旋转式阀装置的制造方法_3

文档序号:9438478阅读:来源:国知局
示各部件的相对的位置关系,不表示绝对的位置关系。
[0099]第一实施方式的二通阀(各图中,以符号I表示)例如是配设于流体的流动方向发生变化的回路且用于允许或者限制流体的流动等的二通阀。
[0100]如图1?图3所示,本实施方式的二通阀I具有阀主体10、阀座部20、阀部件30、密封圈38、旋转轴部40、旋转驱动部50以及螺旋弹簧63。
[0101]阀主体10例如以不锈钢、铝合金等为材料而构成,具有大致圆筒形状的第一部分11、和堵塞第一部分11的图中上方的一端部而固定地安装于该第一部分11的大致圆板状的第二部分12。
[0102]在第二部分12的中央部,形成有贯通该第二部分12的俯视呈圆形的圆形贯通孔13。该圆形贯通孔13设为其轴L与后述的阀座部20的阀座面22a正交。
[0103]在圆形贯通孔13中的图中上方的轴承插入部14,插入将后述的旋转轴部40支承为能够旋转的轴承部16,而该轴承部16固定地设于第二部分12。
[0104]并且,在圆形贯通孔13中的图中下方的阀部件支承部15,沿轴L方向并列地设有小径孔部15a和大径孔部15b,其中,小径孔部15a将后述的阀部件30的圆柱部31中的小径圆柱部分31a嵌合为能够旋转,大径孔部15b将该圆柱部31中的大径圆柱部分31b嵌合为能够旋转、并且直径比小径孔部15a的直径大。并且,在小径孔部15a的内周面15al与大径孔部15b的内周面15bl之间,设有与上述内周面15al以及内周面15bl正交(包括大致正交)的支承部台阶面15c。
[0105]利用第一部分11的内侧空间Ila以及与其连通的第二部分12的圆形贯通孔13的阀部件支承部15内的空间,在阀主体10内侧形成有空间Q。第一部分11与第二部分12之间由密封圈66密封,轴承部16与第二部分12之间由密封圈67密封。
[0106]阀座部20具有:以堵塞阀主体10的第一部分11的图中下方的另一端部的方式与该第一部分11 一体地设置的阀座部主体21 ;以及固定地重叠于阀座部主体21的朝向阀主体10内的空间Q侧的平面上的薄板部件22。
[0107]并且,阀座部20设有作为以贯通阀座部主体21以及薄板部件22的方式设置的两个阀口的第一阀口 Pl及第二阀口 P2。在本实施方式中,在从与阀座面22a正交的方向俯视情况下,第一阀口 Pl及第二阀口 P2配置在以轴L为中心的圆周上。
[0108]阀座部20的薄板部件22例如以不锈钢等为材料而构成,具备面向阀主体10内的空间Q的平面状的阀座面22a。该阀座面22a以与阀主体10的第二部分12隔开间隔地对置配置。
[0109]阀部件30—体地具有:圆柱部31 ;以及设于圆柱部31的图中下方的端部(S卩,圆柱部31的一端)的阀芯部33。阀部件30容纳于阀主体10内的空间Q。
[0110]圆柱部31 —体地具有:小径圆柱部分31a ;以及与小径圆柱部分31a同轴连接且直径比该小径圆柱部分31a的直径大的大径圆柱部分31b。并且,在小径圆柱部分31a的外周面31al与大径圆柱部分31b的外周面31bl之间,设有与上述外周面31al以及外周面31bl正交(包括大致正交)的圆柱部台阶面31c。小径圆柱部分31a形成为外径比上述的阀主体10的阀部件支承部15的小径孔部15a的内径稍小。并且,大径圆柱部分31b形成为外径比上述的阀主体10的阀部件支承部15的大径孔部15b的内径稍小。圆柱部31以其轴与圆形贯通孔13的轴L重叠的方式嵌合于阀部件支承部15。由此,圆柱部31 (即阀部件30)由该阀部件支承部15支承为能够绕轴心旋转。圆柱部31相当于轴部的一个例子。另外,小径圆柱部分31a、大径圆柱部分31b以及圆柱部台阶面31c分别相当于小径轴部分、大径轴部分以及轴部台阶面的一个例子。
[0111]在由圆柱部31的小径圆柱部分31a的外周面31al、圆柱部31的圆柱部台阶面31c、阀部件支承部15的大径孔部15b的内周面15bl、以及阀部件支承部15的支承部台阶面15c围起的密封空间R,配设有密封圈38。
[0112]密封圈38例如由丁腈橡胶、硅酮橡胶等比较软质的弹性材料构成。密封圈38在未从外部施加力的状态(未弹性变形的状态)下形成为圆环状(环状)。密封圈38的内径形成为比圆柱部31的小径圆柱部分31a的外径小,密封圈38的外径形成为比阀部件支承部15的大径孔部15b的内径大。由此,密封圈38若容纳于上述密封空间R则在径向上被挤压,而能够旋转地对圆柱部31的小径圆柱部分31a的外周面31al与阀部件支承部15的大径孔部15b的内周面15bl之间进行密封。对密封圈38的圆柱部台阶面31c侧的位置(即,密封部件的另外一部分的面)施加有阀室B内的流体压力,并且对密封圈38的支承部台阶面15c侧的位置(即,密封部件的一部分的面)施加有背压室H内的流体压力。密封圈38相当于密封部件的一个例子。
[0113]并且,圆柱部31的长度与圆形贯通孔13的阀部件支承部15的长度相同或者比其稍短,小径圆柱部分31a的整体以及大径圆柱部分31b的一部分配置在该阀部件支承部15内。由此,在圆柱部31的图中上方的上端面31d(S卩,小径圆柱部分31a的一端面)侧形成密闭的空间(以下,称作“背压室H”)。也就是说,阀部件30配设为,在其上端面31d侧,且在与阀主体10的第二部分12之间形成以密封空间Q的一部分的方式划分出的背压室H。并且,通过在空间Q内配设阀部件30,来将该空间Q的另外一部分亦即阀主体10的第一部分11的内侧空间Ila作为阀室B而与背压室H划分。在该第一部分11的内侧空间Ila容纳后述的阀芯部33。换言之,通过由阀部件30划分空间Q,而阀主体10具有形成于圆柱部31的一端侧且容纳阀芯部33的阀室B和形成于圆柱部31的另一端侧的背压室H。
[0114]另外,圆柱部31在上端面31d开口设有供后述的旋转轴部40的一端部41安装的旋转轴部安装孔32。该旋转轴部安装孔32的小径部32a和直径比小径部的直径大的大径部32b在上下方向上相连形成。小径部32a的直径比旋转轴部40的一端部41的外径稍大。大径部32b的直径比螺旋弹簧63的外径稍大。
[0115]阀芯部33形成为沿圆柱部31的径向突出的裙形状,并且在从轴L方向观察的俯视情况下形成为大致扇形状。在本实施方式中,阀芯部33与圆柱部31的一端一体地相连地设置。当然,除这样的结构以外,阀芯部33也可以与圆柱部31相独立形成,并且经由连接部件等与圆柱部31的一端相连地设置。阀芯部33配置在阀主体10的阀室B(内侧空间Ila)内。阀芯部33的下端面33a形成为平面状,能够滑动旋转地紧密重叠于阀座部20的阀座面22a。在阀芯部33的下端面33a设有向该阀芯部33内侧扩展的密闭凹部34。
[0116]密闭凹部34形成为沿阀芯部33的外形而挖空阀芯部33的内侧的形状,在从轴L方向观察的俯视情况下形成为大致扇形状。密闭凹部34通过与阀座面22a重叠,而在与该阀座面22a之间形成密闭空间G。由阀芯部33覆盖第一阀口 Pl或者第二阀口 P2而在密闭空间G内露出,由此相互分隔第一阀口 Pl或者第二阀口 P2,而限制在第一阀口 Pl与第二阀口 P2之间流动的流体的流动。
[0117]另外,在阀部件30,设有连通圆柱部31的旋转轴部安装孔32和密闭凹部34的均压路36。利用该均压路36,通过旋转轴部安装孔32而以连通的方式连接密闭凹部34的密闭空间G (也就是说,由阀芯部33开闭的第一阀口 Pl或者第二阀口 P2)和背压室H。此外,在本实施方式中,均压路36设于阀部件30,但并不限定于此。例如,在阀部件30例如仅开闭第一阀口 Pl的结构中,也可以在阀主体10设置连接第一阀口 Pl和背压室H的均压路。
[0118]当阀部件30处于图3 (a)所示的第一停止位置时,不利用阀芯部33覆盖第一阀口Pl及第二阀口 P2的任一个,上述第一阀口 Pl和第二阀口 P2在阀室B内露出而允许流体的流动(开阀状态)。
[0119]并且,若使阀部件30从图3(a)的第一停止位置沿图中顺时针方向旋转至图3 (b)所示的第二停止位置,则由阀部件30的阀芯部33覆盖第一阀口 PI。由此,第一阀口 PI在密闭空间G内露出,第二阀口 P2在阀室B内露出,而相互分隔第一阀口 Pl或者第二阀口P2,从而在第一阀口 Pl与第二阀口 P2之间流动的流体的流动受到限制(闭阀状态)。
[0120]并且,若使阀部件30从图3(a)的第一停止位置沿图中逆时针方向旋转至图3 (C)所示的第三停止位置,则由阀部件30的阀芯部33覆盖第二阀口 P2。由此,第二阀口 P2在密闭空间G内露出,第一阀口 Pl在阀室B内露出,而相互分隔第一阀口 Pl或者第二阀口P2,从而在第一阀口 Pl与第二阀口 P2之间流动的流体的流动受到限制(闭阀状态)。
[0121]在阀主体10和阀部件30,设有对阀部件30超过第二停止位置而沿顺时针方向旋转、以及超过第三停止位置而沿逆时针方向旋转进行限制的未图示的一对旋转限位机构。或者,也可以是如下结构等:设置由检测阀部件30的旋转角度等的传感器等构成的检测部,而基于由该检测部检测到的阀部件30的旋转角度等,控制后述的旋转驱动部50,以使阀部件30停止于第二停止位置以及第三停止位置。
[0122]旋转轴部40形成为圆柱状,一端部41安装于阀部件30,另一端部42贯通阀主体10的第二部分12而向外部突出。并且,以旋转轴部40的轴与圆形贯通孔13的轴L重叠的方式,旋转轴部40的中央部43由设于阀主体10的第二部分12的轴承部16支承为能够转动。
[0123]旋转轴部40的一端部41配置为,在螺旋弹簧63的内侧插通,并且在阀部件30的旋转轴部安装孔32插入。此时,螺旋弹簧63以压缩状态被夹持在设于旋转轴部40的凸缘状的弹簧座部44与台阶部32c之间,该台阶部32c设于旋转轴部安装孔32中的小径部32a与大径部32b之间。由此,利用螺旋弹簧63朝向阀座面22a按压阀部件30。螺旋弹簧63相当于按压部件的一个例子。
[0124]并且,在旋转轴部40的一端部41,设有在其外周面形成的未图示的凸部,在旋转轴部安装孔32的小径部32a的内周面,设有未图示的凹部,该凹部形成为供该凸部在以轴L为中心的旋转方向上卡定。由此,旋转轴部40相对于阀部件30能够沿轴L方向移动,并且若旋转轴部40以轴L为中心旋转,则上述凸部和上述凹部卡定而阀部件30与旋转轴部
40 一起旋转。
[0125]在旋转轴部40,以与弹簧座部44的图中上方空开间隔的方式设有第一凸缘部45,并且以与第一凸缘部45的图中上方空开间隔的方式设有第二凸缘部46。第一凸缘部45以及第二凸缘部46的外径与阀主体10的轴承部16的内径大致相同。在弹簧座部44与第一凸缘部45之间配设有第一密封圈61,并且在第一凸缘部45与第二凸缘部46之间配设有第二密封圈62,利用上述第一密封圈61以及第二密封圈62对轴承部16与旋转轴部40之间进行密封。
[0126]第一密封圈61以及第二密封圈62例如由丁腈橡胶、硅酮橡胶等比较软质的弹性材料构成。第一密封圈61以及第二密封圈62在未从外部施加力的状态(未弹性变形的状态)下形成为圆环状(环状),其内径比旋转轴部40的中央部43的外径稍小,并且其外径比轴承部16的内径稍大。
[0127]旋转驱动部50设置在阀主体10的第二部分12的上表面12a中的旋转轴部40所突出的位置附近。旋转驱动部50具有:由直流马达构成的马达部51 ;固定地安装于马达部51的马达轴51a的第一齿轮52 ;以及以与第一齿轮52啮合的方式固定地安装于旋转轴部40的另一端部42的第二齿轮53。若向马达部51供给电力,则旋转驱动部50使马达轴51a旋转,该旋转通过第一齿轮52以及第二齿轮53而使旋转轴部40以轴L为中心旋转。在本实施方式中,由一对齿轮(第一齿轮52以及第二齿轮53)构成减速机构,但也可以由更多的齿轮构成减速机构。该减速机构也可以由行星齿轮构成。
[0128]接下来,参照图4?图9对本实施方式的二通阀I的动作的一个例子进行说明。
[0129]图4是说明阀部件中的受到阀芯部的密闭空间内的流体压力的位置的图,(a)是阀芯部的密闭空间变得最大的情况下的阀部件的剖视图,(b)是在具备(a)的阀部件的结构(密闭空间内最大结构)中从轴L方向观察阀座面的俯视图。图5是说明阀部件中的受到阀芯部的密闭空间内的流体压力的位置的图,(a)是阀芯部的密闭空间变得最小的情况下的阀部件的剖视图,(b)是在具备(a)的阀部件的结构(密闭空间内最小结构)中从轴L方向观察阀座面的俯视图。
[0130]图6是说明图1的二通阀的动作的图,(a)是二通阀的纵剖视图,(b)是从轴L方向观察(a)的阀座面的俯视图,(C)是放大了(a)的一部分的放大剖视图(事例1:在密闭空间最大结构中,密闭空间内以及背压室内的流体压力比阀室内的流体压力高的情况)。图7是说明图1的二通阀的动作的图,(a)是二通阀的纵剖视图,(b)是从轴L方向观察(a)的阀座面的俯视图,(C)是放大了(a)的一部分的放大剖视图(事例2:在密闭空间最小结构中,密闭空间内以及背压室内的流体压力比阀室内的流体压力高的情况)。图8是说明图1的二通阀的动作的图,(a)是二通阀的纵剖视图,(b)是从轴L方向观察(a)的阀座面的俯视图,(C)是放大了(a)的一部分的放大剖视图(事例3:在密闭空间最大结构中,密闭空间内以及背压室内的流体压力比阀室内的流体压力低的情况)。图9是说明图1的二通阀的动作的图,(a)是二通阀的纵剖视图,(b)是从轴L方向观察(a)的阀座面的俯视图,(C)是放大了(a)的一部分的放大剖视图(事例4:在密闭空间最小结构中,密闭空间内以及背压室内的流体压力比阀室内的流体压力低的情况)。
[0131]在上述的二通阀I中,例如因阀部件30的形状公差、温度变化所引起的形变等各种要因,阀部件30的下端面33a与阀座面22a之间的接触面积会产生偏差、或变得不稳定,从而施加于阀部件30的流体压力所产生的力的平衡发生变化。因此,将因阀部件30的下端面33a与阀座面22a之间的接触面积的偏差而密闭空间G变得最大的情况以及变得最小的情况作为最差事例,通过设定螺旋弹簧63所产生的推压该阀部件30的力,以便即使在这些最差事例的情况下阀部件30也不会从阀座面22a浮起,由此能够在假定的全部事例中,不会使阀部件30从阀座面22a浮起。
[0132]例如,如图4(a)所示,在阀部件30由螺旋弹簧63推压于阀座面22a的情况下,认为因形状公差,阀芯部33的下端面33a的外周缘33al会抵接于阀座面22a,并且内周缘33a2会从阀座面22a离开。在该情况下,对阀芯部33的下端面33a施加密闭空间G内的流体压力。也就是说,如图4(b)所示,阀部件30中的受到密闭空间G内的流体压力的位置的俯视面积SI成为阀芯部33的下端面33a的外周缘33al内的面积(斜线部分)。以下,将该结构称作“密闭空间最大结构”。
[0133]并且,如图5(a)所示,在阀部件30由螺旋弹簧63推压于阀座面22a的情况下,认为因形状公差,阀芯部33的下端面33a的内周缘33a2会抵接于阀座面22a,并且外周缘33al会从阀座面22a离开。在该情况下,对阀芯部33的下端面33a施加阀室B内的流体压力。也就是说,如图5(b)所示,阀部件30中的受到密闭空间G内的流体压力的位置的俯视面积S2成为阀芯部33的下端面33a的内周缘33a2内的面积(斜线部分)。以下,将该结构称作“密闭空间最小结构”。
[0134]而且,对于分别在上述密闭空间最大结构以及密闭空间最小结构中、密闭空间G内以及背压室H内的流体压力比阀室B内的流体压力高的情况以及低的情况这四个事例,以下表示对阀部件30作用的力的一个例子。
[0135]在以下的说明中,将阀部件30的圆柱部31的大径圆柱部分31b的俯视面积SHl设为380平方毫米(即,将大径圆柱部分31b的直径Dl设为22mm),将小径圆柱部分31a的俯视面积SH2设为254.3平方毫米(即,将小径圆柱部分31a的直径D2设为18mm),将密闭空间最大结构时的上述俯视面积SI (即,下端面33a的外周缘33al内的面积)设为385平方毫米,将密闭空间最小结构时的上述俯视面积S2(即,下端面33a的内周缘33a2内的面积)设为250平方毫米。
[0136]并且,将密闭空间G内以及背压室H内的流体压力比阀室B内的流体压力高的情况下的上述流体压力的压力差A Pl设为3.0MPa,将密闭空间G内以及背压室H内的流体压力比阀室B内的流体压力低的情况下的上述流体压力的压力差ΔΡ2设为一 3.0MPa0
[0137]由密闭空间G内的流体压力对阀部件30作用的力Fl是通过将密闭空间G内的流体压力与阀室B内的流体压力之间
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