TWI776944B - 隔膜閥 - Google Patents
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Abstract
一種於實施方式的閥用隔膜,自軸向一側將構成主閥體部的圓筒狀的周壁予以閉合的底壁的外表面形成與閥座的接觸面。於自周壁伸出的膜部的內周部分,形成有自軸向一側朝另一側凹陷且於圓周方向延伸的槽,槽的剖面形狀為圓弧狀。於膜部朝向軸向另側的內周部分的面及外周部分的面為同一平面,外周部分的厚度為主閥體部的厚度的2/5以上3/5以下,內周部分的最小厚度為外周部分的厚度的1/4以上1/3以下。內周部分的內周緣與周壁的外周面的包含軸向的中點的部分連接,外周部分的朝向軸向一側的面位於自接觸面起,朝軸向一側與另側僅離開外周部分的厚度的3/20的距離的位置之間。內周部分的自內周緣至外周緣的徑向尺寸為外周部分的自內周緣至外周緣的徑向尺寸的5/10以上7/10以下。
Description
本發明是關於一種閥用隔膜以及具備所述閥用隔膜的隔膜閥。
例如JP2014-169725A揭示一種隔膜閥(diaphragm valve),所述隔膜閥包括:具有閥座的閥本體、配置為可與閥座分離/抵接的作為閥體構件的隔膜、以及使隔膜與閥座分離/抵接的驅動裝置。
於JP2014-169725A揭示的隔膜閥中,藉由螺栓將閥本體與驅動裝置予以連結。但是,由於需要用於緊固螺栓的工具,而存在於閥本體與驅動裝置的連結作業上耗時費力的問題。
因此,本發明申請者考量所述問題,於JP5819550B中提出一種隔膜閥,藉由利用隔膜的彈性與跨插入閥本體及驅動裝置的銷,無需利用工具即可將閥本體與驅動裝置予以連結。
本發明申請者將先前如圖14所示的隔膜100使用於隔膜閥。如圖14所示的隔膜100包括:筒狀的主閥體部101,與由驅動裝置進退移動的軸部連結且與閥座抵接;以及圓環狀的膜部
102,自主閥體部101的外周面伸出。
膜部102具有:圓環狀的外周部分103,夾入閥本體與驅動裝置之間;以及圓環狀的內周部分104,位於外周部分103與主閥體部101之間,而將外周部分103與主閥體部101予以結合。於所述隔膜100中,在驅動裝置的軸部進退移動的方向上(以下稱為軸向)位於閥座側的外周部分103的面及內周部分104的面與主閥體部101的與閥座接觸的面呈同一平面。另一方面,於內周部分104形成有在軸向上朝閥座側凹陷且遍及圓周方向的整個區域延伸的圓環狀的槽105。藉此,內周部分104的厚度小於外周部分103的厚度。
於隔膜100中,由於內周部分104的厚度小於外周部分103的厚度,故內周部分104易於變形,可獲得對驅動裝置的軸部的移動的良好的靈敏度(追隨性)。另一方面,由於位於閥座側的外周部分103及內周部分104的面與主閥體部101的與閥座接觸的面為同一平面,故可確保對流體壓力的剛性,可有效地抑制流體的漏出。
另外,藉由驅動裝置使軸部進退移動,隔膜100藉由主閥體部101開閉閥座。本發明申請者藉由將隔膜100由特定的橡膠材料形成,而在隔膜100上實現可耐受100萬次左右的閥座的開閉動作的耐久性。
然而,本發明申請者發現:當位於閥座側的外周部分103的面及內周部分104的面與主閥體部101的與閥座接觸的面為同
一平面時,由於在開閉時於隔膜產生的應力的影響,而可能有損耐久性。
本發明是藉由基於所述發現的深入研究而實現者,目的在於提供一種可確保對驅動裝置的動作的良好的靈敏度以及對流體壓力的良好的剛性,且與先前相比亦可提高耐久性的閥用隔膜以及具備所述閥用隔膜的隔膜閥。
本發明的閥用隔膜包括:主閥體部,具有圓筒狀的周壁及自軸向一側將所述周壁予以閉合的底壁,且形成有使所述周壁朝所述軸向另側開放的開口,在將由驅動裝置沿所述軸向進退移動的軸部自所述開口收納於內部的狀態下與所述軸部連結,且於朝向所述軸向一側的所述底壁的外表面形成與閥座的接觸面;以及圓環狀的膜部,自所述主閥體部的外周面朝徑向伸出。
所述膜部具有:圓環狀的外周部分,夾入形成有所述閥座的閥本體與殼體之間,所述殼體構成所述驅動裝置的一部分且以覆蓋所述軸部的狀態安裝於所述閥本體;以及圓環狀的內周部分,位於所述外周部分與所述主閥體部之間,而將所述外周部分與所述主閥體部予以結合。
於所述內周部分形成有環狀的槽,所述槽自所述軸向一側的所述內周部分與所述外周部分的邊界及所述內周部分與所述主閥體部的邊界朝所述軸向另側凹陷,且遍及圓周方向的整個區域延伸,所述槽的剖面形狀為圓弧狀,朝向所述軸向另側的所述內周
部分的面及所述外周部分的面呈同一平面。
所述軸向的所述外周部分的厚度為所述軸向的所述主閥體部的厚度的2/5以上3/5以下,所述軸向的所述內周部分的最小厚度為所述軸向的所述外周部分的厚度的1/4以上1/3以下。
所述內周部分的內周緣與所述周壁的外周面的包含所述軸向的中點的部分連接,所述外周部分的朝向所述軸向一側的面位於自朝向所述軸向一側的所述主閥體部的所述接觸面起,朝所述軸向一側與另側僅離開所述外周部分的厚度的3/20的距離的位置之間。
所述內周部分的自內周緣至外周緣的所述徑向尺寸為所述外周部分的自內周緣至外周緣的所述徑向尺寸的5/10以上7/10以下。
並且,閥用隔膜是由彈性材料形成。
本發明的隔膜閥具備所述閥用隔膜。
另外,本發明的隔膜閥包括:閥本體,所述閥本體具有供流體流通的第1端口及第2端口,連接所述第1端口及所述第2端口的流體室,以及形成於所述流體室的內部的閥座,且於所述流體室形成有用於使所述閥座露出於外部的開口部;所述閥用隔膜,配置為可與所述閥座分離/抵接;驅動裝置,具有驅動部以及殼體,所述驅動部具有與所述閥用隔膜的主閥體部連結的可進退移動的軸部,所述殼體以收納所述驅動部且覆蓋所述開口部的方式配置,且藉由利用所述軸部使所述閥用隔膜與所述閥座分離/抵
接而切換所述第1端口與所述第2端口的連通及阻斷;以及銷構件,用於將所述驅動裝置安裝於所述閥本體。
於所述流體室的所述開口部的外周緣部形成有密封部,於所述密封部的外周側的部分形成有以圍繞所述開口部的方式突出的第1安裝壁部,於所述殼體的所述開口部側的端部形成有以圍繞所述軸部的方式突出且配置於所述第1安裝壁部的內周側的第2安裝壁部。
於所述第1安裝壁部形成有供所述銷構件插入的第1安裝孔,於所述第2安裝壁部形成有供所述銷構件插入的第2安裝孔,藉由所述銷構件以騎跨的方式插入所述第1安裝孔與所述第2安裝孔,而將所述驅動裝置安裝於所述閥本體。
於所述第2安裝壁部與所述密封部之間夾入所述閥用隔膜的膜部的外周部分。
在所述第2安裝壁部與所述密封部之間將所述外周部分朝所述閥本體側壓縮的狀態下,將所述銷構件以騎跨的方式插入所述第1安裝孔與所述第2安裝孔,藉由經壓縮的所述外周部分朝離開所述閥本體的方向對所述殼體施力,所述銷構件被所述第1安裝孔的內周面按壓。
根據本發明,在隔膜中,可確保對驅動裝置的動作的良好的靈敏度以及對流體壓力的良好的剛性,且與先前相比亦可提高耐久性。
1:隔膜閥
10:閥本體
11:第1端口
11A:外側管部
11B:內側管部
12:第2端口
13:流體室
14:閥座
15:開口部
16:密封部
16A:內側密封部
16A1:槽
16B:外側密封部
17:第1安裝壁部
18:第1安裝孔
18A:前側第1安裝孔
18B:後側第1安裝孔
20、100:隔膜
21、101:主閥體部
22、102:膜部
30:驅動裝置
31:致動器本體(驅動部)
32:軸部(柱塞)
32A:卡合部
32S:彈簧
33:殼體
33A:殼體側開口部
33B:連接器
34:線圈架
35:電磁線圈
36:固定鐵芯
37:第2安裝壁部
37A:基部
37B:彈性體抵接部
38:第2安裝孔
39:中繼筒部
40:銷構件
41:第1部分
41A:插入部分
41B:偏置部分
42:第2部分
211:周壁
212:底壁
213:支撐部
214:開口
215:連結部
216:接觸面
221、103:(膜部的)外周部分
221A:內周緣
221B:外周緣
222、104:(膜部的)內周部分
222A:內周緣
222B:外周緣
223、105:槽
330:殼體本體
C1、C2:中點
D:(槽的)深度/規定偏移距離
D0:(主閥體部的)半徑
D1:(外周部分的自內周緣至外周緣的)徑向尺寸
D2:(內周部分的自內周緣至外周緣的)徑向尺寸
D3:(自內周部分的內周緣至外周部分的外周緣的)徑向尺寸
L1、L2、X1:中心軸線
LL1、LR1、LL2、LR2:方向/安裝孔延長方向
Ls1:第1基準方向
Ls2:第2基準方向
T0:(軸向的主閥體部的)厚度
T1:(軸向的外周部分的)厚度
T2:(軸向的內周部分的)最小厚度
W:槽的圓弧狀部分的兩緣間的距離即寬度
α、II:箭頭
III-III:線
IV-IV:線
VI-VI:線
A、B、C、A’、B’、C’:符號
圖1是本發明的一實施方式的隔膜閥的立體圖。
圖2是自圖1的箭頭II方向觀察的隔膜閥的側視圖。
圖3是沿圖2的III-III線的剖面圖。
圖4是沿圖3的IV-IV線的剖面圖。
圖5是圖4的放大圖。
圖6是與圖5的VI-VI線對應的剖面圖。
圖7是設置於圖1所示的隔膜閥的隔膜的剖面圖。
圖8是表示圖1所示的隔膜閥的閥本體與驅動裝置為分離狀態的立體圖。
圖9是說明將圖8所示的驅動裝置暫時安裝於閥本體的作業的立體圖。
圖10是說明由圖9所示的狀態藉由一面將驅動裝置朝閥本體側壓入,一面將銷構件插入形成於閥本體側的安裝孔與形成於驅動裝置側的安裝孔,而將驅動裝置安裝於閥本體的作業的立體圖。
圖11是說明與圖9所示的狀態對應的閥本體側及驅動裝置側的安裝孔的位置關係的圖。
圖12是說明由圖9所示的狀態將驅動裝置壓入閥本體側時的閥本體側及驅動裝置側的安裝孔的位置關係的圖。
圖13是表示由圖12的狀態將銷構件插入閥本體側及驅動裝置側的安裝孔後的狀態的圖。
圖14是先前的隔膜的剖面圖。
圖15A是表示藉由驅動裝置使實施方式的隔膜變形的狀態的圖。
圖15B是表示藉由驅動裝置使圖14所示的先前的隔膜變形的狀態的圖。
以下,對本發明的一實施方式進行說明。圖1是本發明的一實施方式的隔膜閥1的立體圖。圖2是自圖1的箭頭II方向觀察的隔膜閥1的側視圖。圖3是沿圖2的III-III線的剖面圖,圖4是沿圖3的IV-IV線的剖面圖。另外,圖5是圖4的放大圖,圖6是沿圖5的VI-VI線的剖面圖。另外,圖7是設置於隔膜閥1的隔膜20的剖面圖。
如圖1至圖4所示,本實施方式的隔膜閥1包括:閥本體10、作為閥體構件的隔膜20、驅動裝置30、以及銷構件40。於所述隔膜閥1中,藉由將銷構件40以騎跨的方式插入閥本體10與驅動裝置30,而將驅動裝置30安裝於閥本體10。以下,對隔膜閥1的各部的構成進行詳細敘述。
(閥本體)
閥本體10具有供流體流通的第1端口11及第2端口12、連接第1端口11及第2端口12的流體室13、以及形成於流體室13的內部的閥座14。如圖3所示,第1端口11具有相互連通的外側
管部11A與內側管部11B,藉由將外側管部11A與內側管部11B以形成L字的方式予以結合而構成。外側管部11A以貫通流體室13的方式與流體室13連接,內側管部11B自外側管部11A的流體室13的內部側的端部彎折,其前端部在流體室13的內部開口。於本實施方式中,於第1端口11的內側管部11B的開口端形成所述閥座14。再者,閥座14的形成狀態並無特別限定。
另外,第2端口12形成為直線狀。第2端口12與第1端口11同樣地,在流體室13的內部開口。
如圖1及圖3所示,於本實施方式中,第1端口11特別是其外側管部11A與第2端口12以在同一直線上延伸的方式與流體室13連接。在位於流體室13的外部的第1端口11及第2端口12各自的端部,連接有未圖示的配管構件。
流體室13形成為圓筒狀,於其軸向一端側的部分,正確而言為於一端側部分的內周面,形成有用於使閥座14露出於流體室13的外部的開口部15。開口部15在本例中形成為圓形。圖中的符號L1表示開口部15的中心軸線。如圖5所示,形成於流體室13的開口部15與形成於第1端口11的內側管部11B的開口端的閥座14相比,位於在中心軸線L1方向上更靠外側。藉此,本實施方式的開口部15形成與閥座14相向的位置關係。再者,在本例中,開口部15形成為圓形,但亦可形成為多邊形形狀等其他形狀。又,流體室13形成為圓筒狀,但亦可形成為橫截面為矩形形狀等的其他形狀。另外,開口部15亦可為在中心軸線L1方
向上與閥座14相同的位置。另外,閥座14亦可位於在中心軸線L1方向上較開口部15更靠外側。
於流體室13的開口部15的外周緣部形成有密封部16,於本實施方式中,密封部16形成為凸緣(flange)狀。所述密封部16具有:位於內周側的內側密封部16A,以及位於外周側的外側密封部16B。外側密封部16B與內側密封部16A相比在中心軸線L1方向上更朝外側突出。其中,於內側密封部16A載置有所述隔膜20。
在本實施方式中,如圖5所示,於內側密封部16A的外周側的部分形成有圓環狀的槽16A1。隔膜20與內側密封部16A的內周側的部分相接,且形成相對於形成有外周側的槽16A1的部分成為浮起的狀態。
另外,於外側密封部16B的外周側的部分,形成有以圍繞開口部15的方式突出的第1安裝壁部17,於本實施方式中,所述第1安裝壁部17形成為圍繞開口部15的全周。自開口部15的中心軸線L1方向觀察,第1安裝壁部17的外周面的形狀形成為大致矩形形狀,其內周面的形狀形成為圓形(參照圖1、圖6等)。於所述第1安裝壁部17,形成有供所述銷構件40插入的第1安裝孔18。
圖6是沿圖5的VI-VI線的剖面圖。如圖6所示,於本實施方式中,第1安裝孔18形成為在與被規定為與開口部15的中心軸線L1正交的方向中的一方向即第1基準方向Ls1平行而延
伸的方向(LL1、LR1)上,貫通第1安裝壁部17。更詳細而言,自中心軸線L1方向觀察,第1安裝孔18形成為在沿著與第1基準方向Ls1正交的方向自開口部15(由兩點鏈線表示)的中心軸線L1朝一側及另側僅離開規定偏移距離D的位置各者,在與第1基準方向Ls1平行而延伸的方向(LL1、LR1)上,貫通第1安裝壁部17。即,第1安裝孔18形成為一對。以下,將方向LL1、LR1稱為安裝孔延長方向LL1、LR1。
第1基準方向Ls1可規定為與開口部15的中心軸線L1正交的方向中的任意一方向,但在本實施方式中,第1基準方向Ls1如圖1至圖3所示,被規定為與開口部15的中心軸線L1正交的方向中與第1端口11及第2端口12在同一直線上延伸的方向。此時,由於可將與第1端口11及第2端口12在同一直線上延伸的方向作為標記,而確認第1安裝孔18的方向(延長方向或貫通方向),故為有利。
另外,於本實施方式中,如圖6所示,第1安裝壁部17的通過安裝孔延長方向LL1、LR1的部分未連續地延伸。換言之,第1安裝壁部17的通過安裝孔延長方向LL1、LR1的部分在安裝孔延長方向LL1、LR1的一側與另側被分斷。因此,第1安裝孔18分別由位於安裝孔延長方向LL1、LR1的一側的前側第1安裝孔18A、與位於另側的後側第1安裝孔18B構成。
再者,作為變形例,當第1安裝壁部17的通過安裝孔延長方向LL1、LR1的部分為連續地延伸時,第1安裝孔18亦可
分別形成為連續地延伸。另外,於本實施方式中,第1安裝孔18是以開口部15的中心軸線L1為基準,於一側及另側各形成1個,但第1安裝孔18的個數亦可為1個,還可為3個以上。另外,第1安裝孔18的形成位置亦不限於圖中所示的安裝孔延長方向LL1、LR1上。
(隔膜)
接著,對隔膜20進行說明。如圖3至圖5所示,作為閥體構件的隔膜20以載置於所述內側密封部16A的狀態,配置為可與閥座14分離/抵接。隔膜20是具有與閥座14相向配置的有底圓筒狀的主閥體部21,以及自主閥體部21的外周面伸出的膜部22的由彈性材料形成的隔膜。於以下的隔膜20的說明中,將圖7所示的在主閥體部21的中心軸線X1上延伸的方向簡稱為軸向,將與中心軸線X1正交的方向簡稱為徑向。再者,於圖7中,為了便於說明,而省略陰影圖示。另外,圖7是在包含軸向及徑向的平面上,將隔膜20截斷時的隔膜20的剖面圖。
參照圖7可知,本實施方式的隔膜20的主閥體部21具有:圓筒狀的周壁211、自軸向一側(圖7的下側)將周壁211予以閉合的底壁212、以及自周壁211的軸向的另側(圖7的上側)的端部的內周面朝徑向內側伸出的圓環狀的支撐部213,且藉由支撐部213的內周面形成使周壁211朝軸向另側開放的開口214。
另外,於支撐部213與底壁212之間,形成有連結部
215,所述連接部215與後述驅動裝置30所具備的致動器本體31的軸部32的前端部連結。隔膜20以中心軸線X1與開口部15的中心軸線L1及軸部32為同軸的方式配置,且成為:在將由驅動裝置30沿軸向進退移動的軸部32自開口214收納於內部所形成的連結部215的狀態下,與軸部32連結。另外,於朝向軸向一側(圖7的下側)的底壁212的外表面上,形成與閥座14的接觸面216,且接觸面216形成為平坦面。
另一方面,膜部22形成為圓環狀,且自主閥體部21的外周面伸出。膜部22具有:位於外周側的圓環狀的外周部分221,以及位於內周側的圓環狀的內周部分222。外周部分221是夾入形成有閥座14的閥本體10與後述的殼體33之間的部分,所述殼體33構成驅動裝置30的一部分且以覆蓋軸部32的狀態下安裝於閥本體10,內周部分222位於外周部分221與主閥體部21之間,是將外周部分221與主閥體部21予以結合的部分。
如圖5所示,隔膜20藉由連結部215與驅動裝置30的軸部32的前端部連結,且將其外周部分221夾入閥本體10與驅動裝置30的殼體33之間。在所述狀態下,藉由於連結部215所連結的軸部32移動,而隔膜20與閥座14離合(分離、抵接)。在隔膜20自閥座14分離時,閥座14開放而將第1端口11與第2端口12連通。另外,在隔膜20抵接於閥座14時,閥座14閉合而將第1端口11與第2端口12阻斷。
以下,對隔膜20的形狀進行更加詳細地說明。首先,
於本實施方式的膜部22的內周部分222,形成有環狀的槽223,所述槽223自軸向一側(圖7的下側)的內周部分222與外周部分221的邊界及內周部分222與主閥體部21的邊界,朝軸向另側(圖7的上側)凹陷,且遍及圓周方向的整個區域延伸。由沿軸向延長的平面截斷時的槽223的剖面形狀(換言之,在軸向剖面下的槽223的剖面形狀)為圓弧狀,詳細而言呈半圓形。然而,槽223的剖面形狀並不限於呈半圓形的圓弧狀,亦可為中心角未達90度的圓弧。另外,呈圓弧狀的槽223的剖面形狀可為沿正圓的圓弧者,亦可為沿橢圓弧者。
若將於軸向剖面觀察時的槽223的圓弧狀部分的兩邊緣間的距離即寬度設為W,將槽223的深度設為D時,理想的是D/W為1/3以上1/2以下,在本實施方式中,由於槽223的剖面形狀為半圓形,因此D/W為1/2。
另外,朝向軸向另側(圖7的上側)的內周部分222的面及外周部分221的面為平坦面,且呈同一平面。另外,朝向軸向另側的內周部分222的面的主閥體部21側的部分呈圓弧面且與主閥體部21的外周面順滑地連接。
另外,軸向的外周部分221的厚度T1為軸向的主閥體部21的厚度T0的2/5以上3/5以下。另外,軸向的內周部分222的最小厚度T2為外周部分221的厚度T1的1/4以上1/3以下。T0~T2的值並無特別限定,例如,主閥體部21的厚度T0可為2.5mm以上5mm以下。
另外,在本實施方式中,在圖7中以虛線所示的內周部分222的內周緣222A(即徑向內側的邊緣部分)與周壁211的外周面的包含軸向的中點C1的部分連接。另外,在本實施方式中,支撐部213與底壁212之間的軸向的中點C2位於內周部分222的內周緣222A的軸向的兩端之間。
另外,外周部分221的朝向軸向一側(圖7的下側)的面位於自朝向軸向一側的主閥體部21的接觸面216起,朝軸向一側與另側僅離開外周部分221的厚度T1的3/20的距離的位置之間。
另一方面,內周部分222的自內周緣222A至圖7中以虛線所示的內周部分的外周緣222B的徑向尺寸D2,為外周部分221的自內周緣221A至外周緣221B的徑向尺寸D1的5/10以上7/10以下。另外,理想的是,主閥體部21的半徑D0為自內周部分222的內周緣222A至外周部分221的外周緣221B的徑向尺寸D3(D1+D2)的1/2以上且為2倍以下。在本實施方式中,尺寸D2為尺寸D1的6/10。另外,半徑D0為尺寸D3的7/8。
(驅動裝置)
接著,對驅動裝置30進行說明。如圖3所示,驅動裝置30具有:致動器本體31,為驅動部具有與隔膜20連結的可進退移動的軸部32;以及殼體33,以收納致動器本體31且覆蓋所述閥本體10的開口部15的方式配置。驅動裝置30構成為藉由利用軸部
32使隔膜20與閥座14分離/抵接,而切換第1端口11與第2端口12的連通及阻斷。
本實施方式的驅動裝置30為螺線管(solenoid),於圓筒狀的殼體33內收納有致動器本體31。於殼體33的軸向的一端部形成有用於將軸部32朝外側延伸的殼體側開口部33A。致動器本體31具有在與殼體33同軸的狀態下收納於殼體33內的線圈架(bobbin)34。於線圈架34捲繞有電磁線圈35。於線圈架34的內周側收納有固定鐵芯36、以及所述軸部32(柱塞(plunger))。
將固定鐵芯36相對於線圈架34及殼體33不可相對移動地固定於線圈架34的內周側的與殼體側開口部33A側為相反側的部分。另一方面,軸部32在其前端部自殼體側開口部33A朝外側延伸的狀態下,可進退移動地被收納於線圈架34的內周側的殼體側開口部33A側的部分。於固定鐵芯36與軸部32之間,配置有彈簧(spring)32S,於軸部32的前端部,形成有與所述隔膜20的連結部215連結的卡合部32A。
圖中的符號L2表示軸部32的中心軸線,軸部32形成為沿中心軸線L2進退移動(前進/後退)。在朝電磁線圈35供給電流時,軸部32朝固定鐵芯36側後退。在所述狀態下,軸部32被彈簧32S賦予朝前進的方向的施加力。藉此,在停止朝電磁線圈35供給電流時,軸部32朝閥座14側前進。再者,圖中的符號33B表示連接器(connector),藉由將纜線與連接器33B連接,而可對電磁線圈35供給電流。連接器33B自殼體33朝外周側突出。
如圖3及圖5所示,於殼體33的開口部15側的端部,形成有以圍繞軸部32的方式突出且配置於第1安裝壁部17的內周側的第2安裝壁部37。即,殼體33具有筒狀的殼體本體330,以及第2安裝壁部37,所述殼體本體330於一端部具有使軸部32通過的所述殼體側開口部33A。此處,第2安裝壁部37自殼體側開口部33A的外周緣部立起,且相對於殼體本體330的周壁朝殼體側開口部33A側離開。
在本實施方式中,第2安裝壁部37形成為圍繞軸部32的全周。自軸部32的中心軸線L2方向觀察,第2安裝壁部37的外周面的形狀形成為插入於第1安裝壁部17的內周側的圓形(參照圖6等)。於所述第2安裝壁部37,形成有供所述銷構件40插入的第2安裝孔38。
如圖5所示,本實施方式的第2安裝壁部37具有:基部37A,自殼體本體330突出,且其前端部與閥本體10側的內側密封部16A及外側密封部16B相向;以及彈性體抵接部37B,設置於基部37A的與內側密封部16A相向的部分,且朝內側密封部16A突出。彈性體抵接部37B形成為環狀,與基部37A分開地形成。其中,彈性體抵接部37B抵接於隔膜20的膜部22的外周部分221。藉此,在本實施方式中,隔膜20的膜部22的外周部分221夾入彈性體抵接部37B與內側密封部16A之間。另外,於基部37A形成有所述第2安裝孔38。
另外,如圖3以及圖5所示,在本實施方式中,於基部
37A的內周側的部分與線圈架34的中繼筒部39相接。線圈架34具有:供捲繞電磁線圈35的圓筒部分、圓筒部分的自殼體側開口部33A側的端部的外周面朝徑向突出的第1凸緣部、圓筒部分的自與殼體側開口部33A側為相反側的端部的外周面朝徑向突出的第2凸緣部、以及自第1凸緣部的內周側的部分朝軸向突出的所述中繼筒部39。此處,基部37A的內周側的部分較殼體側開口部33A更朝徑向內側伸出,而於所述伸出部分與中繼筒部39相接。因此,中繼筒部39在通過殼體側開口部33A的狀態下與基部37A的內周側的部分接觸。而且,隔膜20的膜部22的外周部分221位於中繼筒部39的軸向延長線上。再者,基部37A的內周側的部分亦可與殼體側開口部33A相比不是更朝徑向內側伸出,此時,中繼筒部39經由殼體本體330的殼體側開口部33A的內面側的外周緣部與基部37A的內周側的部分相接。
接著,參照圖6同時對第2安裝孔38進行說明。如圖6所示,於本實施方式中,第2安裝孔38形成為在與被規定為與軸部32的中心軸線L2正交的方向中的一方向即第2基準方向Ls2平行而延長的方向(LL2、LR2)上,貫通第2安裝壁部37。更詳細而言,自中心軸線L2方向觀察,第2安裝孔38形成為在沿著與第2基準方向Ls2正交的方向,自軸部32的中心軸線L2朝一側及另側僅遠離與第1安裝孔18的情形同樣的規定偏移距離D的位置各者,在與第2基準方向Ls2平行而延伸的方向(LL2、LR2)上,貫通第2安裝壁部37。即,第2安裝孔38形成為一對。以下
將方向LL2、LR2稱為安裝孔延長方向LL2、LR2。再者,在圖6中,由於第2基準方向Ls2與第1基準方向Ls1重合,故將所述方向Ls1、Ls2表示於同一直線上。另外,由於安裝孔延伸方向LL2與安裝孔延長方向LL1重合,故將所述方向LL1、LL2表示於同一直線上。另外,由於安裝孔延長方向LR2與安裝孔延伸方向LR1重合,故將所述方向LR1、LR2表示於同一直線上。
第2基準方向Ls2可規定為與軸部32的中心軸線L2正交的方向中的任意的一方向,但在本實施方式中,作為一例而被規定為與軸部32的中心軸線L2正交的方向中,設置於殼體33的連接器33B所突出的方向。此時,由於可將連接器33B為標記而確認第2安裝孔38的方向(延長方向或貫通方向),故為有利。
另外,在本實施方式中,如圖6所示,第2安裝壁部37的通過安裝孔延長方向LL2、LR2的部分為連續地延伸。因此,第2安裝孔38分別在安裝孔延長方向LL2、LR2上連續地延伸。另外,第2安裝孔38形成為在第2安裝壁部37的內部空間不連通。另外,在本實施方式中,第2安裝孔38分別除了沿安裝孔延長方向LL2、LR2上貫通第2安裝壁部37以外,亦朝外周側(徑向)開放。即,自安裝孔延長方向LL2、LR2觀察時,第2安裝孔38形成為朝外側開放的U字狀。
在本實施方式中,在將驅動裝置30安裝於閥本體10時,第2安裝壁部37配置於第1安裝壁部17的內周側,以軸部32的中心軸線L2與開口部15的中心軸線L1成為同軸的方式配
置。在所述狀態下,藉由將銷構件40插入第1安裝孔18與第2安裝孔38,而將驅動裝置30安裝於閥本體10。
此時,如圖6所示,第1安裝孔18形成為在沿著與第1基準方向Ls1正交的方向,自開口部15的中心軸線L1朝一側及另側僅遠離規定偏移距離D的位置各者,在與第1基準方向Ls1平行而延伸的安裝孔延長方向LL1、LR1上,貫通第1安裝壁部17。另外,第2安裝孔38形成為在沿著與第2基準方向Ls2正交的方向,自軸部32的中心軸線L2朝一側及另側僅遠離規定偏移距離D的位置各者,在與第2基準方向Ls2平行而延伸的安裝孔延長方向LL2、LR2上,貫通第2安裝壁部37。藉此,第1安裝孔18與第2安裝孔38在各自朝向同一方向時可相互重合。而且,可將銷構件40插入第1安裝孔18與第2安裝孔38。
此處,在本實施方式中,將驅動裝置30朝閥本體10側壓入,在第2安裝壁部37的彈性體抵接部37B使隔膜20的膜部22的外周部分221朝內側密封部16A側僅壓縮規定距離的狀態下,第1安裝孔18與第2安裝孔38形成為相互重合而可插入銷構件40。
即,於本實施方式中,不將驅動裝置30朝閥本體10側壓入,在第2安裝壁部37配置於第1安裝壁部17的內周側,第2安裝壁部37的彈性體抵接部37B抵接於隔膜20的膜部22的外周部分221的狀態下,第1安裝孔18與第2安裝孔38未形成可插入銷構件40的重合狀態。另一方面,由所述狀態將驅動裝置30
朝閥本體10側壓入,在第2安裝壁部37的彈性體抵接部37B將隔膜20的膜部22的外周部分221朝內側密封部16A(閥本體10)側僅壓縮規定距離的狀態下,第1安裝孔18與第2安裝孔38形成可插入銷構件40的相互重合的狀態。因此,在本實施方式中,將驅動裝置30朝閥本體10側壓入,在第1安裝孔18與第2安裝孔38為可插入銷構件40的相互重合的狀態下,將銷構件40插入第1安裝孔18與第2安裝孔38。
此時,在插入銷構件40後藉由解除將驅動裝置30朝閥本體10側壓入的狀態,經壓縮的膜部22的外周部分221朝離開閥本體10的方向對驅動裝置30的殼體33施力,藉此形成將銷構件40被第1安裝孔18的內周面按壓的狀態。藉此,可防止銷構件40自第1安裝孔18與第2安裝孔38脫出。另外,雖然在銷構件40被按壓至第1安裝孔18的內周面的狀態後,膜部22的外周部分復原,但由於在內側密封部16A與彈性體抵接部37B之間仍維持被壓縮的狀態,故可適宜地確保內側密封部16A與彈性體抵接部37B之間的氣密性或液密性。
再者,在本實施方式中,於基部37A的內周側的部分與線圈架34的中繼筒部39相接,且隔膜20的膜部22的外周部分221位於中繼筒部39的軸向延長線上。藉此,由於用於將驅動裝置30朝閥本體10側壓入的力沿軸向自殼體33經由線圈架34的中繼筒部39朝基部37A以及彈性體抵接部37B傳遞,故可使膜部22的外周部分221容易地變形。藉此,可將第1安裝孔18與第2
安裝孔38容易地重合為可插入銷構件40的狀態。
另外,在本實施方式中,第2安裝孔38分別是在安裝孔延長方向LL2、LR2上連續地延伸,但作為變形例,若第2安裝壁部37在安裝孔延長方向LL2、LR2延伸的部分不是連續地延伸時,可與第1安裝孔18同樣地被分斷而形成。不過,在所述情形下,所述的規定偏移距離D較佳的是大於軸部32的半徑。若規定偏移距離D大於軸部32的半徑,則由於無需施加特別的加工即可防止銷構件40阻礙軸部32的移動,故為有利。
(銷構件)
接著,如圖6所示,本實施方式的銷構件40為U字狀,且具有相互平行而延伸的一對第1部分41、以及將一對第1部分41的端部之間予以連結的第2部分42。一對第1部分41中的一者,以騎跨的方式插入以開口部15及軸部32的中心軸線(L1、L2)為基準位於一側的第1安裝孔18與第2安裝孔38,一對第1部分41中的另一者以騎跨的方式插入以開口部15及軸部32的中心軸線(L1、L2)為基準位於另側的第1安裝孔18與第2安裝孔38。更詳細而言,一對第1部分41各自以騎跨的方式自第1安裝孔18的前側第1安裝孔18A穿過第2安裝孔38插入後側第1安裝孔18B。
若更詳細地進行說明,亦如圖1至圖3所示,一對第1部分41分別具有:插入部分41A,以騎跨的方式插入相互重合的
第1安裝孔18與第2安裝孔38;以及偏置部分41B,自插入部分41A彎折地延伸。在各偏置部分41B的與插入部分41A側的端部為相反側的端部之間連結有第2部分42。
於本實施方式中,如所述般藉由經壓縮的膜部22的外周部分221朝離開閥本體10的方向對驅動裝置30的殼體33施力,而形成將銷構件40的第1部分41的各個插入部分41A被第1安裝孔18的內周面按壓的狀態。藉此,防止銷構件40的各個第1部分41自第1安裝孔18與第2安裝孔38脫出。另外,在銷構件40插入第1安裝孔18與第2安裝孔38時,第2部分42自插入第1安裝孔18與第2安裝孔38的插入部分41A朝軸部32的軸向一側或另側離開。在圖示的例子中,第2部分42位於殼體本體330的周壁的徑向外側。若第2部分42位於殼體本體330的軸向外側且為第1安裝壁部17的徑向外側時,為了插拔銷構件40而耗時費力。相對與此,若如本實施方式般當第2部分42位於殼體本體330的周壁的徑向外側等時,可容易地進行銷構件40的插拔。
(安裝方法)
以下,利用圖8至圖13,對將驅動裝置30安裝於所述閥本體10的安裝方法的一例進行說明。
圖8表示閥本體10與驅動裝置30為分離的狀態。在將驅動裝置30安裝於閥本體10時,首先,如圖8及圖9所示,將驅動裝置30暫時安裝於閥本體10。於本例的暫時安裝的狀態下,
首先,如圖8所示,於軸部32的卡合部32A連結有隔膜20的連結部215,於隔膜20載置有彈性體抵接部37B。在所述狀態下,將隔膜20、彈性體抵接部37B、及軸部32載置於閥本體10的密封部16。由所述狀態,如箭頭所示,將第2安裝壁部37配置於第1安裝壁部17的內周側,如圖9所示,將驅動裝置30載置於閥本體10。在所述狀態下,第2安裝壁部37的基部37A經由彈性體抵接部37B抵接於隔膜20的膜部22的外周部分221。
另外,將第1安裝孔18的方向與第2安裝孔38的方向藉由目測觀察以朝向同一方向的方式予以調整。此處,圖11是說明與圖9所示的狀態對應的第1安裝孔18與第2安裝孔38的位置關係的圖。如圖11所示,在所述暫時安裝的狀態下,第1安裝孔18的一部分與第2安裝孔38的外周緣部重合,第1安裝孔18與第2安裝孔38未形成可插入銷構件40的重合狀態。
接著,如圖10的箭頭α所示,將驅動裝置30朝閥本體10側僅壓入規定距離。藉此,第2安裝壁部37的彈性體抵接部37B將隔膜20的膜部22的外周部分221朝內側密封部16A側僅壓縮規定距離。藉此,第1安裝孔18與第2安裝孔38形成可插入銷構件40的相互重合的狀態。圖12是說明由圖9所示的狀態將驅動裝置30朝閥本體10側僅壓入規定距離時的第1安裝孔18與第2安裝孔38的位置關係的圖。如圖12所示,在所述狀態下,藉由第1安裝孔18自圖11所示的狀態朝閥本體10側僅移動規定距離,第1安裝孔18與第2安裝孔38形成可插入銷構件40的重
合狀態。
然後,於第1安裝孔18與第2安裝孔38為可插入銷構件40的重合狀態下,如圖10及圖13所示,銷構件40的各個第1部分41插入第1安裝孔18與第2安裝孔38。其後,藉由解除將驅動裝置30朝閥本體10側壓入的狀態,經壓縮的膜部22的外周部分221朝離開閥本體10的方向對驅動裝置30的殼體33施力,藉此形成將銷構件40被第1安裝孔18的內周面按壓的狀態。藉此,防止銷構件40自第1安裝孔18與第2安裝孔38脫離。另外,雖然在銷構件40被第1安裝孔18的內周面按壓的狀態後,膜部22的外周部分221復原,但在內側密封部16A與彈性體抵接部37B之間仍維持被壓縮的狀態。藉此,可適宜地確保內側密封部16A與彈性體抵接部37B之間的氣密性或液密性。如此般,可將驅動裝置30安裝於閥本體10。
另一方面,在所述安裝狀態下,藉由將銷構件40自第1安裝孔18與第2安裝孔38拔出,可將驅動裝置30自閥本體10卸下。此時,藉由將驅動裝置30朝閥本體10側壓入,緩和或解除銷構件40的各個第1部分41被第1安裝孔18的內周面按壓的狀態,從而可將銷構件40自第1安裝孔18與第2安裝孔38順暢地拔出。
以上說明的本實施方式的隔膜閥1藉由利用隔膜20的彈性、及跨插入閥本體10及驅動裝置30的銷構件40,可無需利用工具即可容易地將閥本體10與驅動裝置30予以連結。
另外,對隔膜20施加有關形狀以及尺寸條件的加工。藉此,可確保對驅動裝置30的動作的良好的靈敏度以及對流體壓力的良好的剛性,且與習知(圖14的隔膜)相比亦可提高耐久性。
詳細而言,在本實施方式的隔膜20中,於膜部22的內周部分222形成有環狀的槽223,所述槽223自軸向一側的內周部分222與外周部分221的邊界及與主閥體部21的邊界朝軸向另側凹陷,且遍及圓周方向的整個區域延伸,槽223的剖面形狀形成圓弧狀。藉此,由於內周部分222形成為薄壁而被賦予適度的柔軟性,而確保對驅動裝置30的動作的良好的靈敏度。另外,由於槽223的暴露於流體壓力的面為圓弧狀,可使流體壓力分散,其結果為可確保對流體壓力的良好的剛性。另外,由於朝向軸向另側的內周部分222的面及外周部分221的面呈同一平面,故可確保對於因流體壓力所致的內周部分222的變形的剛性,藉此可確保對流體壓力的良好的剛性。
進而,除了所述形狀外,內周部分222的內周緣222A與周壁211的外周面的包含軸向的中點的部分連接。另外,外周部分221的朝向軸向一側的面位於自朝軸向一側的主閥體部21的接觸面216起,朝軸向一側與另側僅離開外周部分221的厚度T1的3/20的距離的位置之間。進而,藉由規定有關厚度以及直徑的各種尺寸條件,可抑制使隔膜20開閉時的應力。藉此,可提高耐久性。
圖15A是表示藉由驅動裝置30使實施方式的隔膜20變
形的狀態的圖。圖15B是表示藉由驅動裝置使圖14所示的習知的隔膜100變形的狀態的圖。圖15A所示的隔膜20、與圖15B所示的隔膜100有關厚度以及直徑等的尺寸為相同。
在使圖15A所示的隔膜20沿打開方向僅行程0.5mm時,在本發明的發明者的分析中,圖15A的由符號A表示的部分的應力為0.5MPa,由符號B表示的部分的應力為0.1MPa,由符號C表示的部分的應力為0.45MPa。相對與此,若使圖15B所示的習知的隔膜100以相同的條件行程時,圖15B的由符號A’表示的部分的應力為1.62MPa,由符號B’表示的部分的應力為3.19MPa,由符號C’表示的部分的應力為1.60MPa。本實施方式的隔膜20藉由如此般抑制開閉時的應力,與習知相比可提高耐久性。
以上,對一個實施方式進行了說明,但所述一個實施方式是作為例子而舉出者,本發明並不限於實施方式。對於所述實施方式可進行各種變更。
20:隔膜
21:主閥體部
22:膜部
211:周壁
212:底壁
213:支撐部
214:開口
215:連結部
216:接觸面
221:(膜部的)外周部分
221A:內周緣
221B:外周緣
222:(膜部的)內周部分
222A:內周緣
222B:外周緣
223:槽
C1、C2:中點
D:(槽的)深度
D0:(主閥體部的)半徑
D1:(外周部分的自內周緣至外周緣的)徑向尺寸
D2:(內周部分的自內周緣至外周緣的)徑向尺寸
D3:(自內周部分的內周緣至外周部分的外周緣的)徑向尺寸
T0:(軸向的主閥體部的)厚度
T1:(軸向的外周部分的)厚度
T2:(軸向的內周部分的)最小厚度
W:槽的圓弧狀部分的兩緣間的距離即寬度
X1:中心軸線
Claims (1)
- 一種隔膜閥,包括:閥本體,所述閥本體具有內部形成有閥座的流體室,且於所述流體室形成有用於使所述閥座露出於外部的開口部;閥用隔膜,配置為可與所述閥座分離/抵接,具有主閥體部,以及自所述主閥體部的外周面朝徑向伸出圓環狀的膜部;驅動裝置,具有驅動部、以及殼體,所述驅動部具有與所述閥用隔膜的主閥體部連結的可進退移動的軸部,所述殼體以收納所述驅動部且覆蓋所述開口部的方式配置,且藉由利用所述軸部使所述閥用隔膜與所述閥座分離/抵接而切換所述閥座的連通及阻斷;以及銷構件,用於將所述驅動裝置安裝於所述閥本體;且於所述流體室的所述開口部的外周緣部形成有密封部,於所述密封部的外周側的部分形成有以圍繞所述開口部的方式突出的第1安裝壁部,於所述殼體的所述開口部側的端部形成有以圍繞所述軸部的方式突出且配置於所述第1安裝壁部的內周側的第2安裝壁部,於所述第1安裝壁部形成有供所述銷構件插入的第1安裝孔,於所述第2安裝壁部形成有供所述銷構件插入的第2安裝孔,藉由所述銷構件以騎跨的方式插入所述第1安裝孔與所述第2安裝孔,而將所述驅動裝置安裝於所述閥本體,於所述第2安裝壁部與所述密封部之間夾入所述膜部的外周 部分,在所述第2安裝壁部與所述密封部之間將所述外周部分朝所述閥本體側壓縮的狀態下,將所述銷構件以騎跨的方式插入所述第1安裝孔與所述第2安裝孔,藉由經壓縮的所述外周部分朝離開所述閥本體的方向對所述殼體施力,所述銷構件被所述第1安裝孔的內周面按壓,所述驅動部具有線圈架,所述軸部配置於所述線圈架的內周側;所述線圈架具有於所述殼體的所述開口部側突出的中繼筒部;所述中繼筒部與形成於所述殼體的所述開口部側的端部的所述第2安裝壁部側的相反側的部份相接,所述膜部的外周部份位於所述中繼筒部的軸向延長線上。
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |