旋转式阀装置的制造方法_5

文档序号:9438478阅读:来源:国知局
芯部33A,设有连接开放连通路35的内外的连接孔33b。
[0188]并且,在阀部件30A,设有连通圆柱部31的旋转轴部安装孔32和密闭连通路34A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连通路34A的密闭空间Gl和背压室H。
[0189]当阀部件30A处于图11 (a)所示的第一停止位置时,通过密闭连通路34A的密闭空间Gl以连通的方式连接第一固定口 El和第一切换口 Cl,并且使第二固定口 E2和第二切换口 C2在开放连通路35的空间G2露出而以连通的方式连接这些口。并且,若使之从图11(a)的第一停止位置旋转至图11(b)所示的第二停止位置,则阀部件30A通过由密闭连通路34A形成的密闭空间Gl以连通的方式连接第一固定口 El和第二切换口 C2,并且使第二固定口 E2和第一切换口 Cl在开放连通路35的空间G2露出而以连通的方式连接这些口。
[0190]在阀主体10和阀部件30A,设有限制阀部件30A超过第一停止位置以及第二停止位置而旋转的未图示的一对旋转限位机构。或者,也可以是如下结构:设置由检测阀部件30A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30A的旋转角度等,控制后述的旋转驱动部50,以使阀部件30A停止于第一停止位置以及第二停止位置。由此,阀部件30A从第一停止位置沿图中逆时针方向旋转而在第二停止位置停止,并且从第二停止位置沿图中顺时针方向旋转而在第一停止位置停止。
[0191]接下来,参照图12?图17对本实施方式的流路切换阀IA的动作的一个例子进行说明。
[0192]图12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13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。
[0193]图14是说明图10的流路切换阀的动作的图,(a)是流路切换阀的纵剖视图,(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15是说明图10的流路切换阀的动作的图,(a)是流路切换阀的纵剖视图,
(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16是说明图10的流路切换阀的动作的图,(a)是流路切换阀的纵剖视图,(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17是说明图10的流路切换阀的动作的图,(a)是流路切换阀的纵剖视图,(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)。
[0194]在上述的流路切换阀IA中,例如因阀部件30A的形状公差、温度变化所引起的形变等各种要因,阀部件30A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30A的流体压力所产生的力的平衡发生变化。因此,将因阀部件30A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Gl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30A的力,以便即使在这些最差事例的情况下阀部件30A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。
[0195]例如,如图12 (a)所示,在阀部件30A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33A的下端面33a中的包围密闭连通路34A的部分的外周缘33a3会抵接于阀座面22a,并且该部分的内周缘33a4会从阀座面22a离开。在该情况下,对阀芯部33A的下端面33a的该部分施加密闭空间Gl内的流体压力。也就是说,如图12(b)所示,阀部件30A中的受到密闭空间Gl内的流体压力的位置的俯视面积SI成为阀芯部33A的下端面33a中的包围密闭连通路34A的部分的外周缘33a3内的面积(斜线部分)。以下,将该结构称作“密闭空间最大结构”。
[0196]并且,如图13(a)所示,在阀部件30A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33A的下端面33a中的包围密闭连通路34A的部分的内周缘33a4会抵接于阀座面22a,并且该部分的外周缘33a3会从阀座面22a离开。在该情况下,对阀芯部33A的下端面33a中的该部分施加阀室B内的流体压力。也就是说,如图13(b)所示,阀部件30A中的受到密闭空间Gl内的流体压力的位置的俯视面积S2成为阀芯部33A的下端面33a中的包围密闭连通路34A的部分的内周缘33a4内的面积(斜线部分)。以下,将该结构称作“密闭空间最小结构”。
[0197]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Gl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30A作用的力的一个例子。
[0198]在以下的说明中,将阀部件30A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33a3内的面积)设为400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33a4内的面积)设为252平方毫米。
[0199]并且,将密闭空间Gl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ΔΡ1设为3.0MPa,将密闭空间Gl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
[0200]由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl是通过将密闭空间Gl内的流体压力与阀室B内的流体压力之间的压力差(上述压力差ΔΡ1或者ΔΡ2)乘以阀部件30A中的受到密闭空间Gl内的流体压力的位置的俯视面积(上述俯视面积SI或者S2)而得到的。由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2是通过将背压室H内的流体压力与阀室B内的流体压力之间的压力差(上述压力差ΛΡ1或者ΛΡ2)乘以阀部件30A中的受到背压室H内的流体压力的位置的俯视面积(上述俯视面积SHl或者SH2)而得到的。并且,以下将朝阀座面22a推压阀部件30A的朝向设为正。
[0201](事例1:在密闭空间最大结构中,密闭空间Gl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)
[0202]如图14(a)、(b)所示,在密闭空间Gl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,密封圈38被推压于阀部件30A的圆柱部31的圆柱部台阶面31c。因此,在大径圆柱部分31b (即,俯视面积SHl)的位置施加背压室H内的流体压力。因此,由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl成为:
[0203]Fl= ( - Δ PI) X SI = — 1200 [N]…(3 — I),
[0204]由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2成为:
[0205]F2 = Δ Pl X SHl = 1140 [N]…(3 — 2)。
[0206]因此,通过上述算式,对阀部件30A作用如下的力:
[0207]F = F1+F2 =- 60[N],
[0208]也就是说,以使阀部件30A从阀座面22a浮起的方式作用有60 [N]的力。在该情况下,需要利用螺旋弹簧63以至少超过60[N]的力朝向阀座面22a推压阀部件30A。
[0209](事例2:在密闭空间最小结构中,密闭空间Gl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)
[0210]如图15(a)、(b)所示,在事例2中,也与事例I相同,在大径圆柱部分31b (即,俯视面积SHl)的位置施加背压室H内的流体压力。因此,由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl成为:
[0211]Fl = ( — ΔΡ1) XS2 =— 756 [N]…(3 — 3),
[0212]由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2成为:
[0213]F2 = APIXSHI = 1140 [N]…(3 — 4)。
[0214]因此,通过上述算式,对阀部件30A作用如下的力:
[0215]F = F1+F2 = 384 [N],
[0216]也就是说,以将阀部件30A推压于阀座面22a的方式作用有384[N]的力。在该情况下,即使不利用螺旋弹簧63朝向阀座面22a推压阀部件30A,阀部件30A也不会从阀座面22a浮起。
[0217](事例3:在密闭空间最大结构中,密闭空间Gl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)
[0218]如图16(a)、(b)所示,在密闭空间Gl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,密封圈38被推压于阀主体10的阀部件支承部15的支承部台阶面15c。因此,在小径圆柱部分31a (即,俯视面积SH2)的位置施加背压室H内的流体压力。因此,由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl成为:
[0219]Fl = ( - Δ P2) X SI = 1200 [N]…(3 — 5),
[0220]由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2成为:[0221 ] F2 = Δ P2 X SH2 = — 763 [N]…(3 — 6)。
[0222]因此,通过上述算式,对阀部件30A作用如下的力:
[0223]F = F1+F2 = 437 [N],
[0224]也就是说,以将阀部件30A推压于阀座面22a的方式作用有437 [N]的力。在该情况下,即使不利用螺旋弹簧63朝向阀座面22a推压阀部件30A,阀部件30A也不会从阀座面22a浮起。
[0225](事例4:在密闭空间最小结构中,密闭空间Gl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)
[0226]如图17(a)、(b)所示,在事例4中,也与事例3相同,在小径圆柱部分31a( S卩,俯视面积SH2)的位置施加背压室H内的流体压力。因此,由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl成为:
[0227]Fl= ( — ΔΡ2) X S2 = 756 [N]…(3 — 7),
[0228]由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2成为:
[0229]F2 = Δ P2 X SH2 = — 763 [N]…(3 — 8)。
[0230]因此,通过上述算式,对阀部件30A作用如下的力:
[0231]F = F1+F2 =—7[N],
[0232]也就是说,以使阀部件30A从阀座面22a浮起的方式作用有7 [N]的力。在该情况下,需要利用螺旋弹簧63以至少超过7[N]的力朝向阀座面22a推压阀部件30A。
[0233]上述的事例I?4中,在事例I中,阀部件30A从阀座面22a浮起的力变得最大。因此,为了在事例I?4中任一情况下阀部件30A都不会从阀座面22a浮起,在作为最差事例的事例I中,使阀部件30A不从阀座面22a浮起即可。也就是说,螺旋弹簧63所产生的朝向阀座面22a推压阀部件30A的力FS设定为至少超过在事例I中使阀部件30A浮起的力亦即60[N]即可。
[0234]对于上述的流路切换阀IA而言,在如以往的结构那样不在圆柱部31设置小径圆柱部分31a以及大径圆柱部分31b而遍及轴向是均匀的直径的情况(S卩,上述SH2 = SHl= 380平方毫米的情况)下,若成为上述事例4的状态,则由密闭空间Gl内的流体压力对阀部件30A作用的力Fl成为:
[0235]Fl= ( — ΔΡ2) XS2 = 756 [N]…(3 — 9),
[0236]由背压室H内的流体压力对阀部件30A作用的力F2成为:
[0237]F2 = Δ P2 X SH2 = — 1140 [N]…(3 — 10)。
[0238]因此,通过上述算式(23)、(24),对阀部件30A作用如下的力:
[0239]F = F1+F2 = — 384 [N]
[0240]也就是说,以使阀部件30A从阀座面22a浮起的方式作用有384 [N]的力。在该情况下,需要利用螺旋弹簧63以至少超过384[N]的力朝向阀座面22a推压阀部件30A,从而该事例4成为最差事例。根据该情况,在本实施方式中,通过切换背压室H的流体压力与阀室B的流体压力之间的关系,来使阀部件30A中的受到背压室H的流体压力的俯视面积发生变化。具体而言,阀室B的流体压力比背压室H的流体压力高时的上述俯视面积为SH2,阀室B的流体压力比背压室H的流体压力低时的上述俯视面积为SH1,SH2比SHl小。由此,螺旋弹簧63所设定的力相比以往的结构而较小。
[0241]如上所述,在流路切换阀IA中,在密闭空间Gl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,密封圈38被推压于阀部件30A的圆柱部31的圆柱部台阶面31c。因此,在大径圆柱部分31b (即,俯视面积SHl)的位置施加背压室H内的流体压力。并且,在密闭空间Gl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,密封圈38被推压于阀主体10的阀部件支承部15的支承部台阶面15c。因此,在小径圆柱部分31a (即,俯视面积SH2)的位置施加背压室H内的流体压力。
[0242]也就是说,流路切换阀IA构成为,背压室H的流体压力比阀室B的流体压力低时的阀部件30A中的受到背压室H的流体压力的俯视面积为SH2,背压室H的流体压力比阀室B的流体压力高时的上述俯视面积为SH1,SH2比SHl小。并且,在阀主体10与阀部件30A之间,设有对它们之间进行密封的环状的密封圈38,并构成为,当背压室H的流体压力比阀室B的流体压力高时密封圈38被推压于阀部件30A,并且当背压室H的流体压力比阀室B的流体压力低时密封圈38被推压于阀主体10。
[0243]如上所述,本实施方式的流路切换阀IA具备:在内侧设有空间Q的阀主体10 ;具有面向空间Q的平面状的阀座面22a、在该阀座面22a开口的第一固定口 E1、第二固定口E2、第一切换口 Cl以及第二切换口 C2的阀座部20A ;以能够滑动旋转地重叠于阀座面22a的方式配置在空间Q内、且通过旋转来切换与停止位置对应地决定的第一固定口 E1、第二固定口 E2、第一切换口 Cl以及第二切换口 C2的连通关系的阀部件30A ;以及朝向阀座面22a推压阀部件30A的螺旋弹簧63。并且,阀部件30A具有:能够绕轴心旋转地支承于阀主体10的圆柱部31 ;以及与圆柱部31的一端相连、且设有密闭连通路34A的阀芯部33A,该密闭连通路34A在与阀座面22a之间形成密闭空间Gl并且通过该密闭空间Gl而与阀部件30A的停止位置对应地连通规定组合的第一固定口 E1、第二固定口 E2、第一切换口 Cl以及第二切换口 C2。通过由阀部件30A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33A的阀室B、和形成于圆柱部31的另一端侧的背压室H。阀部件30A具有连接密闭连通路34A和背压室H的均压路36。圆柱部31具有:以一端面面向背压室H的方式配置的小径圆柱部分31a ;与该小径圆柱部分31a的另一端面同轴地相连的大径圆柱部分31b ;以及形成于小径圆柱部分31a的外周面31al与大径圆柱部分31b的外周面31bl之间的圆柱部台阶面31c。阀主体10具有阀部件支承部15,该阀部件支承部15设有:将小径圆柱部分31a嵌合为能够旋转的小径孔部15a ;将大径圆柱部分31b嵌合为能够旋转的大径孔部15b ;以及形成于小径孔部15a的内周面15al与大径孔部15b的内周面15bl之间的支承部台阶面15c。而且,在由小径圆柱部分31a的外周面31a
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