专利名称：缓动作开闭阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种缓动作开闭阀(常闭阀)，开阀动作自身缓慢并且开阀信号(空气压力)发出之后到开阀动作的反应性优良。
背景技术：
先前以来，在用于高压储气瓶中的空气压动作开闭阀中，虽然充分实现了自动开闭化，但是，不能充分满足使其开阀速度缓慢这样的要求。例如，在反应室中混合某种气体时，会有要求将应当混合的气体尽可能缓慢地供应至反应室。包含本申请人的申请人以及包含本发明人的发明人提出了能够满足这样的要求的缓动作开闭阀的方案并获得了专利 (专利文献1、；3)。并且，不仅是包含本申请人的申请人，而且其他人也针对相同的课题提出了别的解决对策的方案(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本专利第2784446号公报专利文献2 日本特开平11-30399号公报专利文献3 日本专利第3359953号公报
发明内容
(发明要解决的问题)但是，专利文献1和3所基于的着眼点为设置具有如下构成的阀机构，其中当开闭流路的活塞体(动作构件)位于闭阀位置时，使闭阀压力室与先导压力源连通，当活塞体开始移动时，将该连通切断，因此，不仅构成复杂，而且存在活塞体的位置与阀机构的连动关系的调整复杂这一问题。并且，专利文献2也同样，阀机构复杂。基于对以上问题的认识，本发明的目的在于提供一种开阀信号(空气压力)发出之后到开阀动作的反应性优良的简易构成的缓动作开闭阀。(解决技术问题的技术方案)本发明是发现通过设置使动作构件沿开阀方向移动的开阀压力室，与此独立还形成歧管，并在该开阀压力室与歧管之间设置调压阀、流量控制阀以及排气阀这三个阀的这样极简单的构成，从而达到目的而完成的。S卩，本发明的缓动作开闭阀的特征在于，包括动作构件，该动作构件与阀座接离而使开闭流路的阀体动作；弹簧机构，该弹簧机构沿闭阀方向施力所述动作构件；开阀压力室，该开阀压力室抵抗所述弹簧机构而使动作构件受到开阀方向的力；歧管，该歧管与所述开阀压力室独立而设置；调压阀，该调压阀在所述开阀压力室内的压力达到预定的储备压为止允许从歧管向开阀压力室的空气流，并且当开阀压力室内的压力达到储备压时关闭；流量调整阀，该流量调整阀在所述开阀压力室内的压力达到储备压之后，从所述歧管向开阀压力室一点一点地供应空气；以及排气阀，该排气阀在歧管的压力比开阀压力室的压力降低时，将该开阀压力室内的空气向歧管排气。优选的是，在该排气阀上设置在快速开阀时使歧管与开阀压力室连通的快速动作按钮。(发明的效果)根据本发明，通过设置使动作构件向开阀方向移动的开阀压力室，与此独立还形成歧管，并在该开阀压力室与歧管之间设置调压阀、流量控制阀以及排气阀这三个阀的这样极简单的构成，从而得到开阀信号(空气压力)发出之后到开阀动作的反应性优良并且使开阀动作缓慢进行的缓动作开闭阀。
图1示出本发明涉及的缓动作开闭阀的一实施方式，是沿着图2的I-I线的剖视图。图2是沿着图1的II-II线的剖视图。图3是沿着图2的III-III线的放大剖视图。图4是沿着图2的IV-IV线的剖视图。图5是沿着图1的V-V线的剖视图。图6是示出图1、图3的缓动作开闭阀的阀盖的运动传递面、推杆的运动传递面、传递轴杆的缩径部以及径向移动体(钢球)部分的详细的放大剖视图。图7是示出本发明涉及的缓动作开闭阀的动作特性例的曲线图。
符号说明
10开闭阀
20储气瓶头
21旋入连接突起
22取出螺纹突起
2la、2 流路
23环状阀座
对开闭阀体
24S开阀施力弹簧
25阀座
27金属隔板
W护圈
29中间阀体
29A外力输入端
30阀盖(# >本^卜)(壳体)
32上阀盖
33下阀盖
33A运动传递面
33B硬质环状体
33C中心筒状部
33D L形环状突起33L防脱环34活塞体(动作构件)34A 0 形环35闭阀施力弹簧36传递轴杆(7歹A )36A缩径部370 形环39开阀压力室41防脱环42 推杆42A输出端42B运动传递面42C放射方向槽43钢球(径向移动体)50锁定环51 下盖52、530 形环54 歧管(7 二才、一卟 F )55切换阀5 供应端口55b 停止端口56先导("Μ 口 7卜)压力源57压力导入端口60调压阀61连通路62 护圈630形环(阀座)64钢球(阀体)65压缩螺旋弹簧70针形阀(流量控制阀)71连通路72 螺纹73针形阀体73N针形部80排气阀81连通路82 护圈83压缩弹簧
84排气阀体85快速动作按钮860 形环。
具体实施例方式如图1所示，本实施方式的缓动作开闭阀10包括装卸于高压罐(储气瓶)的储气瓶头20和阀盖(壳体、汽缸)30。在储气瓶头20上设有向高压罐旋入的旋入连接突起21、以及取出螺纹突起22，在该旋入连接突起21和取出螺纹突起22内，形成有以相互垂直的位置关系连通的流路21a 和流路22a。在储气瓶头20上，与流路21a同心的环状阀座23形成于该流路21a和22a的连通部分，与该环状阀座23接离而开闭流路的开闭阀体M滑动自如地被支撑在与流路21a 同一轴线上。在开闭阀体M中埋入固定比环状阀座23软质且密封性高的环状阀座25。阀座25由例如PCTFE (聚氯三氟乙烯)构成。在储气瓶头20上，护圈观夹持金属隔板27而螺合固定于与流路21a以及开闭阀体M同一轴线上，相对于开闭阀体M接离移动的中间阀体四夹持金属隔板27而以防脱的状态滑动自如地嵌合于该护圈观上。开闭阀体M被开阀施力弹簧(压缩弹簧)24S向该开闭阀体以及中间阀体29)开阀的方向移动施力。中间阀体四的图1的上端(与金属隔板27相反侧的端部)构成外力输入端^A。阀盖(壳体)30由通过锁定环31结合的上阀盖(上壳体)32和下阀盖(下壳体)33构成，下阀盖33螺合固定于护圈28上。下阀盖33 (阀盖30)相对于护圈28 (储气瓶头20)能够装卸。活塞体(动作构件)34经由0形环34A滑动自如且气密地嵌合于阀盖30 (下阀盖 33)上，该活塞体34被插入该活塞体34与上阀盖32之间的闭阀施力弹簧(压缩弹簧)35 向中间阀体四方向移动施力。闭阀施力弹簧35的力比开阀施力弹簧MS的力强。图1的 32C为防止由于移动时等的振动而引起开阀的锁定螺钉。在活塞体34中，其轴部上固定有传递轴杆36，该传递轴杆36经由0形环37滑动自如且气密地被支撑于下阀盖33的中心筒状部33C上。在活塞体34与下阀盖33之间区划成开阀压力室39。在活塞体34与下阀盖33的中心筒状部33C之间存在有间隙(图1中上下分开描绘出的开阀压力室39相互连通)。在阀盖30 (下阀盖33)上，推杆(推压构件)42滑动自如地嵌合于图1、图3的下端部(中间阀体四侧的端部)上。该推杆42的下端部构成抵接于中间阀体四的外力输入端^A的输出端42A。在传递轴杆36的下端部(推杆42侧的端部)上，形成朝向推杆42侧而缩径的缩径部36A，在推杆42和下阀盖33上，形成位于该缩径部36A的周围并且相互隔离的运动传递面42B和运动传递面33A。下阀盖33侧的运动传递面33A为固定，推杆42侧的运动传递面42B为可动。传递轴杆36的缩径部36A在本实施方式中由球面的一部分(或者非球面)构成。 可动的运动传递面42B为与推杆42 (传递轴杆36)的轴线相互垂直的面，固定的运动传递面33A由圆锥面的一部分构成，所述圆锥面与运动传递面42B的间隔随着向外周移动而变窄、并且以与运动传递面42B的同轴线为中心。如图5、图6所示，运动传递面42B形成有在推杆42上以等角度间隔形成三个的放射方向槽42C的底面，钢球(径向移动体、钢球)43 转动自如地嵌合于各放射方向槽42C上。放射方向槽42C能够采用V字截面槽、圆弧截面槽等任意形状。钢球43同时接触传递轴杆36的缩径部36A、一对运动传递面33A、42B的全部。并且，运动传递面33A形成由与下阀盖33不同构件构成的耐磨耗性优良的硬质环状体(背面板)3!3B，该硬质环状体33B固定于下阀盖33上。传递轴杆36、推杆42以及硬质环状体33B由例如可淬火的SUJ2、SUS440C等构成。在推杆42的轴部上，形成有传递轴杆 36的缩径部36A进行进退的退出凹槽42D。以上的传递轴杆36和推杆42周围的构成为，将闭阀施力弹簧35产生的闭阀力增力并传递至推杆42 (从中间阀体四至开闭阀体的增力机构，该增力机构本身是公知的。如图6所示，由于该增力机构通过缩径部36A、运动传递面33A以及运动传递面42B的作用，能够相对于传递轴杆36的移动量D使推杆42仅移动小于移动量D的移动量d(D > d)，因此，能够经由中间阀体四以较强的力将开闭阀体M的阀座25按压于环状阀座23，并且进行闭阀。增力比D/d能够通过运动传递面33A和运动传递面42B的角度、以及缩径部 36A的角度而进行自由设定。在图示实施方式中，经由活塞体34的传递轴杆36、钢球43、硬质环状体33B，在推杆42上产生闭阀施力弹簧35的力的大约10倍的力，并且移动量为大约 1/10。如图1、图3所示，下盖51经由锁定环50被旋转自如地支撑于阀盖30的下阀盖 33的下端部上。下盖51将大小的0形环52、53压缩保持于下阀盖33的下端面上，在0形环52与53之间形成环状的歧管(压力室)54。如图3所示，在下盖51上，将经由切换阀55 从先导压力源56导入先导压力的压力导入端口 57 (仅在图3中图示)形成于歧管M内。 由于下盖51被旋转自如地支撑于下阀盖33上，因此，能够自由选定(设定)压力导入端口 57的位置。在下阀盖33上，设有控制该歧管M与开阀压力室39的连通状态的调压阀60、针形阀(流量控制阀)70以及排气阀80这三个阀。图2示出这三个阀的平面位置关系的一例。如图3所示，调压阀60在使开阀压力室39与歧管M连通的连通路61上，从歧管 54侧顺序地配置有护圈62、0形环(阀座)63、钢球(阀体)64以及将该钢球64按压于0 形环63的压缩螺旋弹簧65，为开阀压力室39内的压力达到预定的储备压为止允许从歧管 54向开阀压力室39的空气流、并且当开阀压力室39内的压力达到储备压时关闭的调压阀 (减压阀)。该调压阀60的开阀压力能够通过弹簧力的设定而极其精密地进行设定。如图4所示，针形阀70在使开阀压力室39与歧管M连通的连通路71上通过螺纹72使针形阀体73螺合，并且具有在开阀压力室39内的压力达到储备压力而调压阀60 关闭之后，一点一点地将歧管M内的压缩空气供应至开阀压力室39内的功能。由于歧管 54内的空气在螺纹72的螺纹齿间的间隙以及针形阀体73的前端的针形部73N和连通路 71之间的微小间隙流动，因此，通过调节针形阀体73的螺合位置(螺合量)，从而能够超微量地控制每单位时间的流量。如图3所示，排气阀80在使开阀压力室39与歧管M连通的连通路81上，从歧管 M侧顺序地设有护圈82、压缩弹簧83、以及通过压缩弹簧83向关闭流路的方向施力的排气阀体84。当歧管M的压力比开阀压力室39的压力降低时，该排气阀80打开，并将该开阀压力室39内的空气向歧管M排气。在该排气阀80上，附设有用于将歧管M内的空气快速地供应至开阀压力室39的快速动作按钮85。该快速动作按钮85通过从下阀盖33的外部的推压操作，而能够将排气阀体84倾动。在快速动作按钮85没有被推压的状态下，通过动作压力以及压缩弹簧83的力，排气阀体84的0形环86将连通路81关闭，但是，当推压快速动作按钮85而使排气阀体84倾动时，在0形环86与连通路81之间产生间隙，并且歧管M内的压缩空气快速地供应至开阀压力室39内。并且，在下阀盖33的下面，形成有以该下阀盖33的轴线为中心的 L形环状突起33D。该L形环状突起33D在连通路61、71以及81部分被去除，在将调压阀 60和排气阀80分别嵌合于连通路61和81之后，在该L形环状突起33D上嵌合防脱环33L 而防止脱落(参照图3)。上述构成的本缓动作开闭阀10如下进行动作。当将切换阀55的供应端口 5 连接于流路时，来自先导压力源56的高压压缩空气被瞬间从压力导入端口 57供应至歧管54。 在开阀压力室39内的压力低于储备压的状态下，调压阀60的钢球64通过歧管M内的压力一边使压缩螺旋弹簧65弯曲一边从0形环63离开，将歧管M内的压缩空气导入开阀压力室39内。并且，当开阀压力室39内的压力达到储备压力时，钢球64通过压缩螺旋弹簧 65的力落座于0形环63上，从歧管M向开阀压力室39的压缩空气的供应停止。在该实施方式中，该储备压力被设定为通过开阀压力室39内的压力抵抗闭阀施力弹簧35的力而活塞体34即将开始向开阀方向移动之前的压力。通过钢球64的弹簧力的设定等，能够严密地进行将调压阀60的闭阀压力设定为这样的均衡压力。重要的是，通过存在调压阀60，能够在将切换阀55的供应端口 5 连接于流路之后极短的时间t (图7， 停顿时间)内，使开阀压力室39内的压力变为该均衡压力。列举具体例，该停顿时间t能够设定为不到5秒。当然，储备压力与开阀(活塞上升)开始压力的差越接近，能够使停顿时间越短，理论上可以为零，但是实际上，考虑到闭阀施力弹簧35的反作用力、各部件的尺寸精度、阀座25随时间变化等，实际上将储备压设定成略低于活塞上升开始压力，并且设定一些停顿时间。调压阀60关闭之后，来自先导压力源56的压缩空气经由切换阀55的供应端口 5 供应至歧管M内。因此，这次从针形阀70向开阀压力室39内极微量一点一点地供应压缩空气，根据该压缩空气的供应速度(每单位时间的供应量)，而活塞体34向开阀方向移动。即，能够使活塞体34开始移动之后的开阀速度缓慢(图7)。开阀开始后的开阀速度 (图7的曲线的斜率)能够通过针形阀70的开口度进行调节。详细的开阀动作如下。当开阀压力室39内的压缩空气压产生的力克服闭阀施力弹簧35的力时，由于活塞体34和传递轴杆36上升，闭阀力消失，因此，开闭阀体M利用储气瓶内的高压气体的压力以及开阀施力弹簧MS的力向开阀方向移动，开闭阀体阀座 25)从环状阀座23离开，其结果进行开阀，并且能够将储气瓶内的压缩气体从流路21a取出至流路22a (螺合于取出螺纹突起22的高压气体使用设备)。具体来说，当使用图示实施例的增力机构时，能够将开闭阀体M (阀座25)从环状阀座23离开0. Imm为止的时间设定为 10秒程度，离开0. 6mm为止的时间设定为20秒至30秒左右。并且，当想要快速开阀时，按压排气阀80的快速动作按钮85。当按压快速动作按钮85时，排气阀体84倾斜，而其0形环86打开连通路81，歧管M内的压缩空气被快速地供应至开阀压力室39内。因此，抵抗闭阀施力弹簧35的力使活塞体34向开阀方向快速移动，能够快速地进行开阀。另一方面，当将切换阀55的停止端口 5 连接于流路而将动作压排出时，由于歧管M的压力比开阀压力室39的压力降低(成为大气压)，因此，开阀压力室39内的空气经由排气阀80(排气阀体84)向歧管M排出，其结果是通过闭阀施力弹簧35的力，活塞体 34迅速地返回到闭阀位置而将流路关闭。以上实施方式中的调压阀60、针形阀(流量控制阀)70以及排气阀80的具体构成只不过示出了一例。对于调压阀60，只要是开阀压力室39内的压力达到预定的储备压为止允许从歧管M向开阀压力室39的空气流、并且当开阀压力室39内的压力达到储备压时关闭的阀，其具体的构成没有限定。同样，针形阀(流量控制阀)70只要是开阀压力室39内的压力达到储备压之后能够从歧管M向开阀压力室39 —点一点地供应空气的阀即可，排气阀80只要是能够从开阀压力室39向歧管M排气的阀即可。并且，通过开阀压力室39的压力进行开阀的阀机构，图示实施方式也只不过示出了一例。此外，在以上的实施方式中，作为利用供应至开阀压力室39的空气压力进行开阀动作的动作构件，虽然示出了活塞体34，但是也可以通过隔板组装体构成动作构件。本发明能够通过满足用于将供应先导压力至开阀压力室39的歧管M与开阀压力室39独立(分别)形成，以及利用调压阀60、流量调整阀70以及排气阀80这三个阀使该歧管M与开阀压力室39之间连通，从而成立。在以上的实施方式中，虽然在排气阀80上附设有快速动作按钮85，而能够进行从歧管M向开阀压力室39的快速供气，但是，在排气阀80上附设快速动作按钮85不是必须的。即，快速动作阀也可以与排气阀80分别设置，但是只要利用排气阀80，构成就变得简单。产业上的可利用性根据本发明的缓动作开闭阀能够利用于在例如高压储气瓶中使用的空气压动作开闭阀。
权利要求
1.一种缓动作开闭阀，其特征在于，包括动作构件，该动作构件使与阀座接离而开闭流路的阀体进行动作； 弹簧机构，该弹簧机构沿闭阀方向施力所述动作构件；开阀压力室，该开阀压力室抵抗所述弹簧机构而使动作构件受到开阀方向的力； 歧管，该歧管与所述开阀压力室独立而设置；调压阀，该调压阀在所述开阀压力室内的压力达到预定的储备压为止允许从歧管向开阀压力室的空气流，并且当开阀压力室内的压力达到储备压时关闭；流量调整阀，该流量调整阀在所述开阀压力室内的压力达到储备压之后，从所述歧管向开阀压力室一点一点地供应空气；以及排气阀，该排气阀在歧管的压力比开阀压力室的压力降低时，将该开阀压力室内的空气向歧管排气。
2.根据权利要求1所述的缓动作开闭阀，其特征在于，所述排气阀包括使歧管与开阀压力室连通的快速动作按钮。
全文摘要
本发明提供一种缓动作开闭阀，该缓动作开闭阀具有开阀压力室，并且经由流量调整阀一点一点地将空气供应至该开阀压力室，其中该开阀压力室抵抗向其闭阀方向的弹簧施力，而使动作构件向开阀方向移动，该动作构件使与阀座接离而开闭流路的阀体进行动作，而得到开阀信号发出之后到开始开阀动作为止的停顿时间较短的缓动作开闭阀。与开阀压力室独立而设置歧管，在该开阀压力室与歧管之间设有调压阀、流量调整阀、以及排气阀这三个阀。其中，该调压阀在该开阀压力室内的压力达到预定的储备压为止允许从歧管向开阀压力室的空气流，并且当开阀压力室内的压力达到储备压时关闭，该流量调整阀在开阀压力室内的压力达到储备压之后，从歧管向开阀压力室一点一点地供应空气，该排气阀在歧管的压力比开阀压力室的压力降低时，将该开阀压力室内的空气向歧管迅速排气并关停阀。
文档编号F16K24/04GK102510965SQ201080040839
公开日2012年6月20日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年9月24日
发明者江尻隆 申请人:藤仓橡胶工业株式会社