TWI706098B - 具有o形環閥座之模組式閥 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種螺線管操作之模組式閥，其包含：一閥主體；一閥構件，其滑動地接納於該閥主體中；及一螺線管，其使該閥構件沿一縱向軸線相對於該閥主體在一敞開位置與一閉合位置之間移動。該閥主體具有一端面、一側面及一內孔。該端面中之一出口埠經安置成與該內孔流體連通。該側面中之一入口埠經安置成與該內孔流體連通。該閥主體包含一O形環閥座，該O形環閥座縱向地定位於該內孔與該出口埠之間。該閥構件包含具有一截頭圓錐形狀及一閥構件鄰接表面之一錐形端。該閥構件鄰接表面在該閥構件處於該閉合位置時接觸該O形環閥座。

Description

具有O形環閥座之模組式閥
本發明係關於螺線管操作之模組式閥。
本章節提供與未必作為先前技術之本發明相關的背景資訊。
螺線管操作閥常用於各種不同應用中，諸如分揀機、包裝機、食品處理器及類似者。此等閥用來控制一流體之流動且可操作數百萬次循環。螺線管操作閥通常包含一線圈及一電樞。當將電力供應至線圈時(即，當螺線管通電時)，線圈將一電磁力施加至電樞。回應於電樞之移動，一閥構件在螺線管操作閥之一閥主體內在一敞開位置與一閉合位置之間縱向地移動。閥主體具有一閥座且閥構件具有一鄰接表面。閥構件之鄰接表面在閥構件處於敞開位置時與閥主體之閥座間隔開且在閥構件處於閉合位置時接觸閥主體之閥座。一偏置構件(諸如一彈簧)用來抵抗線圈施加至電樞之電磁力。取決於螺線管操作閥之配置，偏置構件可保持閥構件抵靠閥座(其通常被稱為常閉閥)或遠離閥座(其通常被稱為常開閥)。
為了提供一防漏密封件，閥構件之鄰接表面通常由一彈性體材料形成。通常，閥構件由一金屬或塑膠製成且彈性體材料經包覆模製或經黏合至閥構件之金屬或塑膠。在其他結構設計中，彈性體材料藉由一黏附劑固定至閥構件。此等閥中使用之彈性體材料之類型限於適於黏合至閥構件或黏附劑之材料。此等材料之一個缺點係其等在與特定流體接觸時常更容易降解及/或腐蝕。因此，此等閥不太適合其中流過螺線管操作閥之流體對形成鄰接表面之彈性體材料具有腐蝕性或對用來將彈性體材料固定至閥構件之黏合試劑或黏附劑具有腐蝕性之應用。
本章節提供本發明之大體概述，且並非其全範疇或所有其特徵之全面揭示。
本發明提供一種螺線管操作之模組式閥，其包含：一閥主體；一閥構件，其滑動地接納於該閥主體之一內孔內；及一螺線管，其使該閥構件沿一縱向軸線相對於該閥主體在敞開位置與閉合位置之間移動。該閥主體具有一端面及一側面。該端面中之一出口埠亦安置成與該閥主體之該內孔流體連通。該側面中之一入口埠亦安置成與該閥主體之該內孔流體連通。該閥主體包含與該端面相對之一連接端。該螺線管包含連接至該閥主體之該連接端之一螺線管主體及安置於該螺線管主體內部之一線圈。當該螺線管之該線圈通電時，該螺線管使該閥構件沿該縱向軸線相對於該閥主體在該敞開位置及/或該閉合位置之間移動。
根據本發明之一個態樣，該閥主體包含一O形環閥座，該O形環閥座縱向地定位於該內孔與該出口埠之間。另外，該閥構件包含具有一截頭圓錐形狀及一閥構件鄰接表面之一錐形端。該閥構件鄰接表面在該閥構件處於該閉合位置時接觸該O形環閥座且在該閥構件處於該敞開位置時與該O形環閥座間隔開。因此，該閥構件在該敞開位置中允許流體流過該內孔及在該入口埠與該出口埠之間流動，且在該閉合位置中阻止該流動。
有利地，該O形環閥座之材料不需要黏合至閥構件或藉由一黏附劑固定。此意謂著該O形環閥座之材料可針對其對特定流體之降解及/或腐蝕之化學抗性代替其黏合至該閥構件之材料或一黏附劑之能力進行選擇。據此，改良由本螺線管操作之模組式閥提供之密封件之完整性，尤其是在螺線管操作之模組式閥用來控制侵蝕(例如，腐蝕)用於產生習知閥構件之鄰接表面之彈性體材料、黏合試劑及/或黏附劑之流體流動之應用中。
進一步適用領域將自本文中所提供之描述變得顯而易見。本概要中之描述及特定實例僅意欲用於闡釋目的且並非意欲於限制本發明之範疇。
現將參考隨附圖式更全面地描述實例實施例。
提供實例實施例使得本發明將係透徹的，且將向熟習此項技術者充分傳達範疇。闡述眾多特定細節(諸如特定組件、裝置及方法之實例)以提供對本發明之實施例之一透徹理解。對於熟習此項技術者而言將顯而易見的是，不需要採用特定細節，實例實施例可以諸多不同形式實施，且兩者皆不應被解釋為限制本發明之範疇。在一些實例實施例中，未詳細描述熟知程序、熟知裝置結構及熟知技術。
本文中所使用之術語僅用於描述特定實例實施例之目的且並非意欲於限制性。如本文中所使用，單數形式「一」、「一個」及「該」可能意欲於亦包含複數形式，除非內文另有明確指示。術語「包括(comprises/comprising)」、「包含」及「具有」係包含性的且因此指定存在所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其等群組。本文中所描述之方法步驟、程序及操作不應被解釋為必需要求其等以所論述或所繪示之特定順序執行，除非具體識別為一執行順序。亦應理解，可採用額外或替代步驟。
當一元件或層被稱為「在」另一元件或層「上」、「接合至」、「連接至」或「耦合至」另一元件或層時，其可直接在另一元件或層上、接合至、連接至或耦合至另一元件或層，或可存在中介元件或層。相反，當一元件被稱為「直接在」另一元件或層「上」、「直接接合至」、「直接連接至」或「直接耦合至」另一元件或層時，可能不存在中介元件或層。用來描述元件之間的關係之其他字詞應以一類似方式解釋(例如，「在···之間」對「直接在···之間」，「相鄰」對「直接相鄰」等)。如本文中所使用，術語「及/或」包含一或多個相關聯所列項目之任何及所有組合。
儘管術語第一、第二、第三等可在本文中用來描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，但此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受此等術語限制。此等術語可僅用來區分一個元件、組件、區域、層或區段與另一區域、層或區段。術語(諸如「第一」、「第二」及其他數字術語)當在本文中使用時不暗示一序列或順序，除非內文明確指示。因此，在不背離實例實施例之教示之情況下，下文所論述之一第一元件、組件、區域、層或區段可被稱為第二元件、組件、區域、層或區段。
為了便於描述，空間相關術語(諸如「內」、「外」、「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者)可在本文中用來描述一個元件或特徵與另一(若干)元件或特徵之關係，如圖中所繪示。除圖中所描繪之定向之外，空間相關術語亦可能意欲於涵蓋使用或操作中之裝置之不同定向。例如，若翻轉圖中之裝置，則被描述為在其他元件或特徵「下方」或「下面」之元件將定向於其他元件或特徵「上方」。因此，實例術語「下方」可涵蓋上方定向及下方定向兩者。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或呈其他定向)且對應地解釋本文中所使用之空間相關描述詞。如本文中所使用，術語「磁性材料」意謂具有大於0.000005亨利/米(H/m)之一磁導率之一材料且術語「非磁性材料」意謂具有小於0.000005亨利/米(H/m)之一磁導率之一材料。
參考圖1至圖4，繪示一常閉螺線管操作之模組式閥20。常閉螺線管操作之模組式閥20包含：一閥主體22；一閥構件24，其滑動地接納於閥主體22中；及一螺線管26，其使閥構件24沿一縱向軸線28相對於閥主體22在一閉合位置(圖2)與一敞開位置(圖3)之間移動。閥主體22具有一端面30、一側面32及一內孔34。端面30中之一出口埠36經安置成與閥主體22之內孔34流體連通。側面32中之一入口埠38經安置成與閥主體22之內孔34流體連通。閥主體22亦包含與端面30相對之一連接端40。閥主體22可由各種不同材料製成。作為實例且非限制，閥主體22可由一金屬或一聚合物製成。視情況，可沿閥主體22之側面32提供一或多個外密封件42。作為實例且非限制，外密封件42a、42b可由一彈性體材料製成，諸如橡膠O形環。
閥構件24包含一柱塞部分44、一活塞部分46及一電樞部分48。閥構件24之柱塞部分44經定位於閥主體22之內孔34中且沿縱向軸線28朝向出口埠36延伸。閥構件24之電樞部分48沿縱向軸線28自閥主體22之內孔34延伸至螺線管26中。閥構件24之活塞部分46縱向地定位於柱塞部分44與電樞部分48之間。閥構件24具有一閥構件直徑50。閥構件直徑50在活塞部分46處大於其在柱塞部分44及電樞部分48處者。閥構件24之活塞部分46滑動地安置成與閥主體22之內孔34滑動配合。然而，活塞部分46可抵靠或可不抵靠閥主體22之內孔34密封。在活塞部分46未抵靠閥主體22之內孔34密封之結構設計中，諸如在所繪示實例中，透過入口埠38進入內孔34之流體可在閥構件24之活塞部分46與閥主體22之間流動。儘管閥構件24可為多件式總成，但在所繪示實例中，閥構件24具有單件式整體構造，其中柱塞部分44、活塞部分46及電樞部分48係閥構件24之一體部分。
螺線管26在一第一端52與一第二端54之間縱向地延伸。螺線管26包含一螺線管主體56、一線圈58、一繞線管60及一磁極件62。螺線管主體56在螺線管26之第一端52處連接至閥主體22之連接端40。閥主體22之連接端40可以數種不同方式連接至螺線管主體56。在所繪示實例中，閥主體22之連接端40藉由定位於螺線管26之第一端52處之一螺紋連接件64連接至螺線管主體56。螺線管主體56亦可包含具有定位於螺線管26之第一端52處之螺紋68之一外表面66。線圈58經安置於螺線管主體56內部。螺線管主體56在螺線管26之第二端54處在線圈58上方徑向地向內延伸且經附接至一端蓋70。儘管其他構造係可能的，但在所繪示實例中，線圈58係繞繞線管60環形地纏繞之一導電線。作為實例且非限制，線圈58可由銅線製成。一電連接器72電連接至線圈58。電連接器72延伸通過螺線管主體56及端蓋70以提供用於連接至一電源(未展示)之一介面。
線圈58回應於流過線圈58之電力而產生一電磁場。磁極件62自螺線管26之第二端54延伸至線圈58中，且閥構件24之電樞部分48自螺線管26之第一端52延伸至線圈58中。在閉合位置(圖2)中，磁極件62及閥構件24之電樞部分48藉由一間隙74縱向地隔開。磁極件62及閥構件24之電樞部分48由一磁性材料製成。由線圈58產生之電磁場致使磁極件62將一電磁力76施加至閥構件24，該電磁力76朝向磁極件62拉動(即，吸引)閥構件24之電樞部分48。螺線管26施加至閥構件24之電磁力76致使閥構件24沿縱向軸線28相對於閥主體22朝向敞開位置移動。因此，當閥構件24處於敞開位置(圖3)時，閥構件24之電樞部分48與磁極件62之間的間隙74減小或消除。
視情況，磁極件62可移動地定位於繞線管60中且進一步包含與螺線管主體56螺紋地接合之一螺紋端78。磁極件62之螺紋端78允許調整磁極件62相對於繞線管60之縱向位置。磁極件62相對於螺線管主體56之旋轉改變閥構件24之行程長度(即，閥構件24在敞開位置與閉合位置之間沿縱向軸線28行進之距離)。如所繪示實例中展示，磁極件62之螺紋端78可視情況包含一工具介面80以促進磁極件62相對於螺線管主體56之旋轉調整。
常閉螺線管操作之模組式閥20包含一第一襯套82及一第二襯套84。第一襯套82具有一襯套凸緣86及一圓柱形部分88。襯套凸緣86縱向地定位於閥主體22之連接端40與線圈58之間。因此，襯套凸緣86防止第一襯套82相對於線圈58之縱向移動。視情況，一內密封件90可經安置於閥主體22之連接端40與襯套凸緣86之間。儘管其他結構設計係可能的，但內密封件90可為一橡膠O形環。第一襯套82之圓柱形部分88自襯套凸緣86延伸且經接納於繞線管60中。第一襯套82之圓柱形部分88具有一縱向長度92，該縱向長度92延伸超過磁極件62與閥構件24之電樞部分48之間的間隙74。因此，第一襯套82之圓柱形部分88繞閥構件24之電樞部分48之至少部分及磁極件62環形地延伸。因此，第一襯套82之圓柱形部分88徑向地定位於繞線管60與閥構件24之電樞部分48之間且徑向地定位於繞線管60與磁極件62之間。儘管第一襯套82可為多件式總成，但在所繪示實例中，第一襯套82具有單件式整體構造，其中襯套凸緣86及圓柱形部分88係第一襯套82之一體部分。
第二襯套84具有一圓盤形狀。第二襯套84繞第一襯套82之圓柱形部分88環形地定位且縱向地定位於線圈58與第一襯套82之襯套凸緣86之間。螺線管主體56及第二襯套84協作以對螺線管26賦予容置線圈58之一內向U形截面94。第一襯套82由一非磁性材料製成，而螺線管主體56及第二襯套84由磁性材料製成。因此，由螺線管主體56及第二襯套84形成之內向U形截面94使由線圈58產生之磁場(即，磁場之磁通量線)向內朝向縱向軸線28集中。此改良螺線管26效能且因此，一較小線圈58可用於重量及成本節省。
在所繪示實例中，常閉螺線管操作之模組式閥20包含一偏置構件96，該偏置構件96將一偏置力98施加至閥構件24。在由螺線管26產生之電磁力76之相反方向上操作之偏置力98使閥構件24朝向閉合位置(圖2)偏置。因此，當無電力流過線圈58時，偏置構件96將使閥構件24返回至閉合位置。偏置構件96經定位於閥主體22之內孔34中。儘管其他結構設計係可能的，但在所繪示實例中，偏置構件96係一盤簧，其繞閥構件24之電樞部分48螺旋地延伸且自閥構件24之活塞部分46縱向地延伸至第一襯套82之襯套凸緣86。應明白，其他結構設計係可能的，其等利用閂鎖螺線管或推動及拉動閥構件24之螺線管，由此消除對一偏置構件96之需要。
常閉螺線管操作之模組式閥20之閥主體22包含一凹槽100，該凹槽100縱向地定位於內孔34與出口埠36之間。閥主體22中之凹槽100接納且支撐一O形環閥座102。因此，O形環閥座102亦縱向地定位於閥主體22之內孔34與出口埠36之間。閥主體22進一步包含一閥主體鄰接表面104，該閥主體鄰接表面104縱向地定位於保持O形環閥座102之凹槽100與閥主體22之內孔34之間。閥主體鄰接表面104相對於縱向軸線28成一傾斜角度106配置且因此具有一漏斗狀形狀，該漏斗狀形狀自閥主體22之內孔34至出口埠36縱向地移動變窄。
閥構件24包含具有一截頭圓錐形狀及一閥構件鄰接表面110之一錐形端108。當閥構件24處於閉合位置(圖2)時，閥構件鄰接表面110之至少部分接觸O形環閥座102。視情況，當閥構件24處於閉合位置時，閥構件鄰接表面110之部分亦可接觸閥主體鄰接表面104以為閥構件24提供一硬止擋。當閥構件24處於敞開位置(圖3)時，閥構件鄰接表面110藉由一閥間隙距離112與O形環閥座102間隔開。可藉由調整磁極件62之縱向位置來改變閥間隙距離112，如上文所描述。因此，當閥構件24處於敞開位置時，流體之一流動路徑114經形成於閥構件24之閥主體鄰接表面104與O形環閥座102之間，且當閥構件24處於閉合位置時，此流動路徑114藉由閥構件鄰接表面110而閉合(即，阻塞)。
儘管其他結構設計係可能的，但在所繪示實例中，閥主體鄰接表面104之傾斜角度106匹配閥構件24之錐形端108之截頭圓錐形狀。換言之，閥主體鄰接表面104及閥構件鄰接表面110可相對於縱向軸線28成相同傾斜(即，非垂直)角度106配置。作為非限制性實例，傾斜角度106可大於或等於40度且小於或等於50度。
O形環閥座102可由各種不同材料製成。作為實例且非限制，O形環閥座102可由各種橡膠化合物或其他彈性體材料之一者製成。有利地，O形環閥座102之材料不需要黏合至閥構件24或藉由一黏附劑固定。此意謂著O形環閥座102之材料可針對其對特定流體之降解及/或腐蝕之化學抗性代替其黏合至閥構件24之材料或一黏附劑之能力進行選擇。作為實例且非限制，O形環閥座102可由全氟彈性體(FFKM)製成。據此，改良由本螺線管操作之模組式閥20提供之密封件之完整性，尤其是在螺線管操作之模組式閥20與侵蝕(例如，腐蝕)用來在習知閥構件之鄰接表面上產生一密封件之典型橡膠(諸如丁腈橡膠)、黏合試劑及/或黏附劑之流體(諸如墨水)一起使用之應用中。
在閥構件24之活塞部分46未抵靠閥主體22之內孔34密封之結構設計中(諸如在所繪示實施例中)，一或多個磁極件密封件116經提供於磁極件62上。磁極件密封件116繞磁極件62環形地延伸且徑向地定位於磁極件62與第一襯套82之圓柱形部分88之間。磁極件密封件116在第一襯套82與磁極件62之間產生一靜態密封件118，使得整個閥構件24經定位於由閥主體22之內孔34及第一襯套82內部在內孔34與磁極件62之間之空間形成之一加壓室120內。因此，磁極件密封件116防止加壓室120中之流體及污染物到達線圈58。
由磁極件密封件116產生之密封件118係靜態的，此係因為當閥構件24在敞開位置與閉合位置之間移動時，第一襯套82及磁極件62不相對於彼此移動。有利地，與其中存在一滑動密封件(諸如其中該密封件在閥構件24與閥主體22之內孔34之間或閥構件24與第一襯套82之間)之配置相比，此減小摩擦。在本設計中，摩擦保持為一最小值，此係因為閥構件24之柱塞部分44、活塞部分46及電樞部分48無密封件。接觸閥構件24之唯一密封件係O形環閥座102，且當閥構件24位於或接近閉合位置時，閥構件24僅接觸O形環閥座102。
參考圖5至圖8，繪示一常開螺線管操作之模組式閥20’。圖5至圖8中所展示之常開螺線管操作之模組式閥20’具有實質上相同於圖1至圖4中所展示及上文所描述之常閉螺線管操作之模組式閥20之閥主體22、O形環閥座102、螺線管主體56、線圈58、繞線管60及端蓋70。另外，圖5至圖8中所展示之常開螺線管操作之模組式閥20’具有一閥構件24’，其中閥構件24’之錐形端108、柱塞部分44及活塞部分46實質上相同於圖1至圖4中所展示及上文所描述之常閉螺線管操作之模組式閥20之閥構件24。然而，圖5至圖8中所展示之常開螺線管操作之模組式閥20’中之閥構件24’具有一桿部分122，該桿部分122自閥構件24’之活塞部分46延伸。不同於圖1至圖4中所展示之常閉螺線管操作之模組式閥20，圖5至圖8中所展示之常開螺線管操作之模組式閥20’之閥構件24’由一非磁性材料製成。因此，閥構件24’之桿部分122不受由線圈58產生之磁場影響且桿部分122不充當一電樞。
常開螺線管操作之模組式閥20’包含具有一磁極件62’之一螺線管26’，該磁極件62’如同上文所描述之結構設計中定位於螺線管26’之第一端52處而非螺線管26’之第二端54處。磁極件62’具有：一磁極件凸緣124，其縱向地定位於線圈58與閥主體22之連接端40之間；及一圓柱形部分125，其自磁極件凸緣124自螺線管26之第一端52延伸至繞線管60中。磁極件凸緣124防止磁極件62’沿縱向軸線28相對於線圈58縱向地移動。在此實施例中，內密封件90可縱向地定位於閥主體22之連接端40與磁極件凸緣124之間。螺線管26’進一步包含：一末端止擋126，其自螺線管26’之第二端54延伸至繞線管60中；及一電樞128，其在繞線管60中可滑動地安置於磁極件62’之圓柱形部分125與末端止擋126之間。
磁極件62’包含與縱向軸線28對準之一縱向孔130，該縱向孔130延伸通過磁極件62’。閥構件24之桿部分122可滑動地接納於磁極件62’之縱向孔130中。桿部分122延伸通過磁極件62’之縱向孔130且在閥構件24’處於敞開位置(圖6)時接觸電樞128。磁極件62’及電樞128由磁性材料製成。由線圈58產生之電磁場致使磁極件62’將一電磁力76’施加至電樞128，該電磁力76’朝向磁極件62’ (朝向螺線管26之第一端52)拉動(即，吸引)電樞128。電樞128隨著其被朝向磁極件62’拉動而接觸閥構件24之桿部分122且因此致使閥構件24’沿縱向軸線28相對於閥主體22朝向閉合位置(圖7)移動。
常開螺線管操作之模組式閥20’包含定位於閥主體22之內孔34中之一偏置構件96’，該偏置構件96’使閥構件24’朝向敞開位置(圖6)偏置。在敞開位置中，電樞128相鄰於且接觸末端止擋126縱向地定位於螺線管26’之第二端54處。儘管其他結構設計係可能的，但在所繪示實例中，偏置構件96’係一盤簧，其繞閥構件24’之柱塞部分44螺旋地延伸且自閥構件24’之活塞部分46縱向地延伸至一支撐表面132，該支撐表面132相鄰於閥主體鄰接表面104安置於閥主體22之內孔34中。因此，偏置構件96’將一偏置力98’施加至閥構件24，該偏置力98’在與施加至電樞128之電磁力76’相反之方向上操作。因此，當無電力流過線圈58時，偏置構件96’將使閥構件24’返回至敞開位置(圖6)。
視情況，末端止擋126可移動地定位於繞線管60中且進一步包含與螺線管主體56螺紋地接合之一螺紋端78’。末端止擋126之螺紋端78’允許調整末端止擋126相對於繞線管60之縱向位置。末端止擋126相對於螺線管主體56之旋轉改變電樞128之行程長度及因此閥構件24’之行程長度(即，閥構件24’在敞開位置與閉合位置之間沿縱向軸線28行進之距離)。如所繪示實例中展示，末端止擋126之螺紋端78’可視情況包含一工具介面80’以促進末端止擋126相對於螺線管主體56之旋轉調整。
常開螺線管操作之模組式閥20’包含一襯套82’，該襯套82’具有一襯套凸緣86’及自襯套凸緣86’縱向地延伸之一圓柱形部分88’。襯套凸緣86’縱向地定位於磁極件凸緣124與線圈58之間，使得襯套凸緣86’防止襯套82’相對於線圈58之縱向移動。襯套82’之圓柱形部分88’經接納於繞線管60中，且繞磁極件62’之圓柱形部分125、電樞128及末端止擋126之至少部分環形地延伸。因此，襯套82’之圓柱形部分88’：(1)徑向地定位於繞線管60與磁極件62’之圓柱形部分125之間，(2)徑向地定位於繞線管60與電樞128之間，且(3)徑向地定位於繞線管60與末端止擋126之至少部分之間。襯套82’及末端止擋126由非磁性材料製成且螺線管主體56及磁極件62’由磁性材料製成，使得螺線管主體56及磁極件62’協作以使磁通量向內朝向縱向軸線28集中。
在閥構件24’之活塞部分46未抵靠閥主體22之內孔34密封之結構設計中(諸如在所繪示實施例中)，一磁極件密封件116’經提供於磁極件62’上且一或多個末端止擋密封件134經提供於末端止擋126上。磁極件密封件116’繞磁極件62’之圓柱形部分125環形地延伸且徑向地定位於磁極件62’之圓柱形部分125與襯套82’之圓柱形部分88’之間。末端止擋密封件134繞末端止擋126環形地延伸且徑向地定位於末端止擋126與襯套82’之圓柱形部分88’之間。磁極件密封件116在襯套82’與磁極件62’之間產生一第一靜態密封件118a且末端止擋密封件134在襯套82’與末端止擋126之間產生一第二靜態密封件118b，使得整個閥構件24’經定位於由閥主體22之內孔34、磁極件62’之縱向孔130及襯套82’內部在磁極件62’與末端止擋126之間之空間形成之一加壓室120’內。因此，磁極件密封件116’及末端止擋密封件134防止加壓室120’中之流體及污染物到達線圈58。
由磁極件密封件116’及末端止擋密封件134產生之密封件118a、118b係靜態的，此係因為當閥構件24’在敞開位置與閉合位置之間移動時，襯套82’不相對於磁極件62’及末端止擋126移動。有利地，與其中存在一滑動密封件之配置相比，此減小摩擦。在本設計中，摩擦保持為一最小值，此係因為閥構件24’之柱塞部分44、活塞部分46及桿部分122無密封件。接觸閥構件24’之唯一密封件係O形環閥座102，且當閥構件24’位於或接近閉合位置時，閥構件24’僅接觸O形環閥座102。
圖9及圖10繪示用於常閉螺線管操作之模組式閥20中之一閥構件24’’之另一實施例。在圖9及圖10中，閥構件24’’之錐形端108、柱塞部分44及活塞部分46實質上相同於圖1至圖4中所展示及上文所描述之閥構件24。然而，如圖9及圖10中所展示之閥構件24具有一電樞部分48’’，該電樞部分48’’包含一或多個縱向凹槽136。縱向凹槽136自一外圓柱形表面138徑向地向內延伸至閥構件24’’之電樞部分48’’中。縱向凹槽136平行於縱向軸線28延伸以藉由沿閥構件24’’之電樞部分48’’提供一流體流動路徑140來促進閥構件24’’在敞開位置與閉合位置之間的縱向移動。此流體流動路徑140有助於防止閥構件24’’與內孔34及/或第一襯套82之間的一液壓鎖定狀態。
參考圖11，圖1至圖4中所展示之常閉螺線管操作之模組式閥20被繪示為安裝於一歧管142中。閥主體22經接納於歧管142之一主腔146之一孔壁144中。外密封件42a、42b接觸孔壁144且抵靠孔壁144密封。在所繪示實例中，閥主體22之端面30直接接觸主腔146之一端壁148。然而，其他結構設計係可能的，其中閥主體22之端面30與主腔146之端壁148軸向地隔開。閥主體22中之入口埠38經定位成與歧管142中之一入口通道150流體連通且閥主體22中之出口埠36經定位成與歧管142中之一出口通道152流體連通。當閥構件24處於敞開位置時，允許流體沿流動路徑154流動，該流動路徑154自歧管142中之入口通道150延伸，通過閥主體22中之入口埠38，通過閥主體22中之內孔34，在O形環閥座102與閥構件鄰接表面110之間延伸，通過閥主體22中之出口埠36，且至歧管142中之出口通道152。當閥構件24處於閉合位置時，閥構件24阻塞流動路徑154。儘管其他結構設計係可能的，但常閉螺線管操作之模組式閥20藉由螺線管主體56之外表面66上之螺紋68固定於主腔146中，該等螺紋68在相鄰於螺線管26之第一端52之一位置處螺紋地接合孔壁144。儘管圖1至圖4中所展示之常閉螺線管操作之模組式閥20在圖11中被繪示為一實例，但應明白，圖5至圖8中所展示之常開螺線管操作之模組式閥20’可以相同方式安裝於相同歧管142中。
實施例之前文描述已出於闡釋及描述之目的而提供。其並非意欲於窮舉性或限制本發明。應明白，在不背離本發明之範疇之情況下，可改變本文中所描述之模組式閥20、20’之大小及流動特性。另外，應明白，通過本文中所描述之模組式閥20、20’之流可顛倒，其中流體流透過埠36進入且透過埠38離開。一特定實施例之個別元件或特徵通常不限於彼特定實施例，但在適用情況下可互換且可用於一選定實施例中，即使未具體展示或描述。其亦可以諸多方式變動。此等變動不應被視為背離本發明，且所有此等修改意欲包含於本發明之範疇內。
20‧‧‧常閉螺線管操作之模組式閥 20’‧‧‧常開螺線管操作之模組式閥 22‧‧‧閥主體 24‧‧‧閥構件 24’‧‧‧閥構件 24’’‧‧‧閥構件 26‧‧‧螺線管 26’‧‧‧螺線管 28‧‧‧縱向軸線 30‧‧‧端面 32‧‧‧側面 34‧‧‧內孔 36‧‧‧出口埠 38‧‧‧入口埠 40‧‧‧連接端 42a‧‧‧外密封件 42b‧‧‧外密封件 44‧‧‧柱塞部分 46‧‧‧活塞部分 48‧‧‧電樞部分 48’’‧‧‧電樞部分 50‧‧‧閥構件直徑 52‧‧‧第一端 54‧‧‧第二端 56‧‧‧螺線管主體 58‧‧‧線圈 60‧‧‧繞線管 62‧‧‧磁極件 62’‧‧‧磁極件 64‧‧‧螺紋連接件 66‧‧‧外表面 68‧‧‧螺紋 70‧‧‧端蓋 72‧‧‧電連接器 74‧‧‧間隙 76‧‧‧電磁力 76’‧‧‧電磁力 78‧‧‧螺紋端 78’‧‧‧螺紋端 80‧‧‧工具介面 80’‧‧‧工具介面 82‧‧‧第一襯套 82’‧‧‧襯套 84‧‧‧第二襯套 86‧‧‧襯套凸緣 86’‧‧‧襯套凸緣 88‧‧‧圓柱形部分 88’‧‧‧圓柱形部分 90‧‧‧內密封件 92‧‧‧縱向長度 94‧‧‧內向U形截面 96‧‧‧偏置構件 96’‧‧‧偏置構件 98‧‧‧偏置力 98’‧‧‧偏置力 100‧‧‧凹槽 102‧‧‧O形環閥座 104‧‧‧閥主體鄰接表面 106‧‧‧傾斜角度 108‧‧‧錐形端 110‧‧‧閥構件鄰接表面 112‧‧‧閥間隙距離 114‧‧‧流動路徑 116‧‧‧磁極件密封件 116’‧‧‧磁極件密封件 118‧‧‧靜態密封件 118a‧‧‧第一靜態密封件 118b‧‧‧第二靜態密封件 120‧‧‧加壓室 120’‧‧‧加壓室 122‧‧‧桿部分 124‧‧‧磁極件凸緣 125‧‧‧圓柱形部分 126‧‧‧末端止擋 128‧‧‧電樞 130‧‧‧縱向孔 132‧‧‧支撐表面 134‧‧‧末端止擋密封件 136‧‧‧縱向凹槽 138‧‧‧外圓柱形表面 140‧‧‧流體流動路徑 142‧‧‧歧管 144‧‧‧孔壁 146‧‧‧主腔 148‧‧‧端壁 150‧‧‧入口通道 152‧‧‧出口通道 154‧‧‧流動路徑
本文中所描述之圖式僅用於選定實施例而非所有可能實施方案之繪示性目的，且並非意欲於限制本發明之範疇。
圖1係根據本發明之教示建構之一實例性常閉模組式閥之一前透視圖；
圖2係沿截面線A-A截取之圖1中所展示之實例性常閉螺線管操作之模組式閥之一側截面圖，其中閥構件被繪示為處於一閉合位置；
圖3係沿截面線A-A截取之圖1中所展示之實例性常閉螺線管操作之模組式閥之一側截面圖，其中閥構件被繪示為處於一敞開位置；
圖4係圖1中所展示之實例性常閉螺線管操作之模組式閥之一分解透視圖；
圖5係根據本發明之教示建構之一實例性常開螺線管操作之模組式閥之一前透視圖；
圖6係沿截面線B-B截取之圖5中所展示之實例性常開螺線管操作之模組式閥之一側截面圖，其中閥構件被繪示為處於一敞開位置；
圖7係沿截面線B-B截取之圖5中所展示之實例性常開螺線管操作之模組式閥之一側截面圖，其中閥構件被繪示為處於一閉合位置；
圖8係圖5中所展示之實例性常開螺線管操作之模組式閥之一分解透視圖；
圖9係圖1中所展示之常閉螺線管操作之模組式閥之一實例性電樞之一後透視圖；
圖10係圖9中所展示之實例性電樞之一側視圖；及
圖11係圖1中所展示之實例性常閉螺線管操作之模組式閥之一側截面圖，其中常閉螺線管操作之模組式閥被繪示為安裝於一實例性閥歧管中。
貫穿圖式之若干視圖，對應元件符號指示對應部件。
20‧‧‧常閉螺線管操作之模組式閥
22‧‧‧閥主體
24‧‧‧閥構件
26‧‧‧螺線管
28‧‧‧縱向軸線
30‧‧‧端面
32‧‧‧側面
34‧‧‧內孔
36‧‧‧出口埠
38‧‧‧入口埠
40‧‧‧連接端
42a‧‧‧外密封件
42b‧‧‧外密封件
44‧‧‧柱塞部分
46‧‧‧活塞部分
48‧‧‧電樞部分
50‧‧‧閥構件直徑
52‧‧‧第一端
54‧‧‧第二端
56‧‧‧螺線管主體
58‧‧‧線圈
60‧‧‧繞線管
62‧‧‧磁極件
64‧‧‧螺紋連接件
66‧‧‧外表面
68‧‧‧螺紋
70‧‧‧端蓋
72‧‧‧電連接器
74‧‧‧間隙
76‧‧‧電磁力
78‧‧‧螺紋端
80‧‧‧工具介面
82‧‧‧第一襯套
84‧‧‧第二襯套
86‧‧‧襯套凸緣
88‧‧‧圓柱形部分
90‧‧‧內密封件
94‧‧‧內向U形截面
96‧‧‧偏置構件
98‧‧‧偏置力
100‧‧‧凹槽
102‧‧‧O形環閥座
104‧‧‧閥主體鄰接表面
106‧‧‧傾斜角度
108‧‧‧錐形端
110‧‧‧閥構件鄰接表面
116‧‧‧磁極件密封件
118‧‧‧靜態密封件
120‧‧‧加壓室

Claims (20)

  1. 一種螺線管操作之模組式閥，其包括：一閥主體，其包含一端面、一側面、一內孔、該端面中安置成與該內孔流體連通之一出口埠、該側面中安置成與該內孔流體連通之一入口埠及與該端面相對之一連接端，及一閥主體鄰接表面，該閥主體鄰接表面縱向地定位於該出口埠及該閥主體之該內孔之間；一閥構件，其滑動地接納於該閥主體之該內孔中，該閥構件沿一縱向軸線延伸；及一螺線管，其包含連接至該閥主體之該連接端之一螺線管主體及安置於該螺線管主體內部之一線圈，該螺線管可操作以使該閥構件沿該縱向軸線相對於該閥主體在一敞開位置與一閉合位置之間移動，其中該閥主體包含一O形環閥座，該O形環閥座縱向地定位於該內孔與該出口埠之間，且其中該閥構件包含一錐形端，該錐形端具有一截頭圓錐形狀之一閥構件鄰接表面，其中該閥主體鄰接表面相對於縱向軸線成一傾斜角度配置且具有一漏斗狀形狀，該漏斗狀形狀自該內孔至該閥主體之該出口埠縱向地移動變窄，其中該閥構件鄰接表面之部分配置成接觸該O形環閥座且該閥構件鄰接表面之另一部分配置成接觸該閥主體鄰接表面，以在該閥構件處於該閉合位置時為該閥構件提供一硬止擋，且其中該閥構件鄰接表面在該閥構件處於該敞開位置時與該O形環閥座 間隔開。
  2. 如請求項1之螺線管操作之模組式閥，其中該閥主體包含縱向地定位於該內孔與該出口埠之間之一凹槽，該凹槽接納且支撐該O形環閥座。
  3. 如請求項1之螺線管操作之模組式閥，其中該閥主體鄰接表面之該傾斜角度匹配該閥構件之該錐形端之該截頭圓錐形狀且大於或等於40度並小於或等於50度。
  4. 如請求項1之螺線管操作之模組式閥，其中該O形環閥座由全氟彈性體(FFKM)製成。
  5. 一種螺線管操作之模組式閥，其包括：一閥主體，其包含一端面、一側面、一內孔、該端面中安置成與該內孔流體連通之一出口埠、該側面中安置成與該內孔流體連通之一入口埠及與該端面相對之一連接端，及一閥主體鄰接表面縱向地定位於該閥主體之該出口埠與該入口埠之間；一閥構件，其滑動地接納於該閥主體之該內孔中，該閥構件沿一縱向軸線延伸；一螺線管，其包含連接至該閥主體之該連接端之一螺線管主體及安置於該螺線管主體內部之一線圈，該線圈繞該縱向軸線環形地延伸，該螺線管可操作以使該閥構件沿該縱向軸線相對於該閥主體在一敞開位置與一閉合位置之間移動；及 一偏置構件，其經定位於該閥主體之該內孔中，該偏置構件使該閥構件朝向該閉合位置偏置，其中該閥主體包含一O形環閥座，該O形環閥座縱向地定位於該內孔與該出口埠之間，其中該閥主體鄰接表面相對於縱向軸線成一傾斜角度配置且具有一漏斗狀形狀，該漏斗狀形狀自該內孔至該閥主體之該出口埠縱向地移動變窄，其中該閥構件包含一錐形端，該錐形端具有一截頭圓錐形狀之一閥構件鄰接表面，其中該閥構件鄰接表面之部分配置成接觸該O形環閥座且該閥構件鄰接表面之另一部分配置成接觸該閥主體鄰接表面，以在該閥構件處於該閉合位置時為該閥構件提供一硬止擋，且其中該閥構件鄰接表面在該閥構件處於該敞開位置時與該O形環閥座間隔開。
  6. 如請求項5之螺線管操作之模組式閥，其中該螺線管在一第一端與一第二端之間延伸，該閥主體經連接至該螺線管之該第一端，其中該螺線管包含自該螺線管之該第二端延伸至該線圈中之一磁極件，且其中該閥構件具有自該螺線管之該第一端延伸至該線圈中之一電樞部分。
  7. 如請求項6之螺線管操作之模組式閥，其中該螺線管包含支撐該線圈之一繞線管，該線圈繞該繞線管環形地延伸。
  8. 如請求項7之螺線管操作之模組式閥，其進一步包括：一第一襯套，其包含一襯套凸緣及自該襯套凸緣延伸之一圓柱形部分，該襯套凸緣縱向地定位於該閥主體之該連接端與該線圈之間，使得該襯套凸緣防止該第一襯套相對於該線圈之縱向移動，該第一襯套之該圓柱形部分經接納於該繞線管中且繞該閥構件之該電樞部分之至少部分及該磁極件環形地延伸，及至少一個磁極件密封件，其繞該磁極件環形地延伸且徑向地定位於該磁極件與該第一襯套之該圓柱形部分之間，該至少一個磁極件密封件在該第一襯套與該磁極件之間產生一靜態密封件，使得該整個閥構件經定位於由該閥主體之該內孔及該第一襯套內部在該內孔與該磁極件之間之空間形成之一加壓室內。
  9. 如請求項8之螺線管操作之模組式閥，其進一步包括：一第二襯套，其具有一圓盤形狀，該第二襯套繞該第一襯套之該圓柱形部分環形地定位且縱向地定位於該線圈與該第一襯套之該襯套凸緣之間，其中該螺線管主體及該第二襯套協作以對該螺線管賦予容置該線圈之一內向U形截面，其中該第一襯套由一非磁性材料製成，且其中該螺線管主體及該第二襯套由磁性材料製成，使得由該螺線管主體及該第二襯套形成之該內向U形截面使磁通量向內朝向該縱向軸線集中。
  10. 如請求項7之螺線管操作之模組式閥，其中該磁極件可移動地定位於該繞線管中且進一步包含與該螺線管主體螺紋地接合之一螺紋端，該螺紋端允許調整該磁極件之一縱向位置且因此藉由使該磁極件相對於該螺線管主體旋轉來調整該閥構件之一行程長度。
  11. 如請求項8之螺線管操作之模組式閥，其中該閥構件進一步包含：一柱塞部分，其相鄰於該錐形端；及一活塞部分，其縱向定位於該柱塞部分與該電樞部分之間，該活塞部分滑動地安置成與該閥主體之該內孔滑動配合，且其中該偏置構件縱向地定位於該閥構件之該活塞部分與該第一襯套之該襯套凸緣之間。
  12. 如請求項6之螺線管操作之模組式閥，其中該閥構件之該電樞部分包含一外圓柱形表面及該外圓柱形表面中之至少一個縱向凹槽，該至少一個縱向凹槽平行於該縱向軸線延伸以藉由沿該閥構件之該電樞部分提供防止液壓鎖定之一流體流動路徑來促進該閥構件在該敞開位置與該閉合位置之間的縱向移動。
  13. 一種螺線管操作之模組式閥，其包括：一閥主體，其包含一端面、一側面、一內孔、該端面中安置成與該內孔流體連通之一出口埠、該側面中安置成與該內孔流體連通之一入口埠及與該端面相對之一連接端，及一閥主體鄰接表面，該閥主體鄰接表面縱向地定位於該出口埠及該閥主體之該內孔之間；一閥構件，其滑動地接納於該閥主體之該內孔中，該閥構件沿一縱 向軸線延伸；一螺線管，其包含連接至該閥主體之該連接端之一螺線管主體及安置於該螺線管主體內部之一線圈，該線圈繞該縱向軸線環形地延伸，該螺線管可操作以使該閥構件沿該縱向軸線相對於該閥主體在一敞開位置與一閉合位置之間移動；及一偏置構件，其經定位於該閥主體之該內孔中，該偏置構件使該閥構件朝向該敞開位置偏置，其中該閥主體包含一O形環閥座，該O形環閥座縱向地定位於該內孔與該出口埠之間，其中該閥構件包含一錐形端，該錐形端具有一截頭圓錐形狀之一閥構件鄰接表面，其中該閥主體鄰接表面相對於縱向軸線成一傾斜角度配置且具有一漏斗狀形狀，該漏斗狀形狀自該內孔至該閥主體之該出口埠縱向地移動變窄，其中該閥構件鄰接表面之部分配置成接觸該O形環閥座且該閥構件鄰接表面之另一部分配置成接觸該閥主體鄰接表面，以在該閥構件處於該閉合位置時為該閥構件提供一硬止擋，且其中該閥構件鄰接表面在該閥構件處於該敞開位置時與該O形環閥座間隔開。
  14. 如請求項13之螺線管操作之模組式閥，其中該螺線管在一第一端與一第二端之間延伸，其中該閥主體經連接至該螺線管之該第一端，且其中該螺線管包含一磁極件，該磁極件具有縱向地定位於該線圈與該閥主體之 該連接端之間的一磁極件凸緣及自該磁極件凸緣自該螺線管之該第一端延伸至該線圈中之一圓柱形部分；一末端止擋，其自該螺線管之該第二端延伸至該線圈中；及一電樞，其在該線圈中滑動地安置於該磁極件之該圓柱形部分與該末端止擋之間。
  15. 如請求項14之螺線管操作之模組式閥，其中該螺線管包含支撐該線圈之一繞線管，該線圈繞該繞線管環形地延伸。
  16. 如請求項15之螺線管操作之模組式閥，其進一步包括：一襯套，其包含一襯套凸緣及自該襯套凸緣延伸之一圓柱形部分，該襯套凸緣縱向地定位於該磁極件凸緣與該線圈之間，使得該襯套凸緣防止該襯套相對於該線圈之縱向移動，該襯套之該圓柱形部分經接納於該繞線管中且繞該磁極件之該圓柱形部分、該電樞及該末端止擋之至少部分環形地延伸；至少一個磁極件密封件，其繞該磁極件之該圓柱形部分環形地延伸且徑向地定位於該磁極件之該圓柱形部分與該襯套之該圓柱形部分之間，該至少一個磁極件密封件在該襯套與該磁極件之間產生一第一靜態密封件；及至少一個末端止擋密封件，其繞該末端止擋環形地延伸且徑向地定位於該末端止擋與該襯套之該圓柱形部分之間，該至少一個末端止擋密封件在該襯套與該末端止擋之間產生一第二靜態密封件。
  17. 如請求項16之螺線管操作之模組式閥，其中該磁極件包含延伸通過 其之一縱向孔，其中該閥構件包含：一柱塞部分，其相鄰於該錐形端；一桿部分，其延伸通過該磁極件之該縱向孔且接觸該電樞；及一活塞部分，其縱向地定位於該柱塞部分與該桿部分之間，該活塞部分滑動地安置成與該閥主體之該內孔滑動配合，且其中該偏置構件縱向地定位於該閥構件之該活塞部分與一支撐表面之間，該支撐表面相鄰於該閥主體鄰接表面安置於該閥主體之該內孔中。
  18. 如請求項17之螺線管操作之模組式閥，其中該第一靜態密封件及該第二靜態密封件提供其內安置該整個閥構件及該整個電樞之一加壓室，該加壓室由該閥主體之該內孔、該磁極件之該縱向孔及該襯套內部在該磁極件之該圓柱形部分與該末端止擋之間之空間形成。
  19. 如請求項16之螺線管操作之模組式閥，其中該襯套及該末端止擋由非磁性材料製成且該螺線管主體及該磁極件由磁性材料製成，使得該螺線管主體及該磁極件協作以使磁通量向內朝向該縱向軸線集中。
  20. 如請求項14之螺線管操作之模組式閥，其中該末端止擋可移動地定位於該繞線管中且進一步包含與該螺線管主體螺紋地接合之一螺紋端，該螺紋端允許調整該末端止擋之一縱向位置且因此藉由使該末端止擋相對於該螺線管主體之旋轉來調整該閥構件之一行程長度。
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