TWI463086B - 磁力式閥門及應用此磁力式閥門的流體供應管路 - Google Patents

Description

磁力式閥門及應用此磁力式閥門的流體供應管路

本發明是有關於一種閥門及流體供應管路，且特別是有關於一種磁力式閥門及應用此磁力式閥門的流體供應管路。

閥門是一種用以控制流量的元件。在一般常見的器具中，如果需要控制流道中流體的流量，都會在流道中裝設一個閥門，以控制流體的流量。例如，點滴中也使用了簡易的閥門來控制藥劑的流速及流量，以因應患者個別的狀況而施打藥劑。或者，研究室中也會有一些關於流體的實驗，通常也會使用到閥門去改變或控制流體的流量這個變因，以求得實驗結果。又或者，在一個直立式的伺服器機架中，因為需要使用到流體做為散熱的媒介，而因應流體在不同的高度會有不同的勢能而影響流體的流量，所以在用以散熱的流體迴路中使用閥門來控制位在不同高度的流體具有相同的流量。

以應用在機械設備(例如流體實驗設備或伺服器機架)中的閥門為例，一般都是將兩個中空軸套互相套設在一起，其中一個軸套與馬達相連接，而另一個軸套固定在流道上，而當馬達的帶動軸套轉動時，與馬達相連的軸套會相對固定在流道上的軸套轉動，以藉由兩個軸套的流通口的重合的面積改變，進而決定流體的流量。

需特別注意的是，為了防止流體會從兩個軸套之間洩漏出去，通常會在兩個軸套之間設置一個密封環(O-ring)。然而，密封環的設置，會讓兩個軸套的相對旋轉增加困難度。如果要防止洩漏的密封效果好，便需要施以極大的力量才能使兩個軸套相對旋轉；或者，若是要兩個軸套之間能夠順暢地相對旋轉，則兩個軸套與密封環之間的接觸就不能太過緊密，如此便會影響到密封效果。

本發明提供一種具有良好的密閉效果的磁力式閥門。

本發明提供一種具有良好的流量控制效果的流體供應管路。

本發明提出一種磁力式閥門，包括一驅動件、至少一第一磁鐵、一蓋板、一第一套筒、一第二套筒以及至少一第二磁鐵。驅動件具有一第一表面，而第一磁鐵設置於驅動件的第一表面。蓋板具有相對的一第二表面以及一第三表面，而驅動件的第一表面朝向蓋板的第二表面，其中第一磁鐵朝向第二表面的磁極為N或S的其中一種。第一套筒具有一抵靠部以及一軸套部，其中抵靠部的一法線方向與軸套部的一軸向互相平行，而軸套部具有一第一出水孔。第二磁鐵設置於抵靠部之朝向第三表面的一第四表面，且第二磁鐵朝向第三表面的磁極與第一磁鐵朝向第二表面的磁極相反。第二套筒套設於第一套筒，具有一第二出水孔，其中固定第二套筒，而驅動件轉動時，第一磁鐵與第二磁鐵的磁力使第一套筒相對第二套筒轉動以控制第一出水孔與第二出水孔的重合面積。

本發明另提出一種流體供應管路，其包括一流道以及一上述之磁力式閥門。流道具有一管壁，而磁力式閥門穿設流道的管壁，以控制流道中流體的流量。

在本發明之一實施例中，更包括一馬達以及一傳動件，且馬達與傳動件相連以帶動驅動件轉動。

在本發明之一實施例中，上述之驅動件的第一表面具有第一卡合部，而蓋板的第二表面具有第一容置槽，且第一卡合部對應容置於第一容置槽中。此外，第一卡合部具有至少一第一磁鐵容置槽，而第一磁鐵對應設置於第一磁鐵容置槽中。

在本發明之一實施例中，上述之蓋板更具有一第二卡合部，且第二卡合部凸出於第三表面。又，第二卡合部朝向抵靠部之一第五表面具有一凸柱，而抵靠部的一邊緣具有一限位缺口，且凸柱位於限位缺口內，以限制第一套筒相對蓋板的轉動角度。

在本發明之一實施例中，磁力式閥門更包括至少一密封環，此密封環套設於第二卡合部。

在本發明之一實施例中，上述之抵靠部的第四表面具有至少一第二磁鐵容置槽，而第二磁鐵對應設置於第二磁鐵容置槽。

在本發明之一實施例中，上述之第一磁鐵的數量為2，而第二磁鐵的數量也為2，且第一磁鐵朝向蓋板的磁極相同，第二磁鐵朝向蓋板的磁極也相同，但是第一磁鐵及第二磁鐵互相面對的磁極不同以相吸。

在本發明之一實施例中，上述之第一磁鐵的數量為2，而第二磁鐵的數量也為2，且第一磁鐵朝向蓋板的磁極不同，第二磁鐵朝向蓋板的磁極也不同，但是第一磁鐵及第二磁鐵互相面對的磁極不同以相吸。

在本發明之一實施例中，上述之第一出水孔與第二出水孔的重合面積越大，流道中之流體的流量越大。

在本發明之一實施例中，上述之第二套筒具有一開孔，而第一套筒具有一第三出水孔，第一套筒貫穿第二套筒的開孔，且當第一出水孔與第二出水孔至少部份重合時，流體藉由第三出水孔及第一出水孔與第二出水孔重合的部份以於流道內連通。

基於上述，本發明提供了一種結構與習知之閥門截然不同的磁力式閥門，且將此磁力式閥門應用於流體供應管路中，由於兩個套筒之間並無密封環的設置，所以兩個套筒的相對轉動不會受到密封環的影響而難以轉動而能夠有效地控制流道中的流量。此外，密封環設置於蓋板的卡合部以及管壁之間，不會受到兩個套筒之間的相對轉動而影響，所以可有效地防止液體自流體系統的管壁洩漏。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

本發明之磁力式閥門可應用於任何需要控制流體之流量的流體供應管路中，其中此處所述及的流體可以是液體或氣體。以下將以具有應用此磁力式閥門之流體供應管路為例說明。

圖1為本發明一實施例之流體供應管路的示意圖，而圖2為應用在圖1之流體供應管路的磁力式閥門的分解示意圖。請同時參考圖1及圖2，本實施例之流體供應管路200裝設在伺服器的機架上，此流體供應管路200包括外殼體110、流體注入件120、熱管(未圖示)、流道210以及磁力式閥門300，流體注入件120裝設在外殼體110上，並與流道210連通，以輸送在流道210中流通的流體。流道210是由兩個相互分隔的管子220a、220b而構成。

承上述，穿設在構成流道210之兩個管子220a、220b之間管壁220c上的磁力式閥門300包括一驅動件310、至少一第一磁鐵320、一蓋板330、一第一套筒340、一第二套筒350以及至少一第二磁鐵360。驅動件310具有一第一表面312，而第一磁鐵320設置於驅動件310的第一表面312。蓋板330具有相對的一第二表面332以及一第三表面334，而驅動件310的第一表面312朝向蓋板330的第二表面332。第一套筒340具有一抵靠部342以及一軸套部344，其中抵靠部342設置於軸套部344的一端，且抵靠部342的一法線方向N與軸套部344的一軸向A互相平行，而軸套部344具有一第一出水孔344a。第二磁鐵360設置於抵靠部342之朝向第三表面334的一第四表面342a。第二套筒350具有一第二出水孔352，且第二套筒350套設於第一套筒340，而第一套筒340受到第二套筒350的限位，所以第一套筒340並不能沿著軸向A移動。此外，第二套筒350另具有一開孔356，第一套筒340另具有一第三出水孔346，第一套筒340貫穿第二套筒350的開孔356，且本實施例的第三出水孔346連通管子220a，第二套筒350的第二出水孔352連通管子220b。

承上述，本實施例之驅動件310為一齒輪，且使用者可以是利用機械元件以達到用手動的方式來使齒輪轉動。如圖3示，磁力式閥門300可更包括一馬達316以及一傳動件318，其中傳動件318也可以是齒輪，且傳動件318與驅動件310嚙合，而馬達316帶動傳動件318轉動並且進而驅動驅動件310轉動。

圖4為圖2之蓋板的另一視角的示意圖。請同時參考圖2及圖4，驅動件310的第一表面312具有第一卡合部312a，而蓋板330的第二表面332具有一第一容置槽332a，且第一卡合部312a對應容置於第一容置槽332a中。此外，第一卡合部312a具有至少一第一磁鐵容置槽312b，而第一磁鐵320對應設置於第一磁鐵容置槽312b中。

另外，蓋板330更具有一第二卡合部336，且第二卡合部336凸出於第三表面334。又，第二卡合部336朝向抵靠部342之一第五表面336a具有一凸柱336b，而抵靠部342的一邊緣具有一限位缺口342b，當第一套筒340套設於蓋板330的第二卡合部336時，凸柱336b位於限位缺口342b內，以限制第一套筒340相對蓋板330的轉動角度。磁力式閥門300更包括至少一密封環370，此密封環370套設於第二卡合部336，並且位於第二卡合部336與管壁220c之間，以密封第二卡合部336以及管壁220c之間的空隙。

又，第二套筒350更具有一定位缺口354，且當第一套筒340與第二套筒350套設在一起的時候，定位缺口354與抵靠部342的限位缺口342b相連通，其中定位缺口354與凸柱336b的形狀互相配合且尺寸相符，所以第一套筒340與第二套筒350更與蓋板330組裝在一起時，位於蓋板330之抵靠部342的第五表面336a的凸柱336b會嵌入並緊配於定位缺口354，以使蓋板330與第二套筒350的位置相對固定，第二套筒350並無法相對蓋板330轉動。

圖5為第一磁鐵及第二磁鐵分別設置在驅動件與第一套筒之內的示意圖。請同時參考圖2及圖5，上述之第一套筒340的抵靠部342的第四表面342a具有至少一第二磁鐵容置槽342c，而第二磁鐵360對應設置於第二磁鐵容置槽342c。

請繼續同時參考圖2及圖5，本實施例之第一磁鐵320有兩個，而第二磁鐵360也有兩個，其中兩個第一磁鐵320朝向蓋板330的磁極相同，且兩個第二磁鐵360朝向蓋板330的磁極也相同，但是第一磁鐵320及第二磁鐵360互相面對的磁極不同以相吸。詳細而言，設置在第一磁鐵容置槽312b內的兩個第一磁鐵320面對第二表面332的磁極同為N極，而設置在第二磁鐵容置槽342c內的兩個第二磁鐵面對第三表面334的磁極同為S極。

圖6為磁鐵的另一種擺置方式。請參考圖6，在另一種實施方式中，兩個第一磁鐵320朝向蓋板330的磁極為不同，且兩個第二磁鐵360朝向蓋板330的磁極也不同，但是第一磁鐵320及第二磁鐵360互相面對的磁極也不同以相吸。更進一步而言，同樣設置在第一磁鐵容置槽312b中的兩個第一磁鐵320，其中一個第一磁鐵320朝向蓋板330之第二表面332的磁性為N極，而另一個第一磁鐵320朝向蓋板330之第二表面332的磁性為S極；而設置在第一套筒340之抵靠部342的第四表面342a的第二磁鐵容置槽342c的兩個第二磁鐵360，其中一個第二磁鐵360朝向蓋板330之第三表面334的磁極為S極，而另一個第二磁鐵360朝向蓋板330之第三表面334的磁極為N極，且第一磁鐵360的S極與第二磁鐵的N極對應設置，第一磁鐵360的N極與第二磁鐵的S極對應設置。

如此的配置方式，第一套筒340能夠藉由磁力而在驅動件310轉動時受到驅動件310的帶動而旋轉。當然，雖然上述是以不同的磁極以利用磁性吸引力達到控制第一套筒340相對第二套筒350轉動，但本領域具通常知識者也可以是使用磁鐵的互斥力來控制第一套筒340相對第二套筒350轉動。

圖7為圖2之磁力式閥門在流體供應管路中於第一狀態的剖面示意圖，而圖8為圖7之磁力式閥門的立體示意圖。請同時參考圖1、圖7及圖8，於第一狀態時，第一套筒340之軸套部344的第一出水孔344a與第二套筒350的第二出水孔352完全沒有重合在一起的部份，磁力式閥門300使管子220a及管子220b之間隔絕而未有連通，所以流體並不能在管子220a及管子220b之間流動，因此流體注入件120無法供應流體。

圖9為圖8之磁力式閥門於第二狀態的示意圖，而圖10為圖9之磁力式閥門於第二狀態時，流體可在流體供應管路中流動的剖面示意圖。請同時參考圖1、圖9及圖10，欲使流體注入件120能夠提供流體的功能時，可先使驅動件310轉動，其中驅動件310的轉動可以是人工或是電動的方式，依照需求決定。而由於第一磁鐵320(如圖2示)與第二磁鐵360(如圖2示)彼此之間的磁力，所以當第一磁鐵320(如圖2示)隨著驅動件310的轉動而轉動時，受到磁力牽引的第二磁鐵360(如圖2示)也會帶動第一套筒340相對第二套筒350旋轉，其中藉由凸柱336b(如圖2示)及定位缺口354(如圖2示)的互相卡制，第二套筒350並不會相對蓋板330轉動。隨著第一套筒340相對第二套筒350的旋轉，第一出水孔344a及第二出水孔352開始有部份的重合，而流體便可以經由第一出水孔344a及第二出水孔352重合的部份以及與第一出水孔344a相連通的第三出水孔346而在管子220b與管子220a之間流通。流體的流通方向不限，可以是由管子220a經由磁力式閥門300流至管子220b，或是從管子220b經由磁力式閥門300流至管子220a，依照流體供應管路200工作時，使用者所設定的流體的流向決定。

值得注意的是，於本實施例的磁力式閥門300中，密封環370並非是設置在會相對轉動的第一套筒340及第二套筒350之間，所以第一套筒340及第二套筒350之間可以順暢地相對轉動。另外，密封環370設置於蓋板330的第二卡合部336上，其中因為第二卡合部336內嵌於管子220b的管壁220c，所以當此磁力式閥門300應用於此流體供應管路200中時，密封環370是卡在第二卡合部336及管壁220c之間，而因為蓋板330並不需要相對管子220b的管壁220c轉動，所以可以依照需求提供所需的密封環370的密封效果，進而有效地防止流體洩漏。

由上述可知，將上述之磁力式閥門300應用在流體供應管路200中，可以同時達到使第一套筒340及第二套筒350順暢地相對轉動且流體密封於流道210中，不會洩漏至流道210外。

圖11為圖10之第一套筒的軸套部的第一出水孔與第二套筒的第二出水孔完全重合的立體示意圖。請同時參考圖1、圖2及圖11，驅動件310可繼續轉動，以使第一出水孔344a與第二出水孔352完全重合在一起。此時，因為第一出水孔344a與第二出水孔352的重合面積最大，所以能夠流經過磁力式閥門300的流體的流量也最大。此外，第二卡合部336之抵靠部342的第五表面336a的凸柱336b及抵靠部342的限位缺口342b的設置，可以限制第一套筒340相對第二套筒350的轉動角度，以讓使用者在操作時對於第一出水孔344a及第二出水孔352的相關位置有大致的概念。其中，當凸柱336b抵靠於限位缺口342b的一側邊時，第一出水孔344a及第二出水孔352可以是完全不重合；而當凸柱336b抵靠於限位缺口342b的另一側邊時，第一出水孔344a及第二出水孔352是完全重合。換言之，凸柱336b抵靠於限位缺口342b的側邊時，流體供應管路200內的流體可以最大流量流通或是完全不能流通。

由上述可知，第一出水孔344a及第二出水孔352重合部份的面積大小，會影響流體經由磁力式閥門300流入管子220a的流量，而流體注入件120則與管子220a連通。所以，針對流體供應管路200位於伺服器機架上不同的位置，更可以因應需求而調整第一出水孔344a及第二出水孔352重合部份的面積大小，以調整流體的流量。

綜上所述，本發明之磁力式閥門的結構與習知之閥門的結構截然不同，本發明之磁力式閥門的密封環設置在不會影響兩個套筒互相轉動的蓋板上。此外，也因為密封環不是設置在兩個套筒之間，所以兩個套筒之間可以順暢地相對轉動。將此磁力式閥門應用在流體供應管路中，因為密封環設置在不會影響兩個套筒互相轉動的蓋板的卡合部上，所以密封環可以將蓋板與管壁之間密封，有效防止流體洩漏。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

110．．．外殼體

120．．．流體注入件

200．．．流體供應管路

210．．．流道

220a、220b．．．管子

220c．．．管壁

300．．．磁力式閥門

310、310a．．．驅動件

312．．．第一表面

312a．．．第一卡合部

312b．．．第一磁鐵容置槽

316．．．馬達

318．．．傳動件

320．．．第一磁鐵

330．．．蓋板

332．．．第二表面

332a．．．第一容置槽

334．．．第三表面

336．．．第二卡合部

336a．．．第五表面

336b．．．凸柱

340．．．第一套筒

342．．．抵靠部

342a．．．第四表面

342b．．．限位缺口

342c．．．第二磁鐵容置槽

344．．．軸套部

344a．．．第一出水孔

346．．．第三出水孔

350．．．第二套筒

352．．．第二出水孔

354．．．定位缺口

356．．．開孔

360．．．第二磁鐵

370．．．密封環

N．．．法線方向

A．．．軸向

圖1為本發明一實施例之流體供應管路的示意圖。

圖2為應用在圖1之流體供應管路的磁力式閥門的分解示意圖。

圖3為用以驅動驅動件的馬達及傳動件的示意圖。

圖4為圖2之蓋板的另一視角的示意圖。

圖5為第一磁鐵及第二磁鐵分別設置在驅動件與第一套筒之內的示意圖。

圖6為磁鐵的另一種擺置方式。

圖7為圖2之磁力式閥門在流體供應管路中於第一狀態的示意圖。

圖8為圖7之磁力式閥門的立體示意圖。

圖9為圖8之磁力式閥門於第二狀態的示意圖。

圖10為圖9之磁力式閥門於第二狀態時，流體可在流體供應管路中流動的剖面示意圖。

圖11為圖10之第一套筒的軸套部的第一出水孔與第二套筒的第二出水孔完全重合的立體示意圖。

300．．．磁力式閥門

310．．．驅動件

312．．．第一表面

312a．．．第一卡合部

312b．．．第一磁鐵容置槽

320．．．第一磁鐵

330．．．蓋板

332．．．第二表面

334．．．第三表面

336．．．第二卡合部

336a．．．第五表面

336b．．．凸柱

340．．．第一套筒

342．．．抵靠部

342a．．．第四表面

342b．．．限位缺口

344．．．軸套部

344a．．．第一出水孔

350．．．第二套筒

352．．．第二出水孔

354．．．定位缺口

360．．．第二磁鐵

370．．．密封環

N．．．法線方向

A．．．軸向

Claims (18)

1. 一種磁力式閥門，包括：一驅動件；至少一第一磁鐵，設置於該驅動件；一第一套筒，具有一抵靠部以及一軸套部，其中該抵靠部設置於該軸套部的一端，而該軸套部具有一第一出水孔；一蓋板，設置於該驅動件及該第一套筒之間；至少一第二磁鐵，設置於該抵靠部之朝向該蓋板的一表面；以及一第二套筒，套設於該第一套筒，具有一第二出水孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁力式閥門，更包括一馬達以及一傳動件，其中該馬達與該傳動件相連，而該傳動件與該驅動件嚙合，且該馬達驅動該傳動件以帶動該驅動件轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁力式閥門，其中該驅動件具有一第一卡合部，而該蓋板具有一第一容置槽，且該第一卡合部對應容置於該第一容置槽中，而該第一卡合部具有至少一第一磁鐵容置槽，且該至少一第一磁鐵對應設置於該至少一第一磁鐵容置槽中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁力式閥門，更包括至少一密封環，而該蓋板更具有一第二卡合部，且該第二卡合部凸向該第一軸套，而該密封環套設於該第二卡合部。
5. 如申請專利範圍第1項所述之磁力式閥門，其中該抵靠部具有至少一第二磁鐵容置槽，而該至少一第二磁鐵對應設置於該至少一第二磁鐵容置槽。
6. 如申請專利範圍第4項所述之磁力式閥門，其中該第二卡合部朝向該抵靠部之一表面具有一凸柱，而該抵靠部的一邊緣具有一限位缺口，且該凸柱位於該限位缺口內，以限制該第一套筒相對該蓋板的轉動角度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之磁力式閥門，其中該些第一磁鐵及該些第二磁鐵互相面對的磁極不同以相吸。
8. 如申請專利範圍第6項所述之磁力式閥門，其中該第二套筒更具有一定位缺口，與該抵靠部的該限位缺口相連通，而該凸柱與該定位缺口的形狀互相配合且尺寸相符，該凸柱與該定位缺口互相嵌合以固定該蓋板與該第二套筒的相對位置。
9. 一種流體供應管路，包括：一流道，具有一管壁；一磁力式閥門，穿設該流道的該管壁，以控制該流道中之一流體的一流量，該磁力式閥門，包括：一驅動件，位於該流道之該管壁之外；至少一第一磁鐵，設置於該驅動件；一第一套筒，具有一抵靠部以及一軸套部，其中該抵靠部設置於該軸套部的一端，而該軸套部具有一第一出水孔；一蓋板，設置於該驅動件及該第一套筒之間；至少一第二磁鐵，設置於該抵靠部之朝向該蓋板的一表面；以及一第二套筒，固定於該流道，並穿設該管壁，且套設於該第一套筒，具有一第二出水孔。
10. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，更包括一馬達以及一傳動件，其中該馬達與該傳動件相連，而該傳動件與該驅動件嚙合，且該馬達驅動該傳動件以帶動該驅動件轉動。
11. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，其中該驅動件具有一第一卡合部，而該蓋板具有一第一容置槽，且該第一卡合部對應容置於該第一容置槽中，該第一卡合部具有至少一第一磁鐵容置槽，且該至少一第一磁鐵對應設置於該至少一第一磁鐵容置槽中。
12. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，更包括至少一密封環，而該蓋板更具有一第二卡合部，且該第二卡合部凸向該第一軸套，而該密封環套設於該第二卡合部以將該第二卡合部與該管壁之間的空隙密封。
13. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，其中該抵靠部具有至少一第二磁鐵容置槽，而該至少一第二磁鐵對應設置於該至少一第二磁鐵容置槽。
14. 如申請專利範圍第12項所述之流體供應管路，其中該第二卡合部具有一凸柱，而該抵靠部的一邊緣具有一限位缺口，且該凸柱位於該限位缺口內，以限制該第一套筒相對該蓋板的轉動角度。
15. 如申請專利範圍第14項所述之流體供應管路，其中該第二套筒更具有一定位缺口，與該抵靠部的該限位缺口相連通，而該凸柱與該定位缺口的形狀互相配合且尺寸相符，且該凸柱與該定位缺口互相嵌合，以固定該蓋板與該第二套筒的相對位置。
16. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，其中該些第一磁鐵及該些第二磁鐵互相面對的磁極不同以相吸。
17. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，更包括一外殼體以及一流體注入件，其中該流道設置於該外殼體內，而該流體注入件及該磁力式閥門分別穿設該外殼體及該流道。
18. 如申請專利範圍第9項所述之流體供應管路，其中該第二套筒具有一開孔，而該第一套筒具有一第三出水孔，該第一套筒貫穿該第二套筒的該開孔，而當該第一出水孔與該第二出水孔至少部份重合時，流體藉由該第三出水孔及該第一出水孔與該第二出水孔重合的部份以於該流道內連通。