本发明涉及阀座以及阀结构。
背景技术：
对输送流体进行输送的泵装置已知有电磁泵装置、定量泵装置、旋转容积型泵装置等各种泵装置。其中，例如作为定量泵装置的往复运动泵采用球阀作为吸入阀门和吐出阀门，该往复运动泵通过隔膜等往复运动部件的往复运动经由吸入阀门将输送流体导入泵室内，并经由吐出阀门从泵室吐出输送流体。已知，当向泵室内输送流体而产生的气体和与输送流体一同吸入的空气等气体滞留在阀的下部时，该球阀成为气体闭锁状态。
为了防止这种气体闭锁，提出了具备自动排气机构的往复运动泵(参照下述专利文献1)。在该往复运动泵中，使紧跟吐出阀门之后的通路分岔成水平延伸到吐出口为止的吐出液体通路和一直向上延伸的排气通路。而且，在排气通路上配置了排气阀门，由一个球阀和配置在该球阀上下的阀座构成排气阀门。
该排气阀门构成为故意使阀球与其上方的阀座的密封性很差的不完全密封。因此，当吸入冲程时通过阀球和下侧的阀座，与通常的球型截流阀门同样地，能防止从外部漏进液或气体。相反地，在吐出冲程时，少量混入液体中的气体通过阀球和上侧的阀座之间的不完全密封被高效地排出到外部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-203380号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术问题
然而，在上述专利文献1公开的现有技术的往复运动泵中，阀球与上侧的阀座构成不完全密封。因此，虽然从防止气体闭锁的观点出发是优选的方式，但是从阀球的密封性的观点出发，真的很难说这是优选的方式。
本发明鉴于上述事项而提出，其目的在于提供一种维持阀球的密封性的同时能够防止气体闭锁的发生的阀座以及阀结构。
解决技术问题的方法
本发明所涉及的阀座，其配置在阀球的下方，其特征在于，由中央具有孔部的环状部件形成，该孔部成为输送流体流通的流路，该阀座被设置成所述孔部的中心轴朝向上下方向，并且具有与所述孔部的上端连接的落座面以及与所述孔部的下端连接的下端面，所述落座面适应所述阀球的外形并且所述阀球落座于其上，所述孔部形成为从所述中心轴到所述孔部的内周面为止的水平距离在所述孔部的内周面的整周范围上不恒定的规定形状。
在本发明的一实施方式中，所述规定形状是在所述孔部的内周面的整周范围上的所述水平距离的最大值和最小值的差相比于所述最大值为10％以上30％以下的形状。
本发明的其他实施方式中，所述规定形状以水平剖面观察时是部分变形的圆形状、椭圆形状、水滴形状、小鼓形状、偏心圆形状、重叠圆形状、十字形状、方形状以及三角形状中的任一种。
本发明所涉及的阀结构具备：阀球，配置在该阀球的下方的阀座，以及支撑该阀座的阀座支座，其特征在于，所述阀座由中央具有孔部的环状部件形成，该孔部成为输送流体通流的阀座流路，该阀座被设置成所述孔部的中心轴朝向上下方向，并具有与所述孔部的上端连接的落座面以及与所述孔部的下端连接的下端面，所述落座面适应所述阀球的外形并且所述阀球落座于其上，所述阀座支座具有与所述阀座流路连通的支座流路，所述孔部形成为从所述中心轴到所述孔部的内周面为止的水平距离在所述孔部的内周面的整周范围上不恒定的规定形状，所述支座流路具有从支座流路内周面朝向所述中心轴突出并且沿着该中心轴延伸的多个突条。
在本发明的一实施方式中，所述规定形状是在所述孔部的内周面的整周范围上的所述水平距离的最大值和最小值的差相比于所述最大值为10％以上30％以下的形状。
在本发明的其他实施方式中，所述规定形状以水平剖面观察时为部分变形圆形状、椭圆形状、水滴形状、小鼓形状、偏心圆形状、重叠圆形状、十字形状、方形状以及三角形状中的任一种。
在本发明的另一实施方式中，上下地配置两个所述阀球，在各阀球的下方分别配置所述阀座，所述阀座支座支撑下方的阀座的下端面。
发明的效果
根据本发明，维持阀球的密封性的同时能够防止气体闭锁的发生。
附图说明
图1是示出采用了本发明的一实施方式所涉及的阀座以及阀结构的往复运动泵的主要部分的剖视图。
图2是示出该往复运动泵的阀座的立体图。
图3是示出该阀座的俯视图。
图4是沿图3的a-a’线的剖视图。
图5是沿图3的b-b’线的剖视图。
图6是示出该往复运动泵的阀座支座的俯视图。
图7是沿图6的c-c’线的剖视图。
图8是示出该阀座的变形例的俯视图。
图9是示出该阀座的变形例的俯视图。
图10是示出该阀座的变形例的俯视图。
图11是示出该阀座的变形例的俯视图。
图12是示出该阀座的变形例的俯视图。
图13是示出该阀座的变形例的俯视图。
图14是示出该阀座的变形例的俯视图。
图15是示出该阀座的变形例的俯视图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式所涉及的阀座以及阀结构。但是，以下的实施方式并不对各权利要求所涉及的发明进行限定，另外，并非实施方式中说明的特征的全部组合均是发明的解決方案所必须的。需要说明的是，虽然在以下的实施方式示例了将本发明所涉及的阀结构应用于吸入阀以及吐出阀而构成定量泵的情况，并且包含本发明所涉及的阀座作为泵的构成部件，但是本发明并不限于泵装置。
图1是示出采用了本发明的一实施方式所涉及的阀座50以及阀结构的往复运动泵的主要部分的剖视图。另外，图2是示出该往复运动泵的阀座50的立体图，图3是示出阀座50的俯视图。另外，图4是沿图3的a-a’线的剖视图，图5是沿图3的b-b’线的剖视图。进一步，图6是示出该往复运动泵的阀座支座40的俯视图，图7是沿图6的c-c’线的剖视图。
如图1所示，具备本发明的一实施方式所涉及的阀座50以及阀结构的定量泵1，例如具有棒状的驱动轴2。驱动轴2被未图示的泵本体的电机驱动力或电磁力等沿着图中箭头所示的方向往复驱动。挠性的隔膜4通过插入螺栓3被安装在驱动轴2的前端。
隔膜4与泵头5之间形成泵室6。包含液体以及气体的输送流体被导入或排出泵室6。该隔膜4的周缘部垫着有助于隔膜4的密封的缓冲材料7a以及垫片7b被夹持在泵头5与托架7之间。泵头5上形成有与泵室6的下方连通的吸入口5a和与泵室6的上方连通的吐出口5b。需要说明的是，在泵室6的上方设置有与吐出口5b相连的排气通路90。
另外，在泵头5上形成有配置在吸入口5a的下方的输送流体的吸入侧的连接口8和配置在吐出口5b的上方的吐出侧的连接口9。该连接口8、9分别通过吸入口5a以及吐出口5b与泵室6连通。连接转接头20a、20b分别隔着吸入阀10a以及吐出阀10b连接于各连接口8、9。
另外，该连接转接头20a、20b分别与接头29a和接头29b连接，该接头29a将输送流体的吸入侧流路29a连接于连接转接头20a，该接头29b将输送流体的吐出侧流路29b连接于连接转接头20b。由此，通过接头29a、连接转接头20a、吸入阀10a以及连接口8上的吸入口5a连接吸入侧流路29a以及泵室6。另外，通过接头29b、连接转接头20b、吐出阀10b以及连接口9下的吐出口5b连接吐出侧流路29b以及泵室6。
吸入阀10a以及吐出阀10b具有：例如形成为圆筒状的且能够在上下进行组合的壳体30a、30b，和内置于该壳体30a、30b内的两个阀球31a、31b。另外，吸入以及吐出阀10a、10b在各壳体30a、30b的内部，并且具有配置形成于各阀球31a、31b的上方的阀导向器32a、32b和配置于阀球31a、31b的下方且安装在壳体30a、30b中的阀座50。因此，本实施方式的吸入以及吐出阀10a、10b由分别在上下两段配置这些各部件的两段式球阀形成。另外，吸入阀10a以及吐出阀10b具备分别支撑下方的阀座50并且被安装在壳体30b的下端侧的阀座支座40。
阀球31a、31b能够使用比重比输送流体大的，例如由陶瓷或金属制成的阀球。另外，阀导向器32a、32b能够由钛或pvc等材料形成。进一步，阀座50能够由橡胶系材料等形成。
如图2～图5所示，阀座50由中央具有孔部54a并且外径从上端到下端依次增大的环状部件形成。阀座50具备：圆形平面状的上端面51，适应阀球31a、31b的外形并且形成为供阀球31a、31b落座的锥状或圆锥状的落座面52，与上端面51同为圆形平面状的下端面53。
另外，阀座50的孔部54a连接落座面52和下端面53，并且在内部形成输送流体流通的阀座流路54。需要说明的是，如图4以及图5所示，在阀座流路54与下端面53之间，形成有输送流体中的气体会滞留的气体滞留部53a。阀座流路54例如形成为这样的规定形状：从与下端面53垂直的中心轴p到除落座面52以及下端面53以外的阀座流路内周面55为止的水平距离l，在阀座流路54的阀座流路内周面55的整周(360°范围)范围上不恒定。
需要说明的是，如图3所示，阀座流路54的规定形状优选形成为：在阀座流路54的阀座流路内周面55的整周上，从中心轴p开始的水平距离l的最大值lmax与最小值lmin的差相比于最大值lmax例如为10％以上30％以下，优选为15％以上20％以下。图2～图5中示出的阀座流路54具体地形成为以水平剖面观察时为椭圆形状。
此处，一般的阀座的落座面以及阀座流路一起形成同心圆的形状。因此，如果在气体滞留于阀座的下方或者气体滞留部处的状态下运转泵装置，则在阀球的下方遍及阀座流路的内周面的整周气体会扩散成环状并会抬升阀球。
在这种情况下，抬升阀球的力沿整周分散，其结果是，当混入输送流体中的气体的量多时，泵装置输送流体的压缩力不足，常常会形成气体闭锁状态。
与此相反，本实施方式的阀座50，阀球31a、31b与落座面52形成完全密封，另一方面，如上所述阀座流路54形成为在阀座流路内周面55的整周范围上的直径不恒定的形状。因此，滞留于阀座50的下方的输送流体中的气体聚集在气体滞留部53a，并且该气体从气体滞留部53a上升经过阀座流路54时，相比于上述水平距离l为最小值的阀座流路内周面55一侧，气体更朝向l为最大值的阀座流路内周面55一侧集中并上升。
由此，即使定量泵1的输送流体的压缩力小，通过在局部位置处穿过阀座流路54的气体，也能够充分地抬升落座并紧贴阀座50的落座面52的阀球31a、31b，因此能够朝向阀导向器32a、32b的方向排出该气体。因此，根据本实施方式的阀座50，维持阀球31a、31b的密封性的同时能够有效地防止气体闭锁的发生。
此处，关于阀座流路54的规定形状，说明采用从中心轴p开始的水平距离l的最大值lmax和最小值lmin的差相比于最大值lmax为10％以上30％以下的理由。即，在水平距离l的最大值lmax和最小值lmin的差较大的情况下，为了确保阀座50和阀球31a、31b的密封性必须将最小值lmin设定为较小，在这种情况下，其结果是阀座流路54的面积变小。而且，当流路面积变小时，输送流体流经阀座流路54内时阻抗变大，因此从泵的性能的观点来看不优选。
另一方面，在水平距离l的最大值lmax和最小值lmin的差较小的情况下，如上所述在阀球31a、31b的下方，朝向水平距离l为最大值lmax的阀座流路内周面55一侧集中气体的效果降低，在这种情况下，其结果是防止气体闭锁产生的效果降低，因此不优选。因此，考虑对泵性能的影响的同时追求提高防止气体闭锁产生的效果，本发明人的潜心努力进行的实验的结果是，推导出上述这种差相比于最大值lmax为“10％以上30％以下”，优选为“15％以上20％以下”。
需要说明的是，如图6以及图7所示，阀座支座40对在吸入阀10a以及吐出阀10b中被配置在最下方的阀座50的下端面53进行支撑，形成为具备圆筒状的外观，并且具有嵌于壳体30b的下方的凹状的嵌合部41。该嵌合部41的底面构成支撑面42，该支撑面42通过面接触支撑阀座50的下端面53。
阀座支座40使支持面42与下端面43连接并且输送流体流经其内部，阀座支座40具有与阀座50的阀座流路54连通的支座流路44。该支座流路44具有与阀座50的中心轴p相同的中心轴p。支座流路44具有从支座流路内周面45朝向该中心轴p突出并且沿着该中心轴p延伸的多个突条46。
在这样构成的阀座支座40中，从阀座支座40的下方被输送的输送流体中的气体在上升经过支座流路44时，不会遍及支座流路内周面45的整周扩散成环状，而是向各突条46之间的部位集中并上升。而且，在支座流路内周面45的各突条46之间在局部位置处集中的气体形成多个流并进入阀座50的气体滞留部53a，并且上升经过阀座流路54内。
这样，在阀座支座40的支座流路44内，通过突条46预先确保滞留在阀座50的气体滞留部53a处的气体的流向。由此，增强单独使用阀座50的效果，气体遍及阀座流路54的阀座流路内周面55的整周扩散成环状，其结果是能够期待更加可靠地防止抬升阀球31a、31b的力分散。这样，如果使用具有形成有突条46的支座流路内周面45的阀座支座40，能够进一步提高本实施方式的阀座50的作用效果。
图8～图15是示出上述的阀座50的变形例的俯视图。虽然上述的阀座50具备以水平剖面观察时为椭圆形状的阀座流路54，但是阀座50也可以具备以水平剖面观察时为如下的形状的阀座流路54。即，阀座流路54可以形成为，以水平剖面观察时，是分别在图8中示出的水滴形状、在图9中示出的缺口形状(部分变形的圆形状)以及在图10中示出的小鼓形状中的任一形状。
另外，阀座50的阀座流路54可以形成为，以水平剖面观察时，是分别在图11中示出的偏心形状(偏心圆形状)、在图12中示出的眼镜形状(重叠的圆形状)、在图13中示出的十字形状、在图14中示出所示的方形状(矩形状)、以及在图15中示出的三角形状中的任一形状。
由于上述任一形状均为阀座流路54在阀座流路内周面55的整周范围上的直径不恒定，因此相比于水平距离l为最小值的阀座流路内周面55一侧，气体更加朝向水平距离l为最大值的阀座流路内周面55一侧集中并上升，因此如上所述维持阀球31a、31b的密封性的同时能够有效地防止气体闭锁的产生。
以上，虽然已经说明了本发明的实施例，但这些实施例只是以示例的方式呈现，并不意图限制发明的范围。本发明新颖的实施方式能够以其它多种形式实现，在不偏离本发明的宗旨的范围内，能够进行各种省略、替换和变形。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和宗旨内，同时包含在权利要求的范围中记载的发明及其等同的范围内。
例如，在上述的实施方式中，阀座50的阀座流路54的形状以水平剖面观察时是椭圆形状等，但是除此之外，只要是从中心轴p到除落座面52以及下端面53以外的阀座流路内周面55为止的水平距离l在阀座流路54的阀座流路内周面55的整周范围上的直径不恒定的形状即可，能够采用各种形式。
附图标记说明
1定量泵
2驱动轴
4隔膜
5泵头
5a吸入口
5b吐出口
6泵室
8、9连接口
10a吸入阀
10b吐出阀
20a、20b连接转接头
29a、29b接头
30a、30b壳体
31a、31b阀球
32a、32b阀导向器
40阀座支座
41嵌合部
42支持面
43下端面
44支座流路
45支座流路内周面
46突条
50阀座
51上端面
52落座面
53下端面
54阀座流路
55阀座流路内周面