CN100346099C

CN100346099C - 断路阀

Info

Publication number: CN100346099C
Application number: CNB031595944A
Authority: CN
Inventors: 笠岛伸正; 山口正树; 新村纪夫
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-04
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: KR20040031615A; KR100990007B1; CN1497203A; JP2004125113A

Abstract

本发明的断路阀即使在加大了阀体直径的情况下也能使阀体顺畅地动作，达到充分的阀关闭气密性。本发明的断路阀包括：使具有旁通流路(46)的阀轴(45)作直线运动的引导件(48)；对阀体(43)施加弹力的主弹簧(49)；在阀座(42)下游与阀体(43)成对向设置的步进电机(55)；推送丝杆(60)；能够推动阀体(43)的移动体(61)；以及限制移动体(61)旋转的杆(64)。这样，阀体(43)的质量产生的动量不会加到步进电机(55)上，转子(52)能够顺畅地旋转。另外，阀轴(45)和引导件(48)之间的公差能够减小，阀体(43)的倾斜也能减小，能够达到充分的阀关闭气密性。

Description

断路阀

技术领域

本发明涉及一种用于切断燃气、将燃气事故防患于未然的断路阀及装有这种断路阀的组件。

背景技术

现有的这种的断路阀(例如本发明的对比文献日本专利公报特开平11-2352号中所示的断路阀)的结构如图5中所示，具有带鍔部的杯状阀壳6，该阀壳6的外面装有定子4，所述阀壳6的开口部中嵌有合成树脂制成的外衬套3。该外衬套3设有与之形成一体的柱形件5，柱形件5处于偏心位置并向前方突出。内衬套12***阀壳6中，外衬套3及内衬套12中设有螺丝导杆17，设在螺丝导杆17前部的凸螺纹部分17a在从上述的衬套3向前方突出的状态下可在正反方向上自由旋转。另外，螺丝导杆17上设置有与所述定子4对向的转子16，在该转子16和所述外衬套3之间插装有用于产生止推力的滚动轴承18。阀体25被设置成与柱形件5进行配合同时与凸螺纹部分17a进行螺纹螺杆配合。弹性密封部件8、外衬套3和阀壳6由带台阶的凸缘2和平板凸缘7夹住，带台阶的凸缘2和平板凸缘7由铆接件32以铆接方式进行固定。另外，从铆接件32靠外侧的弹性密封部件33由带台阶的凸缘2和壳体27夹住，使带台阶的凸缘2和壳体27之间保持住气体密封状态。在一般的燃气表中，该断路阀的螺丝导杆17被配置成水平方向。

下面说明具有上述结构的断路阀的操作情况。

在燃气使用状态出现异常等情况下，转子16从图中未示出的控制单元得电，发生正转，螺丝导杆17也向正方向旋转，柱形件5阻止阀体25发生旋转，将旋转运动变换成直线运动，阀体25从螺丝导杆17一侧向阀座26一侧前进，顶住阀座26，将流体经路堵塞，从而切断流体。另外，在从这样的状态恢复时，在外部输入的作用下使度螺丝导杆17向反方向旋转，柱形件5同样阻止阀体25的旋转，使旋转运动变换成直线运动，使阀体25从阀座26一侧朝螺丝导杆17一侧后退，直到阀体25的端部顶到外衬套3，使流体经路开放，从而重新开始供给流体。

近年，只通过装在微电脑燃气表中的电池提供的电能就能实现燃气断路及燃气恢复、并且保持阀关闭状态也无需能量的断路阀的便利性被广为认可，并被期待着装到工业用表等的更大流量的燃气表中。

在大流量的燃气表中，为了降低大流量流过时的压力损失，阀座口径(即阀体外径)以及阀开启时阀体和阀座的距离(即阀的冲程)必须设定得很大。

但是，在上述的现有断路阀中，阀体25只被支承在螺丝导杆17的凸螺纹部分17a上，阀体25的外径很大时，其质量产生的偏心动量将集中地加到与凸螺纹部分17a之间的配合部分上。这样，将形成很大的阻碍转子16旋转的摩擦力。另外为了进行顺畅的配合，阀体25和支承它的螺丝导杆17的凸螺纹部分17a之间需要留一定的公差，这一公差会造成阀体25倾斜，与阀座26之间的角度差会变大，从而有可能达不到充分的阀关闭气密性。

发明内容

本发明就是针对现技术中的上述问题而完成的，其目的在于提供一种在为了与大流量相对应而把阀体直径加大的场合下也不妨碍转子的旋转、具有充分的阀关闭气密性和操作时也能节省电源功率的断路阀。

为了解决上述问题，本发明包括：设在燃气流路中的阀座；设置在上游的、能够堵塞住所述阀座的阀体；设置在所述阀体上的阀轴，所述阀轴上设有比阀体安装孔细的部分和比阀体安装孔粗的部分；使所述阀轴作直线运动的引导件；对所述阀体向阀座一侧施加弹力的主弹簧；将所述阀轴推向阀体的副弹簧；在所述阀座下游与所述阀体对向设置的旋转驱动机构；设在所述旋转驱动机构的输出轴上的推送丝杆；其中心孔能够与所述推送丝杆进行螺纹螺杆配合、可以推动所述阀体的移动体；和限制所述移动体的旋转的杆，所述阀体安装孔设在阀体中部，所述阀轴的细的部分***到所述阀体安装孔内，并通过分别设置在所述阀体两侧的所述主弹簧和所述副弹簧，把所述阀轴设置在阀体上。

采用上述方案的话，由于阀体由阀轴和引导件加以支撑，阀体的质量产生的偏心动量不会加到旋转驱动机构上，具有即使为了流过大流量而加大了阀体直径的场合下也不会阻碍旋转驱动机构的旋转的特征。在与阀轴对向设置的旋转驱动机构的输出轴的驱动下，首先将阀轴推离阀体，开启旁通流路，降低背面的压力，这样只用很少的能量就可以打开阀体，恢复流路。同时，由于阀轴和引导件之间只能进行直线滑动，阀轴和引导件之间的公差可以设定得比采用螺丝导杆等推送机构的场合下要小，其结果，阀体的倾斜可以减小，在即使为了流过大流量而加大了阀体直径的场合下也能达到充分的阀关闭气密性。

本发明的断路阀包括：设在燃气流路中的阀座；设置在上游的、能够堵塞住所述阀座的阀体；设置在所述阀体上的阀轴；所述阀轴上设有用于确保与所属阀体之间的旁通流路的较细的部分、和能够堵塞住所述旁通流路且比阀体安装孔粗的部分；使所述阀轴作直线运动的引导件；对所述阀体向阀座一侧施加弹力的主弹簧；对所述阀轴向堵塞所述旁通流路的方向施加弹力的副弹簧；在所述阀座下游与所述阀体中对向设置的旋转驱动机构；设在所述旋转驱动机构的输出轴上的推送机构；其中心孔能够与所述推送机构进行螺纹螺杆配合或其它形式的配合、可以推动所述阀体的移动体；和限制所述移动体的旋转的旋转防止机构。

这样，由于阀体由阀轴和引导件进行支撑，阀体的质量产生的偏心动量不会加到旋转驱动机构上，具有即使为了流过大流量而加大了阀体直径的情况下也不阻碍旋转驱动机构的旋转的特征。

另外，由于阀轴和引导件只进行直线滑动，阀轴和引导件之间的公差要比采用螺丝导杆等推送机构的场合下要小。其结果，阀体的倾斜能够减小，即使为了流过大流量而加大了阀体直径的话也能达到充分的阀关闭气密性。

另外，本发明的另一种断路阀在上述结构上还增加了在阀轴上与阀体相反的一端设置的自我保持型电磁螺线管。

这样一来，旋转驱动机构只进行阀开启动作，在与自我保持型电磁螺线管保持吸引住后，使旋转驱动机构一侧的移动体阀关闭时后退到不顶住阀体的位置，阀关闭动作通过解除自我保持型电磁螺线管的吸引、依靠弹簧施加的弹力使阀体移动来完成，这样，即使在需要紧急阀关闭等场合下，也能高速、稳定地进行阀关闭动作。

另外，本发明的断路阀在上述构成的基础上，旋转驱动机构采用了步进电机。

这样，依靠步进电机的保持转矩就能保持阀开启状态，从而可以提供结构简单、成本低廉的断路阀。

另外，本发明的断路阀组件使在含有阀座的燃气流路的一部分上装入具有上述构成的断路阀而成。

这样，在制造燃气表时，只需在流路的一部分中装入断路阀组件就能够增加断路阀功能，可以简化制造过程，同时断路阀组件由于可以在单件状态下进行功能检验，从而能够提供质量稳定的断路阀。

附图说明

图1为本发明实施例1中的断路阀处于关闭状态时的截面图。

图2为该断路阀的旁通部分处于开启状态时的截面图。

图3为该断路阀处于开启状态时的截面图。

图4为本发明实施例2中的断路阀处于开启状态时的截面图。

图5为现有的断路阀处于开启状态时的截面图。

在上面的附图中，41为燃气流路；42为阀座；43为阀体；45，71为阀轴；48，72为引导件；49为主弹簧；55为步进电机(旋转驱动机构)；59为输出轴；60为推送丝杆(推送机构)；61为移动体；64为杆(旋转防止机构)；78为自我保持型电磁螺线管。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。

(实施例1)

图1为本发明实施例1中的断路阀处于关闭状态时的截面图，图2为旁通流路处于开启状态时的截面图，图3为处于阀开启状态时的截面图。

图1、2中所示的断路阀包括以下部件：设在燃气从右上的入口41a流向左下的出口41b的燃气流路41中的阀座42、设在上游且能将阀座42堵塞住的阀体43、设有比阀体安装孔44细的部分45a和比阀体安装孔粗的部分45b的阀轴45、在无负荷时将阀轴45推向阀体43的副弹簧47、使阀轴45作直线运动的引导件48、对阀体43朝阀座42一侧施加推力的主弹簧49、位于阀座42下游且与阀体43对向地设置的旋转驱动机构即步进电机55、设在步进电机55的输出轴59上的推送机构即推送丝杆60、其中心孔与推送丝杆60可以进行螺纹螺杆配合或其它形式的配合的、可以推动阀体43的移动体61、以及限制该移动体61的旋转的旋转防止机构即杆64。

阀座42为金属切削品，焊接在燃气流路41中。阀体43由合成橡胶等可弯曲材料制成，通过弹簧垫50安装在阀轴45上。阀轴45由金属制成，引导件48由经过聚四氟乙烯涂层或电镀等处理的板金制成或者由聚醛树脂等合成树脂制成，阀轴45和引导件48之间设有直径的1/100左右、能进行微小滑动的公差。引导件48***/镶入凸缘65中，凸缘65隔着密封部件66被固定在燃气通路41中。主弹簧49由不锈钢等制成的圈簧，被压紧后配置在阀体43和凸缘65之间。

旋转驱动机构即步进电机55由装有永久磁铁51的转子52、与转子52对向设置的定子53和设在定子53内部的线圈54所构成。转子52和定子53之间设有由奥氏体系列的不锈钢等非磁性金属制成的隔壁56，隔壁56和凸缘67之间通过密封部件57对燃气进行密封，防止燃气流到外部。转子52的输出轴59由固定在隔壁56上的轴承58和盖板63以旋转自如的方式加以支撑。推送机构即推送丝杆60通过对输出轴59的一端进行切削或转造加工而形成。旋转防止机构即杆64与盖板63形成一个整体。移动体61由合成树脂制成，其中心孔里设有凹螺纹、外周上设有配合部69，在与推送丝杆60进行螺纹螺杆配合的同时还与杆64进行配合，设在其一端的推动部62能顶住弹簧垫50；在阀关闭时，如图1中所示，在推动部62和阀体43之间能够中形成若干间隙。移动体61的材料最好采用硫化聚苯等耐剪切变形性能比较高的材料。另外，在燃气通路41的入口41a、出口41b处分别设有能与燃气表的燃气通路相连接的凸缘41c、41d。

下面说明实施例1中所述的断路阀的操作情况和作用。在图1中所示的阀关闭状态下，移动体61后退到顶住盖板63的位置，与阀体43将形成间隙。这样，阀体43在主弹簧49的弹力作用下顶住阀座42，保持燃气不能流动的阀关闭状态。由于阀轴45和引导件48之间的公差非常微小，只有直径的1/100左右，阀体43的倾斜也将会很小，并且由于还受到来自主弹簧49的均衡的推力，即时在为了与大流量相对应而加大阀体43的直径的场合下，也能得到充分的阀关闭气密性。

微电脑燃气表的控制部分从来自各种传感器的信号判定危险已经解除可以恢复操作时、燃气用户将危险状态排除后操作设在燃气表及遥控盘上的恢复开关时、以及燃气公司等通过通信机构发出遥控恢复命令等场合下，微电脑燃气表的控制部分(图中未示出)在线圈53上加上具有位相差的脉冲状电流，使转子52旋转。这样一来，被推送丝杆60推送出的移动体61向阀体43一侧移动，将其顶住，使阀体43脱离阀座42，移动到图3中所示的阀开启位置。这样，燃气就可以进行流通。

这里，由于移动体61重量很轻、与阀体43又是分别形成的，阀体43的质量所产生的偏心动量不会作用到推送丝杆60的配合部分上，因此，转子52能够进行顺畅的旋转运动。这样，在即使为了流过大流量而将阀体43的直径加大的场合下，也具有不阻碍步进电机55旋转的特征。

另外，当燃气的使用状态没有异常、从各种传感器送来的信号没有指示危险情况时，从微电脑燃气表的控制部分将没有电流送出，步进电机55在保持转矩的作用下保持在转子52不发生旋转的状态。这样，阀体43将保持在图3中所示的阀开启状态，燃气可以流通。当燃气的使用状态发生异常或从各种传感器的信号指示出危险状态时，微电脑燃气表的控制部分在线圈54上施加在具有位相差的脉冲状电流，使转子52旋转，移动体61向盖板63一侧后退。然后，阀体43在主弹簧49的弹力作用下顶住阀座42，成为如图1中所示的燃气不能流动的阀关闭状态。

此时，由于阀轴45和引导件48之间的公差非常微小，阀体43的倾斜非常小，与引导件48之间不会发生卡死等现象，可以顺畅地移动到阀关闭位置处，能够进行可靠的阀开启。含有燃气通路41的这种断路阀组件由断路阀制造厂商预先进行过操作及气密性试验等的性能检验，可以直接安装到燃气表的燃气通路中。因此，本发明提供了一种不仅制造过程能够简化、同时质量也能稳定的断路阀。

这样，本发明实施例1中的断路阀由以下部件构成：设在燃气流路41中的阀座42、设在上游的且可将阀座42堵塞住的阀体43、设在阀体43上的阀轴45、使阀轴45作直线运动的引导件48、对阀体43向阀座42一侧施加推力的主弹簧49、设在阀座42下游且与阀体43对向配置的旋转驱动机构即步进电机55、设置在步进电机55的输出轴59上的推送机构即推送丝杆60、其中心孔能与推送丝杆60进行螺纹螺杆配合或其它形式的配合、可以推动阀体43的移动体61、限制该移动体61的旋转的旋转防止机构即杆64构成。由于阀体43被阀轴45和引导件48所保持住，由阀体43的质量引起的偏心动量不会加到旋转驱动机构即步进电机55上，这样即使为了流过大流量中而加大了阀体43的直径的场合下，也具有旋转驱动机构的转子52的旋转也不会受到阻碍的特征。

另外，由于阀轴45和引导件48之间只能进行直线滑动，阀轴45和引导件48之间的公差可以设置成比螺丝导杆等推送机构的场合下小。其结果，阀体43的倾斜能够减小，即使为了流过大流量中而加大了阀体43的直径的了场合下，也能达到充分的阀关闭气密性。

另外，由于旋转驱动机构为步进电机55，步进电机55的保持转矩能够保持住阀开启状态，因此可以提供简单、低成本的断路阀。另外，由于断路阀组件是在含有阀座42的一段燃气流路41上装入具有上述构成的断路阀而成，在制造燃气表时只需在部分流路上装入断路阀组件，就能增加断路阀功能，制造过程可以简化，同时断路阀组件由于可以在单件状态下进行功能检验，从而能够提供质量稳定的断路阀。

另外，在上面的说明中，阀座42是焊接在燃气流路41中的，但是也可以对燃气流路41的一部分进行机械加工而成，引导件48也可以加工成凸缘65的一部分，表面处理也可以在阀轴45一侧进行。推动部件62可以是与移动体61不同的部件，另外，推送机构可以不是推送丝杆60，使用凸轮机构也是可以的。

另外，在上面的说明中，旋转驱动机构虽然是步进电机55，当只要是齿轮传动电机等保持转矩较强的旋转驱动机构就可以。但是，考虑到产品的经济性，步进电机是最佳选择。

(实施例2)

图4为本发明实施例2的断路阀处于开启状态时的截面图。与实施例1的不同之处在于，在阀轴71上与阀体43相反的一端上设有自我保持型电磁螺线管78。图中，阀轴71的外侧设有引导件72，引导件72的外侧设有线圈75，阀轴71的端部设有能将其顶住的固定铁芯74。永久磁铁73和轭状物76、77和阀轴71构成磁气回路，形成自我保持型电磁螺线管78。阀轴71由电磁不锈钢等磁性材料制成。引导件72由奥氏体系列不锈钢等非磁性金属制成。自我保持型电磁螺线管78隔着密封部件66在凸缘81处固定在燃气通路41上。引导件72和凸缘81之间、引导件72和固定铁芯74之间分别设有密封部件79、80，将燃气密封住，防止其流到外部。另外，标有与实施例1相同符号的为相同的构成部件，在此省略对它们的说明。

下面描述实施例2的断路阀的操作情况和作用。在图4中所示的阀开启状态下，自我保持型电磁螺线管78和步进电机55上都没有加上电机信号。阀轴71顶住固定铁芯74，在永久磁铁73的磁束作用下保持着被吸着状态，阀体43保持着远离阀座42的阀开启状态。移动体61后退到顶住盖板63的位置，与处于阀关闭位置下的阀体43之间具有一定的间隙。

燃气的使用状态出现异常或从各种传感器送来的信号指示有危险状态发生时，微电脑燃气表的控制部分在自我保持型电磁螺线管78的线圈75中施加上脉冲状电流，产生与永久磁铁73的磁束方向相反的电磁力。其结果，阀轴71和固定铁芯74之间的吸引力被抵消掉。在主弹簧49的弹力作用下，阀轴71脱离固定铁芯74，阀体43向阀座42一侧移动，并与之顶住，将燃气通路41关闭。

此时所施加的脉冲状电流可以为50ms程度的矩形波，由于在短时间内就能完成阀关闭动作，故在需要紧急阀关闭等场合下能高速、稳定地进行阀关闭动作。在阀关闭状态下，移动体61后退到顶住盖板63的位置，并与阀体43之间产生间隙。这样，阀体43在主弹簧49的弹力作用下顶住阀座42，保持住燃气不能流动的阀关闭状态。

微电脑燃气表的控制部分从来自各种传感器的信号判定危险已经解除可以恢复操作时、燃气用户将危险状态排除后操作设在燃气表及遥控盘上的恢复开关时、以及燃气公司等通过通信机构发出遥控恢复命令等场合下，微电脑燃气表的控制部分在线圈53上加上具有位相差的脉冲状电流，使转子52旋转。这样一来，被推送丝杆60推送出的移动体61向阀体43一侧移动，将其顶住，使阀体43脱离阀座42，移动到顶住固定铁芯74的位置。然后，阀轴71被永久磁铁73的磁束所吸引，保持住被固定铁芯74吸住的状态。这样，燃气就可以进行流通。

之后，微电脑燃气表的控制部分在步进电机55的线圈53上施加上具有相反的位相差的脉冲状电流，使转子52反向旋转。这样一来，被推送丝杆60推动的移动体61向离阀开启体43的方向移动，后退到顶住盖板63的位置才停止。这样，就成为图3中所示的阀开启状态。

如上所述，本发明实施例2的断路阀中由于在阀轴71上与阀体43相反的一端配置了自我保持型电磁螺线管78，在短时间内就能完成阀关闭动作，在需要紧急关闭等场合下也能高速、稳定地进行阀关闭动作。另外，即是在为了流过大流量而加大了阀体43的直径的场合下，阀体43产生的偏心动量也能由引导件72来支撑住，只需适当地设置主弹簧49的推力，就能达到充分的阀关闭气密性。

另外，图3中虽然示出了永久磁铁73位于固定铁芯74和轭状物76之间的情况，但是设置在轭状物76和轭状物77之间也是可以的。另外，在上面的说明中，阀轴71起到了可动铁芯的作用，但是可动铁芯为单独部件与阀轴嵌合也是可以的。

采用如上所述的本发明的话，可以达到以下效果。

由于阀体由阀轴和引导件加以支撑，阀体的质量产生的偏心动量不会加到旋转驱动机构上，具有即使为了流过大流量而加大了阀体直径的场合下也不会阻碍旋转驱动机构的旋转的特征。在与阀轴对向设置的旋转驱动机构的输出轴的驱动下，首先将阀轴推离阀体，开启旁通流路，降低背面的压力，这样只用很少的能量就可以打阀开启体，恢复流路。同时，由于阀轴和引导件只能进行直线滑动，阀轴和引导件之间的公差可以设定得比采用螺丝导杆等推送机构的场合下要小。其结果，阀体的倾斜可以减小，即是为了流过大流量而加大了阀体直径的话也能达到充分的阀关闭气密性。

另外，在本发明的上述断路阀结构上，在阀轴上与阀体相反的一端上再增加上自我保持型电磁螺线管，旋转驱动机构只进行阀开启动作，与自我保持型电磁螺线管保持吸住后，使旋转驱动机构一侧的移动体后退到阀关闭时不顶住阀体的位置，阀关闭动作通过解除自我保持型电磁螺线管的吸引、依靠弹簧施加的弹力使阀体移动来进行，即使在需要紧急阀关闭等场合下也能高速、稳定地进行阀关闭动作。

另外，由于能够依靠步进电机的保持转矩保持住阀开启状态，从而可以提供结构简单、成本低廉的断路阀。

另外，在制造燃气表时只需在流路的一部分中装入断路阀组件就能够增加断路阀功能，制造过程可以简化，同时断路阀组件可以在单件状态下进行功能检验，能够提供质量稳定的断路阀。

Claims

1.一种断路阀，包括：

设在燃气流路中的阀座；

设置在上游的、能够堵塞住所述阀座的阀体，其特征在于还包括：

设置在所述阀体上的阀轴，所述阀轴上设有比阀体安装孔细的部分、和比阀体安装孔粗的部分；

使所述阀轴作直线运动的引导件；

对所述阀体向阀座一侧施加弹力的主弹簧；和将所述阀轴推向阀体的副弹簧；

在所述阀座下游与所述阀体对向设置的旋转驱动机构；

设在所述旋转驱动机构的输出轴上的推送丝杆；

其中心孔能够与所述推送丝杆进行螺纹螺杆配合、可以推动所述阀体的移动体；和

限制所述移动体的旋转的杆，

所述阀体安装孔设在阀体中部，所述阀轴的细的部分***到所述阀体安装孔内，并通过分别设置在所述阀体两侧的所述主弹簧和所述副弹簧，把所述阀轴设置在阀体上。

2.如权利要求1所述的断路阀，其特征在于：阀轴上与阀体相反的一端上设置有自我保持型电磁螺线管。

3.如权利要求1所述的断路阀，其特征在于：旋转驱动机构为步进电机。