TWI644045B - Valve body and high temperature valve - Google Patents

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Abstract

提供使用歛縫加工構造使合成樹脂製抵接構件的防止旋轉性能獲得大幅提升的閥體及具備這種閥體的高溫用閥。
閥體3係由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的合成樹脂製抵接構件13、及具有供抵接構件13嵌入的凹部15a之保持構件14所組成，透過對保持構件14施以歛縫加工，使抵接構件13保持於保持構件14。保持構件14的歛縫加工部分設有複數個缺口22。

Description

閥體及高溫用閥
本發明係關於閥體及高溫用閥，特別是關於由合成樹脂製的抵接構件及保持該抵接構件的保持構件所組成的閥體及具備這種閥體的高溫用閥。
就稱為波紋管閥(bellows valve)、升閥(lift valve)等閥裝置所使用的閥體而言，由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的圓板狀合成樹脂製抵接構件、及具有凹部供抵接構件嵌入的保持構件所組成，並透過將保持構件歛縫加工使抵接構件保持在保持構件的設計已為眾所周知(專利文獻1)。
對這種閥體而言，溫度循環(高溫→低溫→高溫的反覆進行)施加於閥時，合成樹脂製抵接構件會重覆進行相對大幅度的膨脹及收縮。因此，抵接構件朝保持構件施加的推壓力，會以膨脹時加壓、收縮時減壓的方式反覆進行，故形成保持構件的凹部的周壁對抵接構件的加壓力道會減弱，而在保持構件和抵接構件之間形成間隙，而有可能形成抵接構件相對於保持構件發生旋轉(滑動)的狀態。
抵接構件旋轉時，就有因旋轉而導致密封 性降低、或因相對旋轉時的滑動而產生微粒的問題。有時還可能有抵接構件從保持構件脫落的情形。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本實公平1-26936號公報
若依上述專利文獻1的閥體，透過將保持構件施以歛縫加工，相較於將合成樹脂製抵接構件嵌入保持構件的方法採用壓入方式的情況，對抵接構件的防止旋轉力會增大。然而，閥的使用溫度達到例如200℃左右的高溫時，即使為歛縫加工構造，也會有無法防止抵接構件相對於保持構件發生旋轉的問題。要採用其他防止旋轉構造以取代歛縫加工構造時，又會發生尺寸必須變更的新問題。
本發明之目的在提供使用歛縫加工構造就能大幅提升合成樹脂製抵接構件的防止旋轉性能的閥體及具備這種閥體的高溫用閥。
本發明的閥體，係由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的合成樹脂製抵接構件、及具有供抵接構件嵌入的凹部之保持構件所組成，且透過對保持構件施以歛縫加工，使抵接構件得以保持在保持構件，其特徵在：保持構件的施以歛縫加工的部分設有至少1個 缺口。
本發明的閥體，係由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的合成樹脂製抵接構件、及具有供抵接構件嵌入的凹部之保持構件所組成，且透過對保持構件施以歛縫加工，使抵接構件得以保持在保持構件，其特徵在：保持構件的施以歛縫加工部分設有至少1個缺口，在抵接構件嵌入保持構件的方向的缺口位置處，對抵接構件歛縫加工前的前述方向成垂直的剖面的外廓線係為圓，從該圓的中心至歛縫加工後的前述剖面外廓線上1點的距離，不同於從前述中心至前述外廓線上另1點的距離。
設於本發明閥體的保持構件的缺口係為切口、孔、凹部或溝等。
保持構件係為例如不銹鋼製。保持構件的凹部的周面(保持構件周壁的內周面)為和抵接構件外周面對應的圓筒面，傳統上保持圓筒面狀態的凹部周面追加有缺口。缺口可設成貫通保持構件周壁的形態，或者也可以保留保持構件外周的方式設成溝狀。缺口的數量可為1個，也可在圓周方向設置複數個。保持構件的外周面雖設為例如圓筒面，但也不限於此。
傳統的歛縫加工係僅將圓筒狀的前端部施以歛縫加工，故歛縫加工後也是維持圓筒狀，對旋轉的防止力只靠摩擦力。因此，縱使加大歛縫加工幅度，對提升防止旋轉力仍然有限。
若依本發明，透過將保持構件(形成有缺口 的圓筒狀者)施以歛縫加工，抵接構件和無缺口部分對應的部分會和保持構件一起縮徑，抵接構件和有缺口部分對應的部分則不縮徑。因此，抵接構件的外周面形成有階梯差，對於抵接構件的旋轉，除了摩擦力以外，透過抵接構件的階梯差抵接於保持構件形成有缺口的壁面，會伴隨卡合而產生防止旋轉力(因嚙合而產生的機械力)。
缺口較佳為在圓周方向按所需間隔設置複數個(更加為2至4個)。
就抵接構件而言，本發明的閥體可使用和傳統相同的製品，此外，在保持構件追加缺口之外的製程可持續使用傳統技術。保持構件的尺寸(凹部內徑、外徑等)，因沒有變更的必要，故可抑制成本，且大幅增大防止旋轉功能。
本發明的閥體適於使用在超過140℃那樣的高溫。在高溫下使用時，由於溫度循環(高溫→低溫→高溫的反覆進行)會作用在合成樹脂製的抵接構件，故有防止旋轉力早期降低之虞。但本發明的閥體，透過防止旋轉力功能大幅提升，即使在這種高溫下，也能長期間防止抵接構件的旋轉。
作為抵接構件材料的合成樹脂可為PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基烷烴)等氟樹脂、PEEK材料(聚醚醚酮樹脂)等。
本發明所提供的高溫用閥具備設有流體通路的閥箱、及用以開閉流體通路用的閥體，其特徵在於 閥體係採用上述閥體。
就這種閥裝置而言，雖可為以具備波紋管作為密封構件的所謂波紋管閥，但並不限定於此，上述的閥體可應用在各種類型的閥中。
上述高溫用閥中，閥座可一體設於閥箱(此時，閥座為不銹鋼等金屬製)，也可與閥箱分開設置(此時，閥座可為不銹鋼等金屬製，也可為合成樹脂製)。作為閥座材料的合成樹脂可和抵接構件相同，也可不同。
若依本發明的閥體，透過將保持構件施以歛縫加工，抵接構件和無缺口部分對應的部分會和保持構件一起縮徑，抵接構件和有缺口部分對應的部分則不縮徑，所以在抵接構件的外周面會形成階梯差，對於抵接構件的旋轉，透過抵接構件的階梯差抵接於保持構件之形成有缺口的壁面，得產生巨大的防止旋轉力。因此，使用歛縫加工構造可大幅提升合成樹脂製抵接構件的防止旋轉功能。
1‧‧‧閥
2‧‧‧閥箱
2a‧‧‧流體流入通路
2b‧‧‧流體流出通路
3‧‧‧閥體
13‧‧‧抵接構件
14‧‧‧保持構件
15a‧‧‧凹部
22‧‧‧缺口
30‧‧‧閥座
圖1為顯示本發明的閥體應用在波紋管閥的實施形態的縱剖面圖，其中顯示的是閉閥狀態。
圖2為顯示圖1的開閥狀態。
圖3為顯示本發明閥體的部分切開的正視圖。
圖4為顯示本發明閥體的保持構件圖，其中，(a)為縱剖面圖，(b)為仰視圖。
圖5為顯示本發明閥體的抵接構件的正視圖。
圖6為示意性顯示本發明閥體的歛縫加工狀態的仰視圖。
圖7為顯示本發明的閥體應用於其他閥裝置的實施形態的縱剖面圖。
[實施發明之形態]
以下，參照圖面說明本發明的實施形態。
圖1至圖6係顯示本發明的閥體及具備該閥體的閥的1個實施形態。
該閥(1)係稱為波紋管閥，具備有：設有流體流入通路(2a)及流體流出通路(2b)的閥箱(2)；推壓或離開流體流入通路(2a)的周緣以開閉流體流入通路(2a)的閥體(3)；藉閥帽(bonnet nut)(5)固定在閥箱(2)上側的閥罩(bonnet)(4)；閥體(3)固定於其下端，可上下移動地配置於閥罩(4)內的閥棒(6)；將閥棒(6)向下賦予勢能的壓縮螺旋彈簧(賦予勢能構件)(7)；設於閥罩(4)上側的筒狀殼體(8)；一體設置於自閥罩(4)向上方突出的閥棒(6)的一部分，且可上下移動地配置於殼體(8)內的活塞(9)；及防止流體流入閥體(3)側的波紋管(10)。
閥箱(2)為不銹鋼製，具有圓筒狀的上方突出部(2c)。上方突出部(2c)形成有供閥帽(5)螺合的公螺紋部。閥箱(2)設有：用以連接流體流入通路(2a)與外部配管的入口側管接頭(11)；及用以將流體流出通路(2b)與外配管連接的出口側管接頭(12)。
又如圖3所示，閥體(3)係由抵接在流體流入通路(2a)的開口邊緣部以封閉流體流入通路(2a)之開口的抵接構件(13)、及用以保持抵接構件(13)的保持構件(14)所組成。
保持構件(14)係不銹鋼製，又如圖4所示，係由下側的大徑軸部(15)、及自大徑軸部(15)向上方延伸的小徑軸部(16)所構成。
抵接構件(13)也稱為盤狀迫緊(disk packing)，係為合成樹脂製。又如圖5所示，係成圓盤狀。作為抵接構件(13)之材料的合成樹脂，可為例如PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基烷烴)等氟樹脂，為了提高對氨等的腐蝕性，也可用PEEK(聚醚醚酮樹脂)材質。
保持構件(14)的大徑軸部(15)係形成為下側部分直徑較大的階段狀，大徑軸部(15)的下側部分向下設有開口，且形成有供抵接構件(13)嵌入的凹部(15a)。
保持構件(14)的小徑軸部(16)的上端部係固定在閥棒(6)的下端部，藉此，閥體(3)可和閥棒(6)一體上下移動。
保持構件(14)在小徑軸部(16)的上端附近部分固定有波紋管固定環(17)，該固定環(17)和保持構件(14)的大徑軸部(15)的上面間配置有波紋管(10)。
波紋管(10)係由例如將金屬沖製成盤(disk)狀並形成精密的波狀板體，並藉由將其波狀板體的內周及外周熔接而製成。
殼體(8)係由下部殼體(18)、及與下部殼體 (18)連接的上部殼體(19)組成，藉由下部殼體(18)的底壁及上部殼體(19)的頂壁形成活塞(9)的配置空間。活塞(9)的下面與下部殼體(18)的底壁之間係作為壓縮空氣導入室(20)。
上部殼體(19)的頂壁形成有導入壓縮空氣用的貫通路(19a)。活塞(9)具有嵌入於貫通路(19a)下端部的上方突出部(9a)，活塞(9)形成有從上方突出部(9a)上端向下方延伸並連通於壓縮空氣導入室(20)的壓縮空氣導入通路(21)。
在壓縮空氣未導入壓縮空氣導入室(20)的狀態下，藉由壓縮螺旋彈簧(7)的向下賦予勢能力，如圖1所示，閥(1)會使閥體(3)的抵接構件(13)抵接於流體流入通路(2a)的開口邊緣部而形成將流體流入通路(2a)的開口封閉的閉閥狀態。然後，壓縮空氣經由上部殼體(19)頂壁的貫通路(19a)及活塞(9)的壓縮空氣導入通路(21)而導入壓縮空氣導入室(20)時，活塞(9)、和活塞(9)成一體的閥棒(6)及固定於閥棒(6)的閥體(3)會以一體地向上方移動。藉此，如圖2所示，閥體(3)的抵接構件(13)會從流體流入通路(2a)的開口邊緣部離開，而獲致使流體流入通路(2a)的開口打開的開閥狀態。此處，設於殼體(8)的貫通路(19a)係形成在上部殼體(19)的頂壁，但該通路當然也可構成在上部殼體(19)或下部殼體(18)的側壁。
上述閥體(本發明的閥體)(3)中，保持構件(14)的形成大徑軸部(15)的凹部(15a)的周壁(15b)的下端部係透過歛縫加工(從徑向外側向內側賦予力量使之產 生塑性變形)，使抵接構件(13)保持在保持構件(14)。此處，如圖3及圖4所示，大徑軸部(15)的周壁(15b)的下端部，亦即，保持構件(14)被施以歛縫加工的部分，設有至少1個(圖示的實施形態中有4個)缺口(22)。缺口(22)係於圓周方向以等間隔設置。
圖3中，保持構件(14)的大徑軸部(15)的周壁(15b)的下端部經施以歛縫加工時，抵接構件(13)就會因應歛縫加工而被壓縮。此處，對應缺口(22)部分的抵接構件(13)部分並不會受到壓縮，而是如圖6的示意圖所示，形成保持構件(14)的凹部(15a)的直徑=抵接構件(13)的歛縫加工部分(13a)的外徑<抵接構件(13)的未歛縫加工部分(13b)的外徑。藉此設定，抵接構件(13)就會形成階梯差(13c)(13d)(圖中係誇張顯示)，使缺口(22)的壁面(22a)(22b)從圓周方向卡合於該階梯差(13c)(13d)部分。
亦即，對於抵接構件(13)的反時鐘方向旋轉，缺口(22)的反時鐘方向側的壁面(22a)就成為擋止部，且卡合於抵接構件(13)的反時鐘方向側的階梯差(13c)，而產生防止旋轉力，而且，相對於抵接構件(13)的順時鐘方向旋轉，缺口(22)的順時鐘方向側壁面(22b)即成為擋止部，且卡合於抵接構件(13)的順時鐘方向側階梯差(13d)，而產生防止旋轉力。依此方式，抵接構件(13)相對於保持構件(14)旋轉的情況即得以防止。
上述閥體(3)及閥(1)適於在超過140℃那樣的高溫下使用。在這種高溫下，由於溫度循環(高溫→低 溫→高溫的反覆進行)作用於合成樹脂製的抵接構件(13)，在傳統製品中，歛縫加工所產生的防止旋轉力就有早期降低之虞。上述閥體(3)因設有缺口(22)，防止旋轉力的功能得以大幅提高，即使在高溫下也可長期防止抵接構件(13)的旋轉。特別是，抵接構件(13)採用PEEK材時，雖有高溫下的彈性率降低的顧慮，但透過使上述閥體(3)與PEEK材料加以組合，就可適於高溫規格。
在圖6所示的歛縫加工狀態下，缺口(22)只要能在抵接構件(13)形成階梯差(13c)(13d)即可。因此，其形狀或數量並不限於圖示的行式。例如，缺口可以保留保持構件(14)外周的方式在保持構件(14)的大徑軸部(15)的周壁(15b)的內周形成為溝狀。
此外，上述說明中，係例示波紋管閥作為閥(1)，但上述閥體(3)當然也可使用在沒有波紋管的閥。再者，在收容抵接構件(13)的閥座方面，可一體設在閥箱(2)，也可設成與閥箱(2)分開的構件。
閥座(30)設成為與閥箱(2)分開的構件的實施形態顯示在圖7。以下說明中，和圖1相同的構成係標註相同符號，並省略其說明。
圖7中，雖以位於流體流入通路(2a)周緣的方式在閥箱(2)設有合成樹脂製的環狀閥座(30)，但閥體(3)的合成樹脂製抵接構件(13)係透過抵接於環狀閥座(30)或自閥座(30)離開而使流體流入通路(2a)開閉。
圖1所示的實施形態中，合成樹脂製抵接構件(13)係和不銹鋼製閥箱(2)接觸，相對的，圖7所示 的實施形態中，合成樹脂製抵接構件(13)是和合成樹脂製的閥座(30)接觸。
作為閥座(30)的材料的合成樹脂可為例如PTFE、PFA等氟樹脂，但為了提高對氨等的腐蝕性，也可採用PEEK材料(聚醚醚酮樹脂)。
此外，為了配合合成樹脂製閥座(30)的使用，當然可將其他構成加以變更。而且，上述中雖係例示所謂的常閉型(normal closed)的閥，但當然也可為常開型(normal open)的閥。
[產業上之可利用性]
關於閥體及高溫用閥，特別是關於由合成樹脂製抵接構件、用以保持該抵接構件的保持構件所組成的閥體、以及具備這種閥體的高溫用閥，透過提供抵接構件的防止旋轉功能已大幅提升的閥體及具備這種閥體的高溫用閥，可實現閥體及高溫用閥的壽命延長。

Claims (7)

  1. 一種閥體，係由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的合成樹脂製抵接構件、及具有供抵接構件嵌入的凹部之保持構件所組成，且透過對保持構件施以歛縫加工，使抵接構件得以保持在保持構件，其特徵在：保持構件的歛縫加工部分設有至少1個缺口。
  2. 如請求項1所述的閥體，其中，缺口為切口、孔、凹部或溝。
  3. 一種閥體，係由抵接於通路開口邊緣部以封閉通路開口的合成樹脂製抵接構件、及具有供抵接構件嵌入的凹部之保持構件所組成，且透過對保持構件施以歛縫加工，使抵接構件得以保持在保持構件，其特徵在：保持構件的歛縫加工部分設有至少1個缺口，在前述保持構件被歛縫加工前的狀態下，在抵接構件嵌入保持構件的方向的缺口位置處，抵接構件的前述方向成垂直的剖面的外廓線係為圓，前述保持構件被歛縫加工後，從該圓的中心至前述剖面外廓線上1點的距離，不同於從前述中心至前述外廓線上另1點的距離。
  4. 如請求項3所述的閥體，其中，缺口為切口、孔、凹部或溝。
  5. 如請求項1至請求項4中任一項所述的閥體，其中，缺口係朝圓周方向以所需要的間隔設置有複數個。
  6. 一種高溫用閥，係具備設有流體通路的閥箱、及開閉流體通路的閥體，且適於使用在高溫，其特徵在：閥體為請求項1至請求項5中任一項所述的閥體。
  7. 如請求項6所述的高溫用閥，其中，流體通路的周緣設有與閥箱分開的環狀合成樹脂製閥座。
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