流量调节阀的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种流量调节阀，将控制上被认为是全开状态的阀体升程为100％的位置处的流量的不整齐减小，将流体从阀口流向阀室时的噪音降低。流量调节阀(1)具备设有附带阀座(14)的阀口(12)的阀主体(10)；及按照来自阀座(14)的升程使流经阀口(12)的流体流量发生变化的阀体(20)，阀体(20)具有抵接面部(22)、曲面部(23)以及圆锥斜面部(25)，将阀口(12)的实际有效阀口面积作为S1，将阀体(20)的外周面和阀口(12)之间的最短距离K形成为圆环状或圆锥带状的、按照阀体(20)的升程而面积能够变化的开口M的面积作为S2，并将控制上被认为是全开状态的阀体升程L作为100％时，在阀体升程L为100％以下的特定区域内以能够得到S1≤S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状。
【专利说明】
流量调节阀
技术领域
[0001]本发明涉及一种具备按照来自阀座的升程使流量发生变化的针形阀体的流量调节阀，特别涉及在预定的开度区域中以能够得到等百分比特性而形成的流量调节阀。
【背景技术】
[0002]作为流量调节阀的阀开度(升程)和流量之间的关系，即流量特性，线性特性和等百分比特性已是众所周知。线性特性是指对于阀开度的变化而流量的变化率为一定的特性，等百分比特性是指阀开度的变化率与流量成比例的特性。
[0003]所以，在从全闭到全开的全开度区域，在具有等百分比特性的流量调节阀中，在阀开度小的区域内流量的变化小，在阀开度大的区域内即使开度变化相同，流量的变化也会变大。
[0004]因此，由于阀体或阀口的微小的加工组装误差等，阀体在轴方向(上下方向)上发生错位时，在阀开度大的区域内，相比阀开度小的区域，流量的不整齐(程度)变大，即使相同的开度，存在流量容易变得过多或者容易发生大幅度流量不足的问题。
[0005]为解决该问题，作为现有产品，有如图9A、图9B所示的流量调节阀I’的提案(例如参照专利文献I)。图示现有例子的流量调节阀I’具备阀主体10和针形的(needle)阀体20，该阀主体10设有附带阀座14的阀口 12，该阀体20按照来自阀座14的升程使流经阀口 12的流体的流量发生变化，如专利文献2等所记载的，通过设有外螺纹的阀轴、设有内螺纹的导向套以及步进发动机等构成的螺旋进给式升降驱动机构，以与阀座14接近或分离的形式而使阀体20升降。
[0006]阀体20具有:与阀座14抵接的抵接面部22;以及与该抵接面部22的下侧连接的、用于得到作为流量特性的等百分比特性的倒立椭圆台状的曲面部23。曲面部23具有从鸡蛋的下半部分将下端部的椭圆帽子部分(图中细点划线部分)切除的形状，下端面呈圆形的平坦面，其外周面从上端23a向下端23b弯曲的程度逐渐变紧(曲率变大)。
[0007]在这里，将阀口12的实际有效阀口面积作为SI，将阀体20的外周面和阀口 12之间的最短距离K形成为圆环状或圆锥带状的、面积能够变化的开口 M(以下，有时称之为可变开口M)的开口面积作为S2。由于阀体20的升降，可变开口M的面积(形成在阀体20和阀口 12之间的间隙的大小)发生变化，更详细的来说，可变开口 M是以连接阀体20的外周面和阀口 12的最短距离K的线段m为宽度的圆环状、或者以上述线段m为母线的圆锥带状的开口(图9B中施加有沙点的部分)。
[0008]在流量调节阀I’中，如上述那样的将实际有效阀口面积作为SI，将可变开口M的开口面积作为S2(以下，有时简称为可变开口面积S2)，更进一步，将控制上被认为是全开状态的阀体升程L作为100%时，在阀体升程L为100%以下的特定区域(例如，阀体升程L为70%至100%的区域)，以能够得到实际有效阀口面积SlS可变开口面积S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状。
[0009]在这样构成的基础下，控制上被认为是全开状态的阀体升程L为100%的位置，在流量饱和点(S1 = S2)位置(例如，阀体升程L为90%的位置)的上方。因此，在阀体升程L为100%的位置，流经阀口 12的流体的流量只依存于面积不变的实际有效阀口面积Sl(截面圆形的阀口 12的直径DI )，所以即使可变开口面积S2增加，流量和在流量饱和点(SI = S2)位置处的流量没有变化。换而言之，流量在流量饱和点(SI = S2)位置为最大，阀体20即使从该位置更进一步地被提升(即使阀体升程L及可变开口面积S2变大)，其流量也不会增加。由此，与现有的具有等百分比特性的流量调节阀相比，能够将阀体升程L为100%的位置处的流量的不整齐变小(比较并参照上述专利文献I的图1、图7等)。
[0010]专利文献1:日本特开2014-81046号公报
[0011]专利文献2:日本特开2012-172839号公报
【发明内容】
[0012]但是，在上述现有提案的流量调节阀I’之中，存在以下需要解决的问题。
[0013]也就是，在如上述现有的具有等百分比特性的流量调节阀I’之中，如图3B所示，在小开度区域(阀体升程为小的区域)，由于流体的流路非常狭窄，容易发生噪音(流体通过的声音)，再加上阀体20的下端面形成为平坦面，流体从下向上(从阀口 12向阀室11)流动时，如图3B的箭头线所示，流体与平坦面相撞，容易发生并成长为漩涡或气蚀，有发生剧烈噪音的担心。
[0014]本发明是鉴于上述情况而成的，其目的在于，提供一种流量调节阀，将控制上被认为是全开状态的阀体升程为100%的位置处的流量的不整齐尽可能地减小，并且能够将流体从阀口流向阀室时的噪音(流体通过的声音)有效地降低。
[0015]为达到所述目的，本发明所涉及的流量调节阀，其特征在于，基本上具备:设有附带阀座的阀口的阀主体；以及按照来自所述阀座的升程使流经所述阀口的流体的流量发生变化的针形的阀体，所述阀体具有:与所述阀座抵接的抵接面部；以及与该抵接面部的下侧连接的、用于得到作为流量特性的等百分比特性的曲面部，将所述阀口的实际有效阀口面积作为SI，将所述阀体的外周面和所述阀口之间的最短距离形成为圆环状或圆锥带状的、按照所述阀体的升程而面积能够变化的开口的面积作为S2，并将控制上被认为是全开状态的阀体升程作为100 %时，在阀体升程为100 %以下的特定区域内以能够得到SI < S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状，所述阀体更进一步地具有与所述曲面部的下侧连接的倒立圆锥台状的圆锥斜面部。
[0016]所述特定区域，优选阀体升程为80 %至100 %的区域。
[0017]在优选的实施方式中，随着阀体升程变大，以从等百分比特性向线性特性变化的形式来设定各部分的尺寸形状。
[0018]所述圆锥斜面部的锥角优选设定为比90度大且比150度小。
[0019]在其他优选的实施方式中，将所述阀口的直径作为Dl，将所述圆锥斜面部的下底面的直径作为D2，以D2/D1 <0.18成立的形式来设定各部分的尺寸形状。
[0020]在本发明所涉及的流量调节阀之中，在阀体升程为100%以下的特定区域(例如，80%至100%的区域)，以能够得到实际有效阀口面积SlS可变开口面积S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状，所以，控制上被认为是全开状态的阀体升程为100%的位置，在流量饱和点(S1 = S2)位置(例如，阀体升程为90%的位置)的上方。因此，在阀体升程为100%的位置，流经阀口的流体的流量只依存于面积不变的实际有效阀口面积SI，所以即使可变开口面积S2增加，流量和在流量饱和点(SI = S2)位置处的流量没有变化。换而言之，流量在流量饱和点(S1 = S2)位置为最大，阀体即使从该位置更进一步地被提升(即使阀体升程及可变开口面积S2变大)，其流量也不会增加。由此，能够将阀体升程为100%的位置处的流量的不整齐，与专利文献I所记载的流量调节阀同样地变小。
[0021]另外，在本发明所涉及的流量调节阀之中，更进一步，在用于得到作为固有流量特性的等百分比特性的曲面部的下侧，连续设有倒立圆锥台状的圆锥斜面部，所以通过该圆锥斜面部，流体得以整流化，漩涡或气蚀的发生及生长会被抑制，其结果，能够将流体从阀口流向阀室时的噪音(流体通过的声音)有效地降低。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明所涉及的流量调节阀的一实施方式的、阀体升程为100%状态的部分截面正面图。
[0023]图2是表示上述一实施方式的全开状态的部分截面正面图。
[0024]图3A表示图1所示的实施方式的小开度状态的部分截面正面图。
[0025]图3B表示图9A、图9B所示的现有例子的小开度状态的部分截面正面图。
[0026]图4A是表示上述一实施方式的阀体升程为85%程度状态的部分截面正面图。
[0027]图4B示图4A的局部欠缺正面立体图。
[0028]图5A是表示上述一实施方式的阀体升程为90%程度状态的部分截面正面图。
[0029]图5B示图5A的局部欠缺正面立体图。
[0030]图6A是表示上述一实施方式的阀体升程为95%程度状态的部分截面正面图。
[0031]图6B示图6A的局部欠缺正面立体图。
[0032]图7是表示本发明所涉及的流量调节阀的一实施方式的流量和开度特性的图。
[0033]图8A是用于说明本发明所涉及的流量调节阀的一实施方式的变形方式的图。
[0034]图SB是用于说明本发明所涉及的流量调节阀的一实施方式的变形方式的图。
[0035]图9A是表示现有的流量调节阀的一例的部分截面正面图。
[0036]图9B示图9A的局部欠缺正面立体图。
[0037]标号说明
[0038]I:流量调节阀；10:阀主体；12:阀口； 14:阀座;20:阀体;22:抵接面部;23:曲面部；
25:圆锥斜面部;L:阀体升程;S1:实际有效阀口面积;S2:可变开口面积。
【具体实施方式】
[0039]以下，参照附图对本发明的【具体实施方式】进行说明。
[0040]图1是表示本发明所涉及的流量调节阀的一实施方式的部分截面正面图。另外，在图1至图8B的各图中，对于与前面图9A和图9B所示的现有的流量调节阀I’各部分相对应的部分，付以相同的标号。
[0041]图示的流量调节阀I，与上述图9A、图9B所示的现有的流量调节阀I’同样，具备:设有附带阀座14的阀口 12的阀主体10;以及按照来自阀座14的升程使流经阀口 12的流体的流量发生变化的针形的阀体20，如专利文献2等所记载的，通过设有外螺纹的阀轴、设有内螺纹的导向套以及步进发动机等构成的螺旋进给式升降驱动机构，以与阀座14接近或分离的形式而使阀体20升降。
[0042]阀体20具有:与阀座14抵接的抵接面部22;与该抵接面部22的下侧(前端侧)连接的、用于得到作为流量特性的等百分比特性的倒立椭圆台状的曲面部23;以及与该曲面部23的下侧连接的倒立圆锥台状的圆锥斜面部25。
[0043]曲面部23具有从鸡蛋的下半部分将下端部的椭圆帽子部分切除的形状，下端面呈圆形的平坦面，其外周面从上端23a向下端23b弯曲的程度逐渐变紧(曲率变大)。
[0044]圆锥斜面部25，在此，其锥角(中心角)α形成为120度，其下底面的直径为D2。
[0045]在这里，将阀口12的实际有效阀口面积作为SI，将阀体20的外周面和阀口 12之间的最短距离K形成为圆环状或圆锥带状的、面积能够变化的开口 M(以下，有时称之为可变开口Μ)的开口面积作为S2。由于阀体20的升降，可变开口M的面积(形成在阀体20和阀口 12之间的间隙的大小)发生变化，更详细的来说，参照图4Α、图4Β、图5Α、图5Β、图6Α、图6Β可以更清楚地知道，可变开口 M是以连接阀体20的外周面和阀口 12的最短距离K的线段m为宽度的圆环状、或者以上述线段m为母线的圆锥带状的开口(图4B、图5B、图6B的立体图中施加有沙点的部分)。
[0046]在流量调节阀I中，如上述那样的将实际有效阀口面积作为SI，将可变开口M的开口面积作为S2(以下，有时称为可变开口面积S2)，更进一步，将控制上被认为是全开状态的阀体升程L作为100 %时，在阀体升程L为100 %以下的特定区域(例如，阀体升程L为80 %至100%的区域)内，以能够得到实际有效阀口面积SlS可变开口面积S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状(在后面详述)。
[0047]以下，对上述构成的流量调节阀I的动作、作用效果，参照图2至图6B和图7将阀体升程L按台阶状地变大依次进行说明。另外，在这里，以阀体12或阀口20没有加工组装误差等，并在阀体20的轴方向(上下方向)上没有错位的(以下，有时称之为无错位产品)来进行说明，对于有错位的，在后面利用图7进行说明。
[0048]图2表示阀体升程L为0(全开)的状态，也就是阀体20下降，阀体20的倒立椭圆台状的曲面部23嵌插在阀口 12，并且抵接面部22的下端部与倒立圆锥带状的阀座14抵接，阀口12被完全关闭的状态。在这里，阀座14的下端(抵接面部22的下端部的对接点)成为阀体升程L为O的基点。
[0049]图3A表示从全闭状态将阀体20稍微提升的小开度状态(阀体升程为小的区域)。在该小开度状态，在现有的流量调节阀I’之中，利用图3B如上所述的，由于流体的流路非常狭窄，容易发生噪音(流体通过的声音)，再加上流体从下向上(从阀口 12向阀室11)流动时，流体与阀体20的倒立椭圆台状的曲面部23的下端面(平坦面)相撞，容易发生并成长为漩涡或气蚀，有发生剧烈噪音的担心。但是，在本实施方式的流量调节阀I之中，由于在倒立椭圆台状的曲面部23的下侧连续设有倒立圆锥台状的圆锥斜面部25，通过该圆锥斜面部25，如图3A的箭头线所示，流体得以整流化。由此，漩涡或气蚀的发生和生长会被抑制，流体从阀口12流向阀室11时的噪音(流体通过的声音)能够被有效地降低。
[0050]图4A、图4B表示阀体升程L为85%程度的状态。在该状态，阀体20的外周面和阀口12之间的最短距离K形成为将阀座14的下端与比倒立椭圆台状的曲面部23的下端23b若干上方的部位连接的线段m的长度，可变开口 M形成为上述线段m为宽度的圆环状或者上述线段m为母线的圆锥带状的开口(图4B立体图中施加有沙点的部分)，可变开口面积S2比实际有效阀口面积SI小(SI > S2)。
[0051 ]图5A、图5B表示阀体升程L为90%程度的状态。在该状态，阀体20的外周面和阀口12之间的最短距离K形成为将阀座14的下端与倒立椭圆台状的曲面部23的下端23b连接的线段m的长度，可变开口M形成为上述线段m为母线的圆锥带状的开口(图5B立体图中施加有沙点的部分)，可变开口面积S2比实际有效阀口面积SI小(S1>S2)。
[0052]在这里，到阀体升程L为90%程度为止，换而言之，上述线段m的一端到达曲面部23的下端23a为止，如图7的流量特性图中实线所示那样，除去极初期(阀体升程L为15%程度以下的区域)，能够得到通过曲面部23的尺寸形状而决定的、阀开度的变化率与流量成比例的等百分比特性。
[0053]图6A、图6B表示阀体升程L为95%程度的状态。在该状态，阀体20的外周面和阀口12之间的最短距离K形成为将阀座14的下端与圆锥斜面部25的中间部(的稍靠近上端的位置)连接的线段m的长度，可变开口M形成为上述线段m为母线的圆锥带状的开口(图6B立体图中施加有沙点的部分)，可变开口面积S2与实际有效阀口面积SI大致相同(SI = S2)，此时的阀体20的提升位置为流量饱和点位置。
[0054]在这里，在阀体升程L越过90 %达到95 %为止，可变开口面积S2比实际有效阀口面积SI小(S1>S2)。此时，如图7流量特性图中实线所示，能够得到圆锥斜面部25的尺寸形状而决定的、相对阀开度的变化而流量变化率为一定的线性特性。
[0055]在上述构成的基础下，控制上被认为是全开状态的阀体升程L为100%的位置，在流量饱和点(S1 = S2)位置(例如，阀体升程L为95%的位置)的上方。因此，在阀体升程L为100%的位置，流经阀口 12的流体的流量只依存于面积不变的实际有效阀口面积Sl(截面圆形的阀口 12的直径Dl)，如图7中实线所示，即使阀体升程L越过95%可变开口面积S2增加，流量和在流量饱和点位置(阀体升程L为95 %的位置)处的流量没有变化。换而言之，流量在流量饱和点(S1 = S2)位置为最大，阀体20即使从该位置更进一步地被提升(即使阀体升程L及可变开口面积S2变大)，其流量也不会增加。
[0056]相对图7中实线所示的无错位产品(阀体12或阀口20没有加工组装误差等，在阀体20的轴方向(上下方向)上没有错位)，阀体20向上方有最大限度错位时，如图7中点划线所示，即使阀体升程L相同，流量比无错位产品大，成为流量饱和点(S1 = S2)的阀体升程L比无错位产品小(例如，阀体升程L为90%程度)，在阀体升程L为100%的位置，流量比无错位产品若干大。
[0057]与此相对，相对图7中实线所示的无错位产品，阀体20向下方有最大限度错位时，如图7中双点划线所示，即使阀体升程L相同，流量比无错位产品小，成为流量饱和点(SI =S2)的阀体升程L比无错位产品大(例如，阀体升程L接近100%)，在阀体升程L为100%的位置，流量比无错位产品若干小。
[0058]在本实施方式的流量调节阀I中，在阀体升程L为100%以下的特定区域(例如，阀体升程L为80%至100%的区域)内，以能够得到实际有效阀口面积SI <可变开口面积S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状，所以，即使阀体20向上方和下方有最大限度的错位时，阀体升程L为100%的位置处的流量差，如图7中Z所示，非常小，因此，能够将阀体升程L为100%的位置处的流量的不整齐，与专利文献I所记载的流量调节阀同样地变小。
[0059]另外，在本实施方式的流量调节阀I之中，在用于得到等百分比特性的倒立椭圆台状的曲面部23的下侧，连续设有倒立圆锥台状的圆锥斜面部25，所以通过该圆锥斜面部25流体得以整流化，所以，漩涡或气蚀的发生和生长会被抑制，由此，能够将流体从阀口 12流向阀室11时的噪音(流体通过的声音)有效地降低。
[0060]此外，在上述实施方式中，得到实际有效阀口面积SI《可变开口面积S2状态的特定区域，被设定为阀体升程L为80%至100%的区域，该区域不仅局限于此，也可以将上述特定区域例如设定为阀体升程L为50%至90%的区域等。另外，实际有效阀口面积SI和可变开口面积S2为相同的位置(流量饱和点位置)被设定为阀体升程L为95%的位置，该位置当然也不仅局限于此。
[0061]另外，在上述实施方式中，圆锥斜面部25的锥角α设定为120度，但不仅局限于此，上述锥角α也可以设定为大概从如图8Α所示的90度到图8Β所示的150度的范围内。若锥角α为锐角，上述整流效果将被提高，并且其锥角α的下限也可以设定为流量饱和点(S1 = S2)的阀体升程L不超过100%的形式，其锥角α的上限也可以设定为充分得到上述整流效果的形式。
[0062]更进一步，为得到所需要的整流效果，优选将阀口12的直径作为D1，将圆锥斜面部25的下底面的直径作为D2，以D2/D1 <0.18成立的形式来设定各部分的尺寸形状。
【主权项】
1.一种流量调节阀，其特征在于，具备:设有附带阀座的阀口的阀主体；以及按照来自所述阀座的升程使流经所述阀口的流体的流量发生变化的针形的阀体， 所述阀体具有:与所述阀座抵接的抵接面部；以及与该抵接面部的下侧连接的、用于得到作为流量特性的等百分比特性的曲面部， 将所述阀口的实际有效阀口面积作为Si，将所述阀体的外周面和所述阀口之间的最短距离形成为圆环状或圆锥带状的、按照所述阀体的升程而面积能够变化的开口的面积作为S2，并将控制上被认为是全开状态的阀体升程作为100%时，在阀体升程为100 %以下的特定区域内以能够得到SI < S2状态的形式来设定各部分的尺寸形状， 所述阀体更进一步地具有与所述曲面部的下侧连接的倒立圆锥台状的圆锥斜面部。2.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述特定区域是阀体升程为80%至100%的区域。3.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，随着阀体升程变大，以从等百分比特性向线性特性变化的形式来设定各部分的尺寸形状。4.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，所述圆锥斜面部的锥角设定为比90度大且比150度小。5.根据权利要求1所述的流量调节阀，其特征在于，将所述阀口的直径作为Dl，将所述圆锥斜面部的下底面的直径作为D2，以D2/D1 <0.18成立的形式来设定各部分的尺寸形状。
【文档编号】F16K27/02GK105889596SQ201610085985
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月15日
【发明人】菅沼威, 猪野泰利, 菱谷康平
【申请人】株式会社不二工机