TWI659171B - Vacuum energy-saving large-capacity precision pressure regulating valve - Google Patents

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Abstract

一種真空節能型大容量精密調壓閥，其內部由下至上依序以主閥、中閥座、調壓座所組成，其主閥內設有能供一次側壓力與二次側壓力流通的一主通道，且配設閥門活塞於該主閥內的中央構成一閥門口，該閥門活塞的內部與連結有主膜片的密封直桿相樞接，該主膜片則夾設於中閥座與主閥之間形成一真空壓力腔，而中閥座與調壓座之間則另夾設有一平衡膜片、及一大氣通道，該大氣通道通連至該平衡膜片的下方空間，使大氣壓力得以流通，而一引導通道與一回授通道相通連於真空壓力腔與主通道；當一次側壓力經引導通道至真空壓力腔則同步產生一真空吸力，能使主膜片向上連動該閥門活塞 ，使閥門口開啓，並形成二次側壓力經由回授通道的節流孔平衡壓差後，再流通至調壓座內推回平衡膜片與調壓直桿，使引導通道關閉，主膜片不再推移後，成平衡的穩定狀態下，能讓中閥座與本體於無吸入大氣壓力的流量下，仍能達成精密調整真空壓力及節省能源之目的。

Description

真空節能型大容量精密調壓閥
本創作係關於一種真空節能型大容量精密調壓閥，該本體內部設有主通道、引導通道、回授通道、以及大氣通道，透過前述各通道通連至真空壓力腔內，使設於該真空壓力腔內的主膜片能配合節流孔平衡壓差產生位移外，更藉由平衡通道進而驅使平衡膜片連動，使本體能以較大範圍進行壓力之調整，在無吸入大氣壓的流量下，更兼具節能及精密調整真空壓力之目的。
以往，自動化設備領域所廣泛使用的真空精密調壓閥，不論是在國內、外市場銷售產品，就技術應用類型而言，都必須藉持續吸入大氣才能維持調壓閥的真空壓力精準度，此類型的真空精密調壓閥，其過程中勢必會讓壓力流體持續吸入外部的空氣流量，雖能達成預定之目標，但過程所耗費的資源，將會提高整體製造的成本，於長期使用狀態下的累積金額將非常可觀，故為提升自動化加工流程的精細及效率，亦有業者透過以氣壓迴路減少吸入空氣流量來換取高精度輸出壓，但並非容易製造的真空精密調壓閥設計，在結構設計及生產製作上存有複雜化的傾向，是故仍有許多可改善之處；
本創作者於先前創作結構中，例如：
中國民國專利M513295、軸心引導式真空減壓閥，其結構內所設的主膜片與直桿，以該直桿內部設置貫通的引導孔，讓其內部流通的氣體得以縮短路徑來減少所耗零件數量及組裝步驟；但此引導孔結構經實際生產應用後，其雖可將其氣體之路徑縮短，達成減少零件數及組裝步驟，但於實施之過程，該主膜片與直桿的運作仍會受限於必須吸入大氣壓力的流量下，氣體流通量與真空壓力精準度顯有部份遲緩之狀態。
中華民國專利M532528、節能型真空精密調壓閥，其結構內所設的數個通道，能讓壓力流體通過配合主閥門口、以及直桿閥門口來穩定本體內部之壓力，使其無需利用大氣吸入流量即能保持平衡，且能透過該調壓器來進行精密調整，讓使用效率依獲得改善；該直桿閥門口受上方平衡膜片相抵，當進行調整壓力流量時，由於活塞上可被吸附的面積過大，將影響到該平衡膜片被向下吸附而無法復歸原狀態，而使其運作上產生氣體流通不穩定之情況發生。
其前述結構之改進相關，雖有透過部份簡化零件之設計來加以改善組裝過於煩雜之設計，也有透過改良內部通路使壓力流體，得以產生對等壓力，使其能以回饋方式讓能源損耗得以大幅減少，雖具有一定成效，但對於真空壓力精準度之改善並不卓越，且於運作上仍有不甚流暢的情況，其憑藉前述結構於實際應用與研究後知悉，故有必須改善之缺點。
本創作係為一種真空節能型大容量精密調壓閥，其主要技術性目的，係利用主膜片連結該密封直桿對應組設於該閥門活塞內，讓主膜片能受真空吸力順暢的帶動閥門活塞進行閥門口啓閉動作；
而次要技術性目的，在於調壓直桿與平衡膜片之間，利用設置一作動推桿來減少平衡膜片之間吸附的面積，藉此改善作動推桿被真空吸力吸附而無法復歸之情況；
再次要技術性目的，在於閥門活塞對於閥門口的開啓狀態，主膜片其上、下兩側會呈保持真空吸力的平衡狀態，藉以使閥門口能通過之流量呈最大；
本創作真空節能型大容量精密調壓閥，其係由：主閥、中閥座、調壓座，以由下至上依序連結組成，該主閥具有供一次側壓力與二次側壓力流通的主通道、以及由閥門活塞設於該主閥座之中央構成的閥門口，該閥門活塞的內部連結有具主膜片的密封直桿相樞接，該閥門活塞的底端還設有與該密封直桿連結的活塞溢流孔，而前述主膜片受該中閥座與該主閥夾設定位形成一真空壓力腔，該調壓座則與該中閥座之間夾設有一平衡膜片定位，且該平衡膜片的下方設有一調壓直桿，該調壓直桿則設於該中閥座位於中央的容室內；一引導通道，則係由該主通道通過該容室至該真空壓力腔內；一大氣通道，係設於該中閥座內，且通連至該平衡膜片下方空間，使大氣壓力得以流通；
而一回授通道，則係由中閥座下方配合通連至調壓座內部形成，且回授通道也連結至主通道，當一次側壓力經引導通道至真空壓力腔則產生一真空吸力，能使主膜片向上連動閥門口開啓，而真空吸力則同步形成二次側壓力配合同設於回授通道內的節流孔平衡壓差後，再繼續流通至調壓座推回該平衡膜片與調壓直桿，使引導通道關閉，當主膜片不再推移後，呈平衡的穩定狀態下，能讓中閥座與本體於無吸入大氣壓力的流量下，仍能達成精密調整壓力及節省能源之目的。
通常根據本創作，該最佳之可行之實施例，並配合圖式第1〜6圖詳細說明後，俾增加對本創作之瞭解；
本創作係一種真空節能型大容量精密調壓閥，結構包含有：一本體(10)，其係由一主閥(20)、一中閥座(30)、以及一調壓座(40)由下至上依序連結配合螺絲鎖固組構成一體，該主閥(20)具有能供一次側壓力(P1)與二次側壓力(P2)流通的一主通道(201)、以及由一閥門活塞(24)設於該主閥(20)之中央所構成的一閥門口(25)，其前述一次側壓力(P1)係為一種真空源吸力，該閥門活塞(24)的內部與連結有一主膜片(23)的一密封直桿(231)相樞接，此閥門活塞(24)之底端配合該密封直桿(231)形成可調整開關的一活塞溢流孔(241)，該活塞溢流孔(241)詳細而言係以樞轉調整該孔與閥門活塞(24)底部之間隙距離，藉以控制外部大氣的流入量，前述主膜片(23)受該中閥座(30)與該本體(10)夾設定位形成一真空壓力腔(26)，而該調壓座(40)與中閥座(30)之間夾設有一平衡膜片(43)定位，且平衡膜片(43)下方配設有一調壓直桿(32)頂抵接觸，該調壓直桿(32)則主要設於中閥座(30)位於中央的一容室(301)內，該平衡膜片(43)與該調壓直桿(32)之間更設有一作動推桿(44)，該作動推桿(44)能使該調壓直桿(32)之吸附面積減至最小，真空吸力(PT) 的吸附力也就減至最小，能讓該平衡膜片(43)能免於被真空影響而吸附於中閥座(30)的情況發生；
一引導通道(21)，其範圍係由該主通道(201)通過該容室(301)至該真空壓力腔(26)內部；而另一回授通道(22)，其範圍則係由該中閥座(30)下方配合連通至該調壓座(40)內部形成，且此回授通道(22)亦連結該主通道(201)；一大氣通道(33)，設於該中閥座(30)內部，其範圍係由該中閥座(30)外部側邊通連至該平衡膜片(43)的下方空間，使大氣壓力(PP)得以流通，用以控制該調壓直桿(32)之作動；
請參閱圖式第1圖，本體(10)為準備狀態，可見二次側壓力(P2)為0，本體(10)內部的壓力流體受一次側壓力(P1)真空源吸力作用， 使引導通道(21)內的壓力流體都經由該主通道(201)排出，可見該容室(301)的調壓直桿(32)係呈關閉狀態，而引導通道(21)的壓力流體無法流通至真空壓力腔(26)內，但該大氣通道(33)內仍存有外部進入的大氣壓力(PP)，故無法對主膜片(23)作用產生真空吸力(PT)，而閥門口(25)目前也為關閉狀態，活塞溢流孔(241)係呈開啟狀態，使大氣壓力(PP)進入主閥(20)內部的二次側壓力(P2)端，使二次側壓力(P2)為 0；
請參閱圖式第2圖，本體(10)為工作狀態，該二次側壓力(P2)小於0，此時的調壓直桿(32)被主彈簧(42)推動，將會產生極短距離的位移行程，使該引導通道(21)內的一次側壓力(P1)能夠通過該容室(301)並到達該真空壓力腔(26)內，而此時的一次側壓力(P1)則形成為一真空吸力(PT)，藉以帶動該主膜片(23)向上位移，此時，將一併連動閥門活塞(24)使該閥門口(25)呈開啓狀態，該閥門口(25)開啓狀態係因為真空吸力(PT)乘以主膜片(23)上方面積，將會大於二次側壓力(P2)乘以主膜片(23)下方面積加上彈簧(251)推力，當達成向上平衡才得以開啓閥門口(25)，詳細而言，也就是該閥門活塞(24)當開啓向上時，其真空吸力(PT)流入至該主膜片(23)上方可稱為上半部，而下半部則是一次側壓力(P1)經過閥門口(25)流出，而形成二次側壓力(P2)與彈簧(251)受壓縮而產生推力，當上半部與下半部互相抵消作用力後，該閥門活塞(24)被提升的位移就會達到最大，增加該閥門口(25)的面積與提高二次側壓力(P2)時，最大空氣流通量係為該閥門口(25)的最大容許通過量；
進一步由圖式第3圖中可見，該中閥座(30)主要能以該回授通道(22)用以控制二次側壓力(P2)維持穩定的流量，使大氣吸入消耗量為0，而該節流孔(31)的壓差平衡作用，使壓力精準度得以維持；且配合圖式第4圖可見，該主閥(20)主要能用以控制二次側壓力(P2)通過流量呈最大化，且能讓該主膜片(23)的移動使調整該閥門活塞(24)的位移範圍增加，藉以提高吸入空氣的流量，且能於關閉二次側壓力(P2)時，透過該節流孔(31)平衡壓力，使該主膜片(23)不致於被快速關閉，由此可見，該中閥座(30)主要為控制主膜片(23)與節流孔(31)使用，而該主閥(20)則是用以控制流量。
前述真空吸力(PT)當閥門活塞(24)受主膜片(23)向上位移後，則形成該二次側壓力(P2)，該二次側壓力(P2)則能由該回授通道(22)內的一節流孔(31)平衡壓差後，再流通至調壓座(40)內推動平衡膜片(43)與調壓直桿(32)向下，使引導通道(21)關閉，在主膜片(23)不再推移後，呈平衡的穩定狀態下，能讓中閥座(30)與本體(10)於無吸入大氣壓的流量下，仍能達成精密調整壓力及節省能源之目的，如圖式第5圖所示；
綜上所述，本創作真空節能型大容量精密調壓閥，其本體(10)內部所設之主通道(201)、引導通道(21)、回授通道(22)，能夠將內部流動的一次側壓力(P1)、二次側壓力(P2)、真空吸力(PT)，透過主膜片(23)配合連結的閥門活塞(24)來進行閥門口(25)的開啓與關閉，並以該大氣通道(33)進入的大氣壓力(PP)來輔助平衡膜片(43) ，避免平衡膜片(43)被完全吸附，使本體(10)內部之流量能夠保有精密調整壓力及節省能源消耗之目的。
(10)‧‧‧本體
(20)‧‧‧主閥
(201)‧‧‧主通道
(21)‧‧‧引導通道
(22)‧‧‧回授通道
(23)‧‧‧主膜片
(231)‧‧‧密封直桿
(24)‧‧‧閥門活塞
(241)‧‧‧活塞溢流孔
(25)‧‧‧閥門口
(251)‧‧‧彈簧
(26)‧‧‧真空壓力腔
(30)‧‧‧中閥座
(301)‧‧‧容室
(31)‧‧‧節流孔
(32)‧‧‧調壓直桿
(33)‧‧‧大氣通道
(40)‧‧‧調壓座
(41)‧‧‧旋鈕
(42)‧‧‧主彈簧
(43)‧‧‧平衡膜片
(44)‧‧‧作動推桿
(P1)‧‧‧一次側壓力
(P2)‧‧‧二次側壓力
(PT)‧‧‧真空吸力
(PP)‧‧‧大氣壓力
[第1圖]係為本創作於準備狀態的結構示意圖。 [第2圖]係為本創作於工作狀態的結構示意圖。 [第3圖]係為本創作於工作狀態的部份結構放大圖。 [第4圖]係為本創作於工作狀態的部份結構放大圖。 [第5圖]係為本創作於保持或調整狀態的示意圖。 [第6圖]係為本創作之控制迴路的示意圖。

Claims (3)

  1. 一種真空節能型大容量精密調壓閥，包含有：一本體(10)，係由一主閥座(20)、一中閥座(30)、以及一調壓座(40)由下至上依序連結組成，該主閥座(20)具有能供一次側壓力(P1)與二次側壓力(P2)流通的一主通道(201)、以及由一閥門活塞(24)設於該主閥座(20)之中央所構成一閥門口(25)，該閥門活塞(24)的內部與連結有一主膜片(23)的一密封直桿(231)相樞接，該閥門活塞(24)底端配合該密封直桿(231)形成可調整開關的一活塞溢流孔(241)，該主膜片(23)受該中閥座(30)與該主閥座(20)夾設定位形成一真空壓力腔(26)，而該調壓座(40)與該中閥座(30)之間夾設一平衡膜片(43)定位，且該平衡膜片(43)下方設有一調壓直桿(32)，該調壓直桿(32)設於該中閥座(30)位於中央的一容室(301)內；一引導通道(21)，係由該主通道(201)通過該容室(301)至該真空壓力腔(26)內；一回授通道(22)，係由該中閥座(30)下方配合連通至該調壓座(40)內部形成，且該回授通道(22)也連結該主通道(201)；一大氣通道(33)，係設於該中閥座(30)內，且通連至該平衡膜片(43)下方空間，使大氣壓力(PP)得以流通；其特徵在於：該一次側壓力(P1)經該引導通道(21)至該真空壓力腔(26)產生一真空吸力(PT)，使該主膜片(23)向上連動該閥門活塞(24)，使該閥門口(25)開啟，該真空吸力(PT)則同步形成該二次側壓力(P2)，該二次側壓力(P2)則經由該回授通道(22)內的一節流孔(31)平衡壓差後，再流通至該調壓座(40)推回該平衡膜片(43)與該調壓直桿(32)，使該引導通道(21)關閉，在該主膜片(23)不再推移後，呈平衡的穩定狀態下，能讓該中閥座(30)與該本體(10)於無吸入該大氣壓力(PP)的流量下，仍能達成精密調整壓力及節省能源之目的。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之真空節能型大容量精密調壓閥，其中，該平衡膜片(43)更包含有：一作動推桿(44)，設於該平衡膜片(43)與該調壓直桿(32)之間，使該調壓直桿(32)之吸附面積減至最小，該真空吸力(PT)的吸附力也就減至最小，相對而言，該平衡膜片(43)受該大氣壓力(PP)作用的面積也增至最大，使該平衡膜片(43)能免於吸附於該中閥座(30)之上。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之真空節能型大容量精密調壓閥，其中，該閥門口(25)受該閥門活塞(24)驅動開啟狀態下，增加該閥門口(25)的面積、提升該閥門活塞(24)至最大位移與提高該二次側壓力(P2)，係為該真空吸力(PT)能流通空氣之最大容許量。
TW107106291A 2018-02-26 2018-02-26 Vacuum energy-saving large-capacity precision pressure regulating valve TWI659171B (zh)

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