TWI411739B - 球閥 - Google Patents

Description

球閥

本發明之標的為一種在液壓系統中控制流體流動之球閥。本發明之另一標的為該球閥所使用之球。

習知的球閥包括一閥體，該閥體包圍一鑽孔或鑿孔球並密封與該球接觸之元件。該球繞一垂直於穿孔軸線及導管軸線之軸線樞轉。設置於該閥體外側之控制器允許旋轉該球並使該穿孔軸線與該導管軸線重疊，或選擇性地，將後者配置於與前者垂直之方向上。

當該穿孔軸線被配置於該導管軸線上時，可允許最高的液壓流動。另一方面，當該穿孔軸線被配置成垂直於該導管軸線時，液壓流動被禁止。中間的位置允許在一定範圍內調整流動。

從上述內容，熟悉此項技藝之人士可即時理解該球之外表面與該密封元件之間之密封的重要性。

球閥已知係由塑膠材料做成。該閥被廣泛使用於該閥體及該球被配置成接觸比方說具化學侵蝕性之流體的狀態。

此一類型之球閥的製造必須考量聚合物在熱嵌模後所經受之大幅收縮量。

基此，以熱嵌模製成之"球"已知將無可避免地成為不規則形狀，並因此被應用於低效能閥中。

選擇性地，就高效能閥而言，半成品已知係以熱嵌模 製成大致的球形，在其形狀安定之後可透過一加工機器將其做成規則球。

因此，此一閥的製造需要高成本，這主要是由於製造該球所需的人力與加工時間所致。

本發明之目的是要提供一種具有結構及功能特性以克服上述習知技藝所遭遇之缺點的球閥。

特別是，本發明的任務是要以可降低製造時間及成本之方式提供以聚合物材料做成之球閥及球。

此一目的及任務分別由申請專利範圍第1項之球與申請專利範圍第18項之球閥達成。

申請專利範圍依附項係有關於本發明之進階態樣或實施例。

圖式簡單說明

根據本發明之球閥暨其零件的進階特性與優點將可從下列參照隨附圖示以非限定方式做成之較佳示範實施例的說明獲得理解，在圖示中：第1圖例示根據本發明之球閥在一第1組態中的整體透視及部分剖面圖；第2圖例示第1圖中該球閥在一第2組態中的整體透視及部分剖面圖；第3圖例示根據本發明之球的整體透視剖面圖；第4圖例示根據本發明之取自第3圖中線條範圍IV-IV的球剖面圖； 第5圖例示根據本發明之取自第3圖中線條範圍V-V的球剖面圖；第6圖例示製造根據本發明之球在一第1組態中的鑄模剖面；第7圖例示第6圖中該鑄模在一第2組態中的剖面；以及第8圖例示第6圖中該鑄模在一第3組態中的剖面。

參照圖示，數字1大致代表根據本發明之球閥，該球閥適用於在液壓等系統中控制流動。

根據隨附圖示所示之實施例，該球閥1包括一閥體10、一球20及一控制器30。

該閥體10及該球20係由聚合物材料做成。

該閥體10包括，如習知教示，用以連接至一液壓系統之構件11及用以收容該控制器30之轉臺13。

該閥體10界定一軸線Z，該軸線Z與該液壓系統之局部軸線重疊。

該控制器30包括，如習知教示，一軸31及一外部致動器(隨附圖示未顯示)，該外部致動器可包括槓桿、把手、轉輪、或機電致動器。該軸31緣一軸線Y'旋轉。

該閥體10進一步包括密封元件12，該密封元件12可與該球20之外表面接觸並確保該閥1之密封。

該球20包括，如習知教示，一界定一導管22之穿孔21，該導管22在需要時可供該液壓系統中之流體通過。該穿孔21具有一第一端部開口221及一第二端部開口222並界定一軸線X。

根據一較佳實施例，該球20亦包括一槽口23，以和該控制器30，比方說該軸31，做操作耦合。

該槽口23之設置允許將該球20之軸線Y定義成垂直於該軸線X並穿過該槽口23之中央。當該閥1被適當固定後，該軸31之該軸線Y'與該球20之該軸線Y重疊。該軸線Y為該閥1正常操作時該球應該緣其旋轉之軸線。

在第1圖中，該穿孔21之該軸線X與該閥體10之該軸線Z重疊，因此該閥1被開啟。在第2圖中，該穿孔21之該軸線X與該閥體10之該軸線Z垂直，因此該閥1被關閉。

根據一實施例，該球20在與該槽口23直徑對立之區域中包括一平坦表面24。換言之，為完成該球20之外部輪廓，在該平坦表面24之區域中，缺乏第5圖中以虛線顯示之頂蓋24'。

在根據本發明之該球20中，該穿孔21在該軸線X上具有一可變剖面。

特別是，在第4圖所示之實施例中，該穿孔21之該剖面具有一短道211，該短道211在靠近該第一端部開口221處不變，然後朝該導管22之中央增加，最後則朝該第二端部開口222減少，在該處，其具有另一短且不變的道212。

特別是，在第4圖所示之實施例中，該穿孔21之該剖面在中間區域但排除該兩不變道211、212之區域中界定一圓弧220。

根據隨附圖示所示之實施例，該穿孔21之該剖面在垂直於該軸線X及該軸線Y(第4圖中詳細可見)之方向上改變，而在垂直於該軸線X及平行於該軸線Y(第5圖中詳細可見)之方向上則維持不變。

習知穿孔21'之內部輪廓顯示於第4圖中，以便於與根據本發明之該穿孔21的比較，並更加理解其中的差異。

如第4圖所特別顯示，根據本發明之該穿孔21的該可變剖面可以減少製作該球20所需之聚合物的量。因此，發生於組成該球20之該聚合物的熱嵌模尾段的收縮可減少。

此外，由於上述之圓弧形輪廓220，該球20包含兩個半殼體25，該兩半殼體25具有一不變厚度t，除了靠近該穿孔21之該端部開口221、222的區域以外。

根據一實施例，該半殼體25之該厚度t等於分割該導管22及該平坦表面24之牆壁的厚度t'。

根據一實施例，該球20包括兩個半殼體25，該兩半殼體25在其中被做成較輕並由兩個橋接區域26、27連接。該第一橋接區域26外部包括該槽口23。該第二橋接區域27外部包括該平坦表面24。

較佳地，該兩半殼體25在其中具有雙重曲率，而該橋接區域26、27則在其中具有單一曲率。

如熟悉此項技藝之人士可即時從上述說明理解者，形成該球之該半殼體25的不變厚度t意味該聚合物在模鑄後將具有平整的收縮。繼而，在模鑄步驟中賦予該球20之形狀在最終件中將被維持，除了其尺寸之縮小以外，而此為已知且可計算。

換言之，該球20之該外表面的最終定義係在該聚合物被模鑄時被直接執行且無須任何進一步的修整。

參考第6至8圖，我們將於下文中簡要說明製造根據本發明之該球20的鑄模及方法。

如第6至8圖所示，鑄模100包括兩個殼體110，該兩殼體110之形狀被做成可以產生一具有該球20之形狀的空腔。該鑄模100進一步包括一可形成該穿孔21之核心120。該核心120為三件式組合，包括：一上楔型物121、及兩下基模122。

在第6圖所示之組態中，該鑄模100被完全關閉，特別是在其剛剛接收熔融聚合物注射以形成該球20之後。

在第7圖所示之組態中，該聚合物至少部份彎曲且該鑄模100被部份開啟。特別地，該楔形物121被抬高以允許該基模122互相貼近。

在第8圖所示之組態中，該聚合物被固化且該鑄模100被完全開啟以釋放該球20。特別地，該基模122被互相貼近以通過該球20之該穿孔21的該端部開口221。該鑄模100之上方部分被抬高，以使該殼體110分離。

如熟悉此項技藝之人士可從上述說明理解者，該鑄模100以及特別是該複合核心120可以獲得賦予該穿孔21之該剖面期望輪廓所需的浮雕。

就上述球及球閥之較佳實施例，熟悉此項技藝之人士為滿足附帶及特定的需求可對使用之元件執行各種修飾、改編並將其更換成其他功能等效物，唯不得背離下列申請專利範圍之範疇。

1．．．球閥

23．．．槽口

10．．．閥體

24．．．平坦表面

11．．．連接構件

24'．．．頂蓋

12．．．密封元件

25．．．半殼體

13．．．轉臺

26,27．．．橋接區域

20．．．球

30．．．控制器

21．．．穿孔

31．．．軸

22．．．導管

100．．．鑄模

110．．．殼體

211,212．．．短道

120．．．核心

221,222．．．端部開口

121．．．楔型物

220．．．圓弧

122．．．基模

第1圖例示根據本發明之球閥在一第1組態中的整體透視及部分剖面圖；第2圖例示第1圖中該球閥在一第2組態中的整體透視及部分剖面圖；第3圖例示根據本發明之球的整體透視剖面圖；第4圖例示根據本發明之取自第3圖中線條範圍IV－IV的球剖面圖；第5圖例示根據本發明之取自第3圖中線條範圍V－V的球剖面圖；第6圖例示製造根據本發明之球在一第1組態中的鑄模剖面；第7圖例示第6圖中該鑄模在一第2組態中的剖面；以及第8圖例示第6圖中該鑄模在一第3組態中的剖面。

1‧‧‧球閥

10‧‧‧閥體

11‧‧‧連接構件

12‧‧‧密封元件

13‧‧‧轉臺

20‧‧‧球

30‧‧‧控制器

31‧‧‧軸

Y、Z‧‧‧軸線

Claims (19)

1. 一種供用以控制液壓系統的流體流動之球閥用的球，該球係以一聚合物材料做成並包含一為該流動界定一導管且界定一軸線X的穿孔，其特徵在於，該穿孔具有一沿該軸線X改變之剖面，其中：該球係以具有兩個半殼體的一單件模製，該等兩個半殼體具有做成較輕且以兩個彼此直徑相對的橋接區域連接，並且該等兩個半殼體除了靠近該穿孔之端部開口的區域以外，具有一不變厚度t，該等橋接區域之一第一橋接區域外部包含用於與一控制器操作耦合之一槽口，以及該等橋接區域之一第二橋接區域外部包含直徑相對於該外部的槽口之一平坦表面，其中該等半殼體之該厚度t係實質等於分割該導管及該平坦表面之壁的厚度t’。
2. 如申請專利範圍第1項之球，其中該穿孔具有一第一端部開口及一第二端部開口。
3. 如申請專利範圍第2項之球，其中該穿孔之該剖面具有一短道，該短道在靠近該第一端部開口處不變，然後朝該導管之中央增加，最後則朝該第二端部開口減少，在該處，其具有另一短且不變的道。
4. 如申請專利範圍第2或3項之球，其中該穿孔之該剖面在其中央區域但排除該兩短且不變的道之區域中界定一圓弧。
5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球，進一步包含一垂直於該穿孔之該軸線X且通過該槽口之中央的軸線Y。
6. 如申請專利範圍第5項之球，其中該穿孔之該剖面在垂直於該軸線X及該軸線Y兩者之方向上改變。
7. 如申請專利範圍第5項之球，其中該穿孔之該剖面在垂直於該軸線X及平行於該軸線Y之方向上維持不變。
8. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球，其中該等兩個半殼體在其中具有一雙重曲率。
9. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球，其中該等橋接區域在其中具有單一曲率。
10. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之球，其中該球之該外表面的最終定義係在該聚合物模製時直接執行且無須任何進一步的修整。
11. 一種用以在液壓系統中控制流體流動之球閥，包含如申請專利範圍第1至10項中任一項之球。
12. 如申請專利範圍第11項之球閥，包含一閥體及一控制器。
13. 如申請專利範圍第12項之球閥，其中該閥體係由一聚合物材料做成。
14. 如申請專利範圍第12或13項之球閥，其中該閥體包含用以連接至一液壓系統之構件。
15. 如申請專利範圍第12或13項之球閥，其中該閥體包含一用以收容該控制器之轉臺。
16. 如申請專利範圍第12項之球閥，其中該控制器包含繞一軸線Y'樞轉之一軸。
17. 如申請專利範圍第16項之球閥，其中該軸之該軸線Y'與該球之該軸線X重疊。
18. 如申請專利範圍第12項之球閥，其中該控制器包含一外部致動器，該外部致動器係選自下列群組：一槓桿、一把手、一轉輪、及一機電致動器。
19. 如申請專利範圍第12或13項之球閥，其中該閥體進一步包含密封元件，該等密封元件適合與該球之該外表面接觸並確保該閥之密封。