TWI442204B - 毛細管調節之雙膜型靜壓節流器 - Google Patents

Description

毛細管調節之雙膜型靜壓節流器

液靜壓軸承、薄膜節流器、毛細管

傳統薄膜節流器因為薄膜工作側受到外部供壓，造成薄膜單側受壓變形，薄膜變形量所造成的工作性能受限於外部供壓之變化，先前技術並且以下列的專利加以說明：中華民國專利公告第I279661號，專利名稱：可變毛細溝槽薄膜節流器，公告日期：2007/04/21，申請日期：2005/10/28。

參考第一(a)圖說明，一種可變毛細溝槽薄膜節流器，係由基座、本體、外殼及可撓曲薄膜所構成，其中本體具有金屬薄膜、毛細溝槽與穩壓腔室，可撓曲薄膜緊固於本體之頂側，並於本體之一側凹槽區域形成穩壓腔室，薄膜裝配於本體並組合外殼，與外殼之內部一側凹槽形成一調節腔室，基座並具有連通調節腔室與穩壓腔室的注入流道，與連通穩壓腔室的出口流道，當外部的負載端之流動壓力大於調節室時，可撓曲薄膜將受力撓曲而使薄膜與本體毛細溝槽區域產生作動間隙，致使本體上薄膜覆蓋的毛細溝槽開口變大，因此，通過毛細溝槽的流體阻力變小，使得節流器可依負載端的壓力變化，而使流阻範圍大，達到反饋負載端出口流道壓力之功能，適應單一機台負載變化大的情況，也因具有廣泛的壓力及流量調節作用，而單一設計適用在廣泛的機台。

中華民國專利公告第M261624號，專利名稱：壓力反饋調節裝置，公告日期：2005/04/11，申請日期：2004/05/04。

參考第一(b)圖說明，一種壓力反饋調節裝置，係連接於一負載系統，此調整裝置中設有一調整螺栓，藉由改變此調整螺栓旋緊之程度，改變控制流體輸出流量之初始壓力的大小，即可針對所製作出的各個壓力反饋調節裝置輸出至負載系統之流體進行微小流量之調校，以精確地調整至所需之壓力及流量。

液靜壓軸承由外部加壓供油，將潤滑油經由節流器，調節成工作壓力後，輸送至軸承油腔內部，在油腔內產生作為承載用的靜壓潤滑油膜，靜壓油膜的滑動軸承具有精度高、油膜剛度大、抑制振盪等優點。

使用外供壓力的潤滑油通過油腔產生抵抗工作負荷的液靜壓軸承，液靜壓導軌以及液靜壓導螺桿、蝸桿、齒條齒輪、連軸器等；其工作性能的優劣，取決於節流器的設計搭配是否正確，外部供壓流體通過節流器的間隙時因為黏滯摩 擦阻力所致生流阻，用來調節工作壓力，薄膜節流器使用節流台的柱頂面與薄膜之間的間隙變化來改變流阻，由於薄膜由彈性材料製成，具有受壓力而變形的能力，當油腔工作壓力上升時，薄膜會因為受壓力作用的變形，而增加間隙減小流阻，反之，工作壓力下降時，薄膜變形也相對減小，以致減小間隙增加流阻。

薄膜本身的幾何尺寸及材質決定了薄膜受淨壓力的變形量，而薄膜與液靜壓元件搭配的設計參數除了取決於薄膜受淨壓力的變形量之外也與供壓及薄膜初始間隙的倒數成正比，因此本發明為了使薄膜節流器能配合工作條件改變薄膜預壓，發明的一種「毛細管調節之雙膜型靜壓節流器」，包含頂蓋、上薄膜、環體、節流螺絲、下薄膜、底座、螺栓的結構形式，頂蓋與環體夾緊上薄膜以及環體與底座夾緊下薄膜，並以複數支螺栓貫穿頂蓋、環體及底座鎖緊組合在一起；供油進入下薄膜之兩側，其下側為節流室設製於底座內，節流室設製有節流台於底座上，流體流經下薄膜與節流台之間的間隙產生液阻，其下側供油經過節流台與下薄膜之間隙而節流，調節供油的壓力及流量至工作條件；其上側進油用來預壓下薄膜，使下薄膜兩側在工作壓力初始狀態下的 初始間隙為預設值，而滿足液靜壓元件的工作條件。

外部供油由入口通道進入到節流器下薄膜之上、下兩側，預壓側油路經由垂直連通孔至預壓室給予下薄膜預壓，其中節流螺絲一端製有固定用的外螺紋，另一端製有螺旋形狀的毛細管，供油經過毛細管進入薄膜之預壓側，利用毛細管通道的間隙產生節流阻力，節流孔外端製有內螺紋，節流螺紋安裝於節流孔，毛細管的出口壓力由毛細管螺旋的有效工作長度決定，油路經過毛細管的螺旋路程越長，液阻越大使預壓越小，在初始工作狀態時，調整薄膜兩側壓力成平衡狀態，薄膜具有初始預設定的變形量，當下薄膜工作側的工作壓力改變時，下薄膜受到改變的淨壓力作用，就會產生進一步變形；工作壓力增加時，下薄膜向上變形，使工作壓力側的開口加大，反之，當工作壓力下降時，下薄膜向下變形，使工作壓力側的開口減小，因此具有調節壓力及流量的效果。

在頂蓋與環體之間裝置有上薄膜，上薄膜與下薄膜之間之環體設置有預壓室，上薄膜會隨預壓力之大小產生變形，使下薄膜預壓室內的壓力保持在毛細管出口的壓力，而上薄膜與頂蓋之間設有恆壓室，頂蓋製有通氣孔，使上薄膜發生 變形時恆壓室保持在大氣壓力，若沒有設置上薄膜，工作壓力增加時，造成下薄膜向上變形，擠壓預壓室內的流體汽泡，使預壓室流體壓力進一步的上升而無法保持原來調校的預壓力，下薄膜工作側油路由節流台與下薄膜之間的間隙節流後，經出口孔及連接管流至工作油腔。

若節流器安裝感測器實施監控節流器內部溫度及壓力時，可以研究其工作特性，作為設計參數校準的用途；環體製有徑向的上測孔，底座製有徑向的中測孔及下測孔，上測孔從環體表面徑向連通至預壓室，中測孔從底座表面徑向連通至下薄膜與節流台之間的空間，下側孔從底座表面徑向連通於出口孔；測孔之外端均製成安裝感測器測頭用的螺紋座，用來安裝壓力計及溫度計接頭，上測孔用來監控預壓室內之壓力及溫度，中測孔用來監控節流室內部的壓力及溫度，下測孔用來監控節流器出口壓力及溫度。

外部供壓流體通過節流器時因為流體黏滯阻力所致生流阻而自動調節工作壓力及流量，本發明是一種可利用毛細管節流調整薄膜預壓側壓力之薄膜節流器，參考第二圖，說 明實現其工作原理之實施方式。

薄膜節流器使用節流台153的柱頂面與下薄膜140之間的間隙變化來改變流阻，由於上下薄膜120、140由彈性材料製成，具有受壓力變形的能力，當油腔工作壓力上升時，下薄膜140會因為受壓力作用的變形，而增加間隙，減小流阻，反之，工作壓力下降時，下薄膜140變形也相對減小，以致減小間隙，增加流阻，而上下薄膜120、140受單位壓力的變形量取決於薄膜120、140本身的材質及厚度，本發明為了使薄膜節流器配合工作條件改變下薄膜140之變形量，下薄膜140使用節流螺絲160的毛細管調整下薄膜上側的預壓，其雙側受壓因為兩側之淨壓力作用產生變形，調整預壓量，可以使薄膜變形量所造成的工作性能的改變，不再受限於外部供壓之影響。

本發明是一種「毛細管調節之雙膜型靜壓節流器」，如第二圖之說明，包含頂蓋110、上薄膜120、環體130、節流螺絲160、下薄膜140、底座150、螺栓170，其中頂蓋110、環體130及底座150以複數支螺栓170鎖緊組合在一起。

外部供油由入口孔152進入到節流器下薄膜140之上下兩側，供油進入下薄膜140之兩側，其下側為節流室132設 製於底座150內，節流室132設製有節流台153於底座上，流體流經下薄膜140與節流台153之間的間隙產生液阻，其下側供油經過節流台153與下薄膜140之間隙而節流，調節供油的壓力及流量至工作條件。

預壓側油路經由垂直連通孔151至預壓室131給予下薄膜140預壓，其中節流螺絲160為螺旋形毛細管節流器，利用毛細管通道之間隙產生節流阻力，節流孔134外端製有內螺紋，節流螺紋安裝於環體節流孔134，在毛細管的另一端製有外螺紋，與節流孔134的內螺紋鎖緊固定；毛細管出口壓力由毛細管螺旋工作長度決定，經過毛細管的工作路程越長，液阻越大使預壓越小，上薄膜120及下薄膜140均具有彈性，當工作壓力增加時，受到淨壓力改變的作用，下薄膜140就會進一步產生變形，具有調節壓力及流量的效果；當工作壓力愈大，下薄膜140兩側壓力差上升時，下薄膜140變形量增加，則下薄膜140與節流台153之間的間隙開口愈大；反之當工作壓力下降時，下薄膜140就會進一步產生向下的變形，工作壓力愈小，則下薄膜140與節流台153之間的間隙開口愈小，工作側油路由下薄膜140與節流台153之間的間隙節流後，經出口孔154流至工作油腔。

上薄膜120與下薄膜140之間為預壓室134，預壓室134的壓力使上薄膜120會隨預壓之大小，產生變形，而上薄膜120與頂蓋110之間設有恆壓室200及通氣孔111，恆壓室200因通氣孔111而保持大氣壓力。

節流器安裝感測器實施監控節流器內部溫度及壓力的實施案例說明圖如圖三所示，環體130製有徑向的上測孔321，底座150製有徑向的中測孔345及下測孔355，上測孔321從環體130的表面徑向連通至預壓室131，中測孔從底座150的表面徑向連通至節流室132，下測孔355從底座150的表面徑向連通於出口孔154，三種測孔321、345、355之外端均製成安裝感測器測頭433、446、456用的螺紋座603，用來安裝壓力計及溫度計接頭，上測孔321用來監控預壓室131內之壓力及溫度，中測孔345用來監控節流室132內部的壓力及溫度，下測孔355用來監控節流器出口孔154的壓力及溫度。

110‧‧‧頂蓋

111‧‧‧通氣孔

120‧‧‧上薄膜

130‧‧‧環體

131‧‧‧預壓室

132‧‧‧節流室

134‧‧‧節流孔

140‧‧‧下薄膜

150‧‧‧底座

151‧‧‧垂直連通孔

152‧‧‧入口孔

153‧‧‧節流台

154‧‧‧出口孔

160‧‧‧節流螺絲

170‧‧‧螺栓

200‧‧‧恆壓室

321、345、355‧‧‧上測孔、中測孔、下側孔

433、446、456‧‧‧感測器接頭

603‧‧‧螺紋座

第一(a)圖 可變毛細溝槽薄膜節流器構造圖

第一(b)圖 壓力反饋調節裝置構造圖

第二圖 毛細管調節之雙膜型靜壓節流器構造圖

第三圖 毛細管調節之雙膜型靜壓節流器安裝感測器實施 案例說明圖

110‧‧‧頂蓋

111‧‧‧通氣孔

120‧‧‧上薄膜

130‧‧‧環體

131‧‧‧預壓室

132‧‧‧節流室

134‧‧‧節流孔

140‧‧‧下薄膜

150‧‧‧底座

151‧‧‧垂直連通孔

152‧‧‧入口孔

153‧‧‧節流台

154‧‧‧出口孔

160‧‧‧節流螺絲

170‧‧‧螺栓

Claims (2)

1. 一種毛細管調節之雙膜型靜壓節流器，包含有頂蓋、上薄膜、環體、節流螺絲、下薄膜、底座、螺栓；其中頂蓋與環體夾緊上薄膜，頂蓋製有恆壓室及通氣孔，環體與底座夾緊下薄膜，其中環體製有預壓室、徑向的節流孔、及垂直連通孔的上段，其預壓室連接上薄膜及下薄膜之空間；其中底座設有節流室、節流台、入口孔、以及垂直連通孔的下段，其節流台中央製有出口孔，節流室設置於入口孔至出口孔之間，在下薄膜與節流台之間形成間隙；螺栓由頂蓋經環體至底座貫穿將此三者組成一體，且使環體與底座的垂直連通孔連成一個流道；其中節流螺絲前端製成螺旋槽形狀的毛細管通道，後端製成固定用的外螺紋，將其安裝於環體之節流孔內，此節流孔之外端製有內螺紋，以節流螺絲之外螺紋鎖入節流孔之內螺紋中，固定節流螺絲的毛細管位置。
2. 如專利申請範圍第1項所述之毛細管調節之雙膜型靜壓節流器，其中環體之預壓室連接上薄膜及下薄膜之空間，製作出上測孔形成徑向連通預壓室，其中底座製作出徑向中測孔及下測孔，中測孔之通道連接至節流室，下測孔之通道連接至出口孔，上測孔、中測孔及下測孔的外端出口處同樣 的製成感測器接頭安裝用的螺紋座。