流量控制阀的制作方法

文档序号:17337393发布日期:2019-04-05 22:41阅读:131来源:国知局
流量控制阀的制作方法

本发明涉及一种安装于制冷循环等而在制冷剂等流体的流量控制中使用的流量控制阀。



背景技术:

以往,作为这种流量控制阀,提出有将施加于阀芯的差压力消除的压力平衡型的流量控制阀。作为这样的压力平衡型的流量控制阀,例如已知一种流量控制阀,具备:圆筒形状的引导部,该引导部配设于阀主体(阀壳)内;阀芯,该阀芯可滑动地配设于所述引导部内并且对由阀座划定的阀口进行开闭;以及驱动致动器,该驱动致动器沿所述引导部的轴线方向对所述阀芯进行驱动,该流量控制阀使所述阀芯沿轴线方向移动而对所述阀口进行开闭,并且用均压通路将相对于所述阀芯的与所述阀口相反的一侧的背压室与该阀口导通,而形成该背压室的流体压力与阀口的流体压力的压力平衡(例如,参照下述专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2016-211600号公报

专利文献2:日本特开2001-241562号公报

专利文献3:日本特开2017-089864号公报

然而,在上述专利文献1、2所记载的以往技术中,存在如下要解决的课题。

即,在上述专利文献1所记载的以往技术中,通过沿轴向贯通阀芯的纵孔而构成将阀口与背压室连通的均压通路。因此,例如需要在较细的阀芯形成贯通孔,均压通路(贯通孔)的加工困难。另外,由于不能形成尖的顶端形状,因此不能采用例如实现等比例流量的顶端形状(例如,参照上述专利文献3),阀芯的顶端形状乃至流量特性受到制约。

另外,在上述专利文献2所记载的以往技术中,在阀主体中,在阀座的下方设置流出室并且设置与该流出室连通的纵向的导通孔,并且通过该流出室和导通孔而构成将阀口与背压室连通的均压通路。因此,虽然不产生如上述专利文献1所记载的以往技术的问题,但需要相对于阀主体在不同方向上形成多个孔(通路),仍然有均压通路的加工变得复杂这样的问题。



技术实现要素:

本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种流量控制阀,能够比较容易地形成将阀口与背压室连通的均压通路而不受阀芯的顶端形状的制约,且能够抑制加工成本、制造成本。

为了达成所述目的,本发明所涉及的流量控制阀的基本上的特征在于,具备:阀主体,该阀主体具备基体部件和外筒部件,该基体部件具有阀室、流入口及流出口,且在所述阀室与所述流出口之间设置有带有阀座的阀口,该外筒部件配置于所述基体部件的外侧;阀芯,该阀芯插通于所述基体部件且用于对所述阀口进行开闭;升降驱动装置,该升降驱动装置用于使所述阀芯沿阀口开闭方向移动;背压室,该背压室形成于所述阀芯的背面;以及均压通路,该均压通路将所述阀口与所述背压室连通,所述均压通路构成为包含贯通孔和连通空间,该贯通孔以向所述阀口开口的方式形成于所述基体部件,该连通空间形成于所述基体部件与所述外筒部件之间并且与所述贯通孔相连。

在优选的形态中,所述阀口具有由圆筒状部及与该圆筒状部相连的圆锥台状部构成的阀口部,所述贯通孔的一端侧向所述圆筒状部开口,所述贯通孔的另一端侧向所述连通空间开口。

在更优选的形态中,所述阀口是多级阀口,该多级阀口具有多个由圆筒状部及与该圆筒状部相连的圆锥台状部构成的阀口部,且各个所述阀口部的圆筒状部的口径随着远离所述阀室而依次增大,所述贯通孔的一端侧向构成所述阀口的多个圆筒状部中的最接近所述阀座的圆筒状部开口。

在其他优选的形态中,所述贯通孔由沿相对于升降方向垂直的方向形成的横孔构成。

在其他优选的形态中,所述连通空间设置于所述基体部件的外周的一部分或全部。

在其他优选的形态中,在所述基体部件固定有划分出所述阀室的引导部件,并且在该引导部件插通有所述阀芯,且在该引导部件与所述阀芯之间夹着密封部件。

在其他优选的形态中,所述贯通孔的开口面积与所述阀口的开口面积的比在0.004至0.25的范围内。

所述阀芯具有曲面部,所述阀芯具有曲面部,该曲面部被设计成:作为流量特性,能够得到等比例特性或者与等比例特性近似的特性。

发明效果

在本发明所涉及的流量控制阀中,阀口与背压室通过包含贯通孔和连通空间的均压通路连通,贯通孔以向阀口开口的方式直线状地形成于基体部件,连通空间形成于基体部件与外筒部件之间并且与所述贯通孔相连,因此,能够比较容易地形成将阀口与背压室连通的均压通路而不受阀芯的顶端形状的制约,且能够抑制加工成本、制造成本。

另外,阀口由多级阀口形成,并且所述贯通孔的一端侧向阀口的圆筒状部开口,阀口的圆筒状部是伴随压力变动、制冷剂剥离现象的旋涡、气蚀少的区域,因此能够有效抑制流体(制冷剂)通过时的噪音。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的流量控制阀(电动阀)的一实施方式的闭阀状态的纵剖视图。

图2是表示本发明所涉及的流量控制阀(电动阀)的一实施方式的开阀状态的纵剖视图。

图3是沿着图1的u-u向视线的剖视图。

图4是表示图1所示的电动阀的其他例(其一)的纵剖视图。

图5是表示图1所示的电动阀的其他例(其二)的纵剖视图。

图6是沿着图5的v-v向视线的剖视图。

图7是表示图1所示的电动阀的其他例(其三)的、沿着图5的v-v向视线的剖视图。

图8是表示图1所示的电动阀的其他例(其四)的,沿着图5的v-v向视线的剖视图。

符号说明

1流量控制阀(电动阀)

3均压通路

4连通空间

5外筒部件

6第一出入口(流入口)

7第二出入口(流出口)

8引导部件

9基体部件

9e贯通孔

9fd切割面

10阀主体

11a阀座

11b阀口

12阀室

15导向杆

15i内螺纹部

20背压室

21阀轴

21e外螺纹部

23阀保持件

24阀芯施力弹簧

25阀芯

25a阀芯部

26弹簧支承部件

27底板部

27a通孔

28滑动面间隙

29垫圈

30转子

35闭阀方向用可动止动件

36开阀方向用可动止动件

45壳体

50定子

55闭阀方向用固定止动件

56开阀方向用固定止动件

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1及图2是表示作为本发明所涉及的流量控制阀的电动阀的一实施方式的纵剖视图,图3是沿着图1的u-u向视线的剖视图。

此外,在本说明书中,为了避免说明变得繁琐,上下、左右、前后等的表示位置、方向的记述以便于按照附图进行说明的方式添加,并不限于指示实际的使用状态下的位置、方向。

另外,在各图中,为了容易理解发明且为了实现作图上的方便,形成于部件间的间隙、部件间的间隔距离等有与各构成部件的尺寸相比被描绘得更大或者更小的情况。

图示实施方式的流量控制阀1例如是在制冷循环等中为了对制冷剂流量进行调整而使用的电动阀,具备:阀主体10,该阀主体10呈上表面开口的有底圆筒状;壳体45,该壳体45的下端部通过焊接等而密封接合于该阀主体10(的外筒部件5)的上端面部外周侧;导向杆15,该导向杆15带有通过焊接等而固定于阀主体10(的外筒部件5)的上端面部内周侧的凸缘状圆板18;阀轴21,在该阀轴21的轴状部21a的外周形成的外螺纹部21e螺合于在该导向杆15的小径上部15b形成的内螺纹部15i;转子30,该转子30与该阀轴21连结固定为可一体转动;以及定子50,该定子50为了驱动该转子30旋转而外嵌于所述壳体45的外周。

在此,由转子30和定子50构成步进电动机,另外,由导向杆15的内螺纹部15i和阀轴21的外螺纹部21e构成螺纹进给机构,并且由所述步进电动机和螺纹进给机构构成用于使阀轴21边旋转边升降的升降驱动装置。

在本例中,所述阀主体10具有有底圆筒状的基体部件9和配置于该基体部件9的外侧的例如以金属为材料制作的外筒部件5。在基体部件9的上部开口嵌合固定(在图示例中,是由铆接部9a进行的铆接固定)有厚壁圆筒状的引导部件8,在基体部件9的内部划分出由圆筒状空腔构成的阀室12,该引导部件8在中央形成有供后述的阀芯25的躯干部25b插通的阀芯引导孔8a。另外,在基体部件9的底部9b(沿纵向)形成有带有阀座11a的阀口11b。

所述阀口11b的形状不应该限于图示例,但在本例中由如下的多级阀口形成(例如,也一并参照上述专利文献3):具有多级由圆筒状部(也称为直部)和与之相连的圆锥台状部构成的阀口部,并且口径(阀口部的圆筒状部的口径)随着远离所述阀室12而按照多个阶段(在图示例中为三个阶段)依次增大,该圆筒状部由沿着轴线o方向(升降方向)的圆筒面构成。

在所述基体部件9的阀室12的一侧,通过钎焊等而接合有由管接头构成的第一出入口6,在基体部件9的底部9b(的阀口11b的下侧),通过钎焊等而接合有由管接头构成的第二出入口7。

另一方面,外筒部件5形成为与基体部件9的圆筒部9c相比径稍大。所述基体部件9的底部9b的下半部被设置得径稍大,在设置于该大径部分的外周的凸缘状部9d,通过对接焊接等而接合外筒部件5的下端部,从而该外筒部件5稍微空开间隙(圆筒状的间隙)地固定配置于基体部件9的外周(即,阀室12的外周)。另外,在外筒部件5的上部插入有导向杆15的下部。

另外,在本例中设置有贯通孔9e,该贯通孔9e由沿横向(相对于轴线o方向垂直的方向)直线状地将所述基体部件9的底部9b的上半部贯通的横孔构成。该贯通孔9e的内端侧向构成所述阀口11b的圆筒状部(尤其是,其中最接近阀座11a的圆筒状部(即,阀座11a的正下方的圆筒状部))开口,该贯通孔9e的外端侧向由形成于所述基体部件9与外筒部件5之间的间隙构成的连通空间4开口。

所述贯通孔9e的大小、截面形状等不应该限于图示例,例如,若阀口11b的最小直径φd与贯通孔9e的直径φd的关系为d2/d2=0.004~0.25,即,贯通孔9e的截面面积(开口面积)与阀口11b的截面面积(开口面积)的比在0.004至0.25的范围内,则有抑制贯通孔9e的尺寸而容易将该贯通孔9e设定于阀座11a的附近(正下方)的优点。

所述阀轴21具有:上部小径部21b,该上部小径部21b外嵌有所述转子30的连结体32;轴状部21a,该轴状部21a具有与导向杆15的内螺纹部15i螺合的外螺纹部21e;以及比该轴状部21a(外螺纹部21e)更靠近下侧的带有凸缘状部21d和铆接部21f的下部连结部21c。在该阀轴21的下端部保持有带有顶部23b的圆筒状的阀保持件23,该阀保持件23的顶孔部分连结固定于阀轴21的铆接部21f且该阀保持件23滑动自如地嵌插于导向杆15的大径圆筒状躯干部15a,在该阀保持件23的圆筒部23a的下部,以沿上下方向(升降方向)滑动自如的方式插入有阀芯25的上部。

阀芯25在本例中例如以金属为材料并由沿着上下方向(轴线o方向)配置的带台阶的轴状的实心部件制作,具有:阀芯部25a,该阀芯部25a的下部插入具有倒圆锥台面部的阀座11a(阀口11b)内并落座;圆柱状的躯干部25b,该躯干部25b与该阀芯部25a的上部相连;小径上部25c,该小径上部25c与躯干部25b的上部相连;以及防脱套筒25d,该防脱套筒25d通过压入/焊接等而外嵌固定于该小径上部25c的上部,呈厚壁且外周凹陷的形状。所述小径上部25c(稍微空开间隙地)插通于底板部27的通孔27a,该底板部27固定于所述阀保持件23的下端部,并且,所述躯干部25b(的上部)滑动自如地插通于引导部件8的阀芯引导孔8a,该引导部件8固定于所述基体部件9。此外,在本例中,在阀芯25的躯干部25b与引导部件8的阀芯引导孔8a之间(具体而言,设置于阀芯引导孔8a的环状槽),安装有作为密封部件的o型圈8b,并且在该o型圈8b的内侧安装有由特氟隆(注册商标)等构成的环状的密封件(也称为盖密封件)8c,以降低阀芯25相对于引导部件8(的阀芯引导孔8a)的滑动阻力。

所述阀芯25的顶端形状(即,阀芯部25a的形状)不应该限于图示例,但该阀芯25由实心部件制作,因此例如能够设为如下形状:具有落座于所述阀座11a的落座面部、和与该落座面部的下侧相连的曲面部,该曲面部被设计成:作为流量特性,能够得到等比例特性或者与等比例特性近似的特性。作为这样的根据升起量来使流经阀口11b的流体的流量变化的曲面部,能够以椭球面部、或者曲率或控制角随着靠近顶端而连续地或阶段性地增大的多级的圆锥锥面部等构成(例如,也一并参照上述专利文献3)。

在阀保持件23的下端部,以在之间夹着由薄壁的环状圆板构成的垫圈29的方式将所述阀芯25(的防脱套筒25d)防脱卡定,并且,通过铆接/焊接等而保持固定有底板部27,该底板部27由设置有所述通孔27a的厚壁板构成。

另一方面,在阀芯25的上表面,载置有截面外形为帽子形的弹簧支承部件26,在该弹簧支承部件26的凸缘状部26a与阀保持件23的顶部23b之间,压缩安装有阀芯按压兼缓冲用的由圆筒状的压缩螺旋弹簧构成的阀芯施力弹簧24,阀芯25通过阀芯施力弹簧24(的作用力)而始终被向下(闭阀方向)施力。

另外,阀保持件23的内侧与外侧(即,基体部件9与外筒部件5之间的连通空间4)经由导向杆15的大径圆筒状躯干部15a与阀保持件23的圆筒部23a的滑动面间隙28等而始终连通,并且,阀口11b与形成于阀芯25的上侧(背面)的背压室20通过由形成于所述基体部件9的连通孔9e、所述连通空间4、所述滑动面间隙28等构成的均压通路3而始终连通。

上述的阀轴21、阀保持件23、以可沿上下方向(升降方向)相对移动且可相对旋转的方式保持于阀轴21及阀保持件23的阀芯25、以及阀芯施力弹簧24在阀芯25从阀座11a分离的状态(开阀状态)下实质上一体地边旋转边升降。

另外,为了设定转子30及阀轴21的原点位置,在导向杆15的小径上部15b的上表面,向上突出设置有具有规定的宽度、高度、深度且截面矩形的闭阀方向用固定止动件55,在导向杆15的大径圆筒状躯干部15a的上部,向下突出设置有具有规定的宽度、高度、深度的截面矩形的开阀方向用固定止动件56。

在阀轴21的外螺纹部21e的上端部,螺合有闭阀方向用可动止动件35,且该闭阀方向用可动止动件35防脱卡定于转子30的圆板状顶部。该闭阀方向用可动止动件35由螺母部35a和止动部35s构成,该螺母部35a与外螺纹部21e螺合,俯视外形为六边形且其一边呈圆弧状,该止动部35s从该螺母部35a向下突出设置,具有规定的宽度、高度、深度且截面呈矩形。

另外,在阀轴21的外螺纹部21e的下端部,螺合有与所述开阀方向用固定止动件56抵接卡定的开阀方向用可动止动件36,且该开阀方向用可动止动件36防脱卡定于所述阀保持件23的顶部23b。该开阀方向用可动止动件36由螺母部36a和止动部36s构成,该螺母部36a与外螺纹部21e螺合,该止动部36s从该螺母部36a向上突出设置,具有规定的宽度、高度、深度且截面呈矩形。

所述转子30由带顶的圆筒状的磁体31和与该顶部一体结合的连结体32构成,连结体32外嵌于阀轴21的上部小径部21b,并且,载置于所述闭阀方向用可动止动件35上并焊接固定于所述上部小径部21b。

在此,在所述转子30的顶部的下表面侧设置有凹部33,该凹部33在两端部具备在俯视下形成为d字状的d切割部,所述闭阀方向用可动止动件35的螺母部35a的呈圆弧状的一边以抵接的状态嵌入形成于该凹部33的d切割部以外的呈圆弧状的部分,所述螺母部35a的其他两边以抵接的状态嵌入d切割部,由此,转子30、闭阀方向用可动止动件35及阀轴21一体地边旋转边升降。

另一方面,在所述壳体45的外周,外嵌有由磁轭51、线圈架52、线圈53、树脂模制体54等构成的定子50。该定子50通过设置于其底部的定位固定件(省略图示)而相对于阀主体10被定位固定于规定的位置。

由此,当转子30旋转时,阀轴21与之一体地旋转,此时,通过所述螺纹进给机构,阀保持件23与阀轴21一起伴随阀芯25升降,并由此调整制冷剂的通过流量。

详细而言,从闭阀方向用可动止动件35抵接卡定于闭阀方向用固定止动件55而转子30及阀轴21位于最下降位置,且阀芯25(的阀芯部25a)通过阀芯施力弹簧24(的作用力)而落座于阀座11a,从而阀口11b被关闭的状态(图1所示的闭阀状态)开始,当对定子50供给呈开阀方向用驱动图案的脉冲时,转子30及阀轴21旋转,通过由内螺纹部15i和外螺纹部21e构成的螺纹进给机构,转子30、阀轴21、阀保持件23及开阀方向用可动止动件36边旋转边上升。伴随于此,在相对于阀芯25的按压力变弱的同时阀芯施力弹簧24伸展而回到初始的设置状态,其后,阀芯25(的阀芯部25a)从阀座11a分离而打开阀口11b(图2所示的开阀状态)。在该情况下,根据向定子50供给的供给脉冲数来确定阀芯25的升起量(阀开度=流量),当继续进行所述脉冲供给时,最终开阀方向用可动止动件36抵接卡定于开阀方向用固定止动件56,由此,转子30、阀轴21及阀保持件23的旋转及上升被强制停止。

在本实施方式的流量控制阀(电动阀)1中,流体(制冷剂)沿两个方向(从第一出入口6朝向第二出入口7的方向(横→下)和从第二出入口7朝向第一出入口6的方向(下→横)这两个方向)流动,但是由于阀芯25的上下即阀口11b与阀芯25的上侧的背压室20经由所述均压通路3(横孔9e、连通空间4、滑动面间隙28等)而始终连通,因此例如在将第一出入口6作为流入口(高压侧)并将第二出入口7作为流出口(低压侧)的横→下流动的情况下,作用于阀芯25的下押力(向闭阀方向作用的力)与上推力(向开阀方向作用的力)平衡(消除差压)。

如上所述,在本实施方式的流量控制阀(电动阀)1中,阀口11b与背压室20通过包含贯通孔9e和连通空间4的均压通路3而连通,该贯通孔9e以向阀口11b开口的方式直线状(换言之,沿一个方向)地形成于基体部件9,该连通空间4形成于基体部件9与外筒部件5之间并且与所述贯通孔9e相连,因此能够比较容易地形成将阀口11b与背压室20连通的均压通路3而不受阀芯25的顶端形状的制约,并且能够抑制加工成本、制造成本。

另外,阀口11b由多级阀口形成,并且所述贯通孔9e的一端侧向阀口11b的圆筒状部开口,阀口11b的圆筒状部是伴随压力变动、制冷剂剥离现象的旋涡、气蚀少的区域,因此能够有效抑制流体(制冷剂)通过时的噪音。此外,在将贯通孔9e与具有一个由圆筒状部和与圆筒状部相连的圆锥台状部构成的阀口部的阀口连接的情况下,也能够通过在圆筒状部形成贯通孔9e的一端侧来降低噪音。另外,圆锥台状部不限于圆锥台状,也可以是包含轴线的截面的形状具有曲线的形状。

在上述实施方式中,阀芯25的躯干部25b与引导部件8的阀芯引导孔8a之间的o型圈8b、密封件8c安装在设置于阀芯引导孔8a的环状槽,但例如图4所示,也可以将所述o型圈8b、密封件8c安装在设置于阀芯25的躯干部25b的外周的环状槽。在该情况下,在作为密封部件的o型圈8b的外侧安装环状的密封件8c。

另外,在上述实施方式中,将基体部件9(阀室12)的外周的整体设为构成均压通路3的连通空间(圆筒状的间隙)4,但也可以将基体部件9(阀室12)的外周的一部分设为所述连通空间4。例如,如图5、6所示,也可以在基体部件9的外周的规定位置(在图示例中为与第一出入口6相反的一侧)形成d切割面9f,并将形成于d切割面9f与外筒部件5之间的间隙设为所述连通空间4。另外,如图7所示,也可以将基体部件9的外周形成为(在轴线o方向上观察)多边形状,并将形成于基体部件9的外周与外筒部件5的内周(圆筒面)之间的间隙设为所述连通空间4。另外,如图8所示,也可以将外筒部件5的内周(内壁)形成为(在轴线o方向上观察)多边形状,并将形成于基体部件9的外周(圆筒面)与外筒部件5的内周之间的间隙设为所述连通空间4。

另外,无需多言,除了如上述的实施方式所说明的使用具有定子及转子的步进电动机等来使阀轴升降(移动)而任意并细微地调整升起量(阀开度)的电动式的流量控制阀之外,本发明例如还能够被采用于使用螺线管等来使阀芯升降的电磁式的流量控制(切换)阀。

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