與該第一管狀構件(24)之外周側滑動接觸。
  3. 如申請專利範圍第2項之減壓裝置，其中，該閥門構件(48)包括環形座構件(54)，該環形座構件(54)係以圍繞 方式座落於該注入孔(30)周圍。
  4. 如申請專利範圍第3項之減壓裝置，復包括用以調節該彈簧(18)彈力之調節構件(118)，其中，該閥門構件(48)座落在該注入孔(30)上的時間點係透過該調節構件(118)調節。
  5. 如申請專利範圍第2項之減壓裝置，其中，相對於該第一管狀構件(24)而徑向向外分離之第二管狀構件(26)係形成於該第一管狀構件(24)之外周側上，以及氣孔(37)係形成於該第二管狀構件(26)上，並從該第二管狀構件(26)之內部穿透至外部。
  6. 如申請專利範圍第1項之減壓裝置，其中，徑向向內擴展且鄰接該殼體(20)之凸起區段(58)係形成於該導向構件(50)上。
  7. 如申請專利範圍第1項之減壓裝置，該減壓裝置係配置於第一室(200)與第二室(202)之間，該壓力流體係填充在該第一室(200)與第二室(202)內。
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