CN1886611A - 恒流量阀 - Google Patents

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Abstract

恒流量阀具有腔室(6)，在腔室内设置了具有阀部件(7)的第一隔膜部(8)和第二隔膜部(9)和第三隔膜部(10)，将该腔室内部划分为第一加压室(11)、第二阀室(12)、第一阀室(13)和第二加压室(18)。第一加压室具有对第二隔膜施加向内的恒定力的装置，第二加压室具有对第三隔膜施加向内的恒定力的装置。第一阀室与入口流路连通，第二阀室具有对应于阀部件的阀座(27)，由该阀座划分为通过设置在第一隔膜部上的连通孔与第一阀室连通的下部阀室(14)以及与出口流路连通的上部阀室(15)。

Description

恒流量阀
技术领域
本发明涉及一种即使阀上游侧和下游侧的流体压力变化，流量也恒定的恒流量阀。更详细地说，本发明涉及一种为了防止产生灰尘而没有滑动部的、适应性优异的恒流量阀。
背景技术
过去提出了各种恒流量阀方案，特开平5-99354号公报公开了其中一种方案。在这种恒流量阀中，如图8所示，由设置在流路101中的阀座102、具有与其相对的阀体103的隔膜104划定了隔膜室105。在隔膜104上形成了连通路107，以便在通过弹簧106将开阀方向的力作用在隔膜104的同时，使入口侧流体流入隔膜室105内。
由这种结构，从恒流量阀入口侧流入恒流量阀内的流体沿闭阀方向对隔膜104施压，由连通路107减压后流入隔膜室105内。流入隔膜室105内的流体沿开阀方向对隔膜104施压，在通过形成在阀座102和隔膜104的阀体103之间的流体控制部108时被进一步减压，向恒流量阀的出口侧流出。
而且，作用在隔膜104上的闭阀方向的力和开阀方向的力的差值与沿开阀方向对隔膜104施加作用力(偏压)的弹簧106处于平衡状态。
因而当恒流量阀入口侧的流体压力增加或恒流量阀的出口侧压力减小时，则作用在隔膜104上的闭阀方向的力增加，流体控制部108的开口面积减小，使隔膜室105的流体压力增加。由此，作用在隔膜104上的开阀方向的力也增加，作用在隔膜104上的闭阀方向的力和开阀方向的力的差值再次变得与弹簧106的力处于平衡状态。
另一方面，当恒流量阀入口侧的流体压力下降或恒流量阀的出口侧压力增加时，由于流体控制部108的开口面积增加，作用在隔膜104上的闭阀方向的力和开阀方向的力的差值仍然变得与弹簧106的力处于平衡状态。
因而由于作用在隔膜104上的入口侧流体压力和隔膜室105内流体压力的差值保持恒定，因而连通路107前后压差变得恒定，能够保持流量恒定。
但是由于不能对恒流量阀进行拆卸而不能改变弹簧106的强度，因而不能改变连通路107的前后压差，不能在阀配管(布管)后改变流量设定。
而且由于弹簧106与液体接触，担心金属在流体内溶出或由药液引起腐蚀。
而且由于不能完全关闭阀，所以为了切断流体，需要连接其它阀。
发明内容
本发明的目的是提供一种恒流量阀，其即使是在阀配管后也能够简单地改变流量设定，不用担心金属溶出或由药液引起腐蚀，并能够闭阀。
根据本发明，提供一种恒流量阀，它包括：具有流体的入口流路和出口流路以及与该入口流路和出口流路连通的腔室的本体部、设置在该腔室内且具有阀体和第一隔膜部的阀部件，其特征在于，在上述腔室内还具有夹持上述阀部件地位于其两侧且有效受压面积比第一隔膜部小的第二隔膜部和第三隔膜部，上述阀部件和各个隔膜部通过将各个隔膜部的外周部固定在上述本体部上而安装在上述腔室内，上述腔室划分为：在上述腔室一端部和上述第二隔膜部之间形成的第一加压室、在上述腔室另一端部和上述第三隔膜部之间形成的第二加压室、在上述第一隔膜部和上述第三隔膜部之间形成的第一阀室、在上述第一隔膜部和上述第二隔膜部之间形成的第二阀室，上述第一加压室具有对上述第二隔膜部始终施加向内的恒定力的装置，上述第一阀室与上述入口流路连通，上述第二阀室具有与上述阀部件的阀体对应的阀座，分开形成为相对于该阀座位于第一隔膜部侧且通过设置在所述第一隔膜部上的连通孔与上述第一阀室连通的下部第二阀室、位于上述第二隔膜部侧且与上述出口流路连通的上部第二阀室，上述阀体和上述阀座之间的空间形成流体控制部，该流体控制部通过上述阀部件的上下移动使上述阀体和阀座之间的开口面积变化，从而对上述下部第二阀室的流体压力进行控制，上述第二加压室具有对上述第三隔膜部始终施加向内的恒定力的装置。
所述施加(向内的)恒定力的装置可以是弹簧装置或加压流体。
最好在上述第一加压室内设置第四隔膜部，通过该第四隔膜部，将恒定力施加在上述第二隔膜部上。
附图说明
下文将参考附图，根据本发明实施例，对本发明上述和其他目的、特征和优点进行详细说明。其中：
图1是示出本发明的恒流量阀的一个实施例的纵剖视图；
图2是在图1追加了其它显示内容的视图；
图3是图1的本体一部分的半切透视图；
图4是图1的本体另一部分的半切透视图；
图5是各个隔膜部的半切透视图；
图6是示出图1中上游侧压力减小或下游侧压力增加状态下的纵剖视图；
图7是示出本发明的恒流量阀的其它实施例的纵剖视图；
图8是现有恒流量阀的纵剖视图。
具体实施方式
下文将参考附图对本发明实施例进行说明，但是本发明并不局限于此。
参考图1，恒流量阀本体部1从上开始分为本体C4、本体B3、本体A2、本体D5，由上述本体组装在一起而构成该恒流量阀本体部1。该本体部1具有在其内部被划分为第一加压室11、第二阀室12、第一阀室13和第二加压室18的腔室6；用于流体从外部向腔室6内流入的入口流路23以及用于流体从腔室6向外部流出的出口流路30。
本体A2由聚氟乙烯(PTFE)形成，位于本体部1的中央部。如图3所示，在本体A2的上部设置了圆形凹状的上部台阶部19，在上部台阶部19的中央设置了直径比上部台阶部19的直径小并构成下部第一阀室16的开孔部20。而且，直径比开孔部20的直径大的圆形凹状下部台阶部21连续地设置在开孔部20下。在本体A2的上面部即在上部台阶部19的周缘部上设置了环状凹槽22，而且还设置了从侧面向本体A2的开孔部20延伸并使两者之间连通的入口流路23。
本体B3由PTFE形成，结合固定在本体A2的上面。如图4所示，在本体B3的上部设置了圆形凹状的上部台阶部24，在上部台阶部24的中央设置了直径比上部台阶部24的直径小并构成上部第二阀室15的开孔部25。而且，直径比开孔部25的直径小的开口部26、直径与本体A2的上部台阶部19相同的圆形凹状下部台阶部28连续地设置在开孔部25下。开口部26的下端面周缘部成为阀座27。在本体B3的下面部即下部台阶部28的周缘部上在与本体A2的环状凹槽22相对的位置上设置了环状凹槽29，而且还设置有从位于与本体A2的入口流路23相反侧的本体B3的侧面向开孔部25延伸并使两者之间连通的出口流路30。
本体C4由聚偏氟乙烯(ポリフツ化ビニリデン，PVDF)形成，嵌合固定在本体B3的上部上。在本体B3的上部中央设置了螺栓31进行螺纹接合的阴螺纹部32。构成第一加压室11的开孔部(孔)33(图2)连续地设置在阴螺纹部32下。在本体C4的侧面上设置了从该侧面向开孔部33延伸并使两者之间连通的小径通气孔35(图2)。而且在本体C4的下端面上以开孔部33为中心设置有要嵌合在本体B3的上部台阶部24内的环状突部34。
本体D5由PVDF形成，嵌合固定在本体A2的底部上。在本体D5的中央部设置了上面开口并构成第二加压室18的开孔部(孔)36(图2)。在开孔部36的上面周围设置有要嵌合固定在本体A2的下部台阶部21上的环状突部37。而且在本体D5的侧面上设置了从该侧面向开孔部36延伸并使两者之间连通的小径通气孔38。
上述构成本体部1的4个本体A、B、C、D由螺栓·螺母(未示出)夹持固定。
PTFE制造的阀部件由符号7表示。阀部件7包括第一隔膜部8。第一隔膜部8包括在中央设置为凸缘状的厚壁部39、贯通该厚壁部39设置的连通孔40、从厚壁部39的外周面沿径向延伸设置的圆状薄膜部41、上下突出地设置在薄膜部41的外周缘部上的环状筋部42。阀部件7还包括设置在第一隔膜部8的上部中央且具有倾斜面的倒擂钵状的阀体43、设置得从阀体43向上方突出且上端部形成为半球状的上部杆44、设置得从厚壁部39的下端面中央部向下方突出且下端部形成为半球状的下部杆45，而且这些部件与第一隔膜部一体形成。设置在第一隔膜部8外周缘部上的环状筋部42嵌合在被设置于本体A2和本体B3上的两个环状凹槽22、29内，被夹持固定在本体A2和本体B3之间。而且，形成在阀体43的倾斜面和本体B3的开口部26(图4)的下端面周缘部之间的空间作为流体控制部46发挥功能。
在阀部件7的下方设置有PTFE制造的第二隔膜部9。第二隔膜部9包括设置在中央的圆柱状厚壁部47、从厚壁部47的下端面向径向延伸的圆形的薄膜部48、设置在薄膜部48外周缘部上的环状密封部49，它们一体形成。而且，薄膜部48的外周缘部的环状密封部49被夹持固定在本体B3的上部台阶部24和本体C4的环状突部34之间。
此外，第二隔膜部9的受压面积必须设计得比第一隔膜部8的受压面积小。
在阀部件7的上方设置有PTFE制造的第三隔膜部10。第三隔膜部10包括设置在中央的圆柱状厚壁部50、从厚壁部50的上端面向径向延伸的圆形的薄膜部51、设置在薄膜部51外周缘部上的环状密封部52，它们一体形成。第三隔膜部10的形状与第二隔膜部9的形状相同，上下相反地配置。厚壁部50的上端面与阀部件7的下部杆45接触，而且薄膜部51的外周缘部的环状密封部52被夹持固定在本体A2的下部台阶部21和本体D5的环状突部37之间。
而且第三隔膜部10的受压面积同样地也必须设计得比第一隔膜部8的受压面积小。
参考图1，PVDF制造的弹簧支架53设置在本体C4的开孔部33内，与第二隔膜部9的厚壁部47嵌合。通过设置在弹簧支架53和螺纹接合在本体C4的阴螺纹部32上的螺栓31之间的弹簧54，该弹簧支架53始终向内(在图1中向下方向)对第二隔膜部9加压。在本实施例中，虽然由弹簧54和弹簧支架53构成加压装置，但是也可以采用将加压空气等流体导入本体C4的开孔部33(图2)中的方式。
同样，PVDF制造的弹簧支架55和SUS制造的弹簧56设置在本体D5的开孔部36内，弹簧支架55嵌合在第三隔膜部10的厚壁部50上。两者以与弹簧54和弹簧支架53相同的作用，向内(在图1中向上方向)对第三隔膜部10加压。其它方面与上文相同而省略了说明。
由上述说明的各个结构而形成在本体部1内部的腔室6从上开始划分为：由第二隔膜部9和本体C4的开孔部33形成的第一加压室11、由在第一隔膜部8和本体B3的下部台阶部28之间所形成的下部第二阀室14以及第二隔膜部9和本体B3的开孔部25所形成的上部第二阀室15两者所组成的第二阀室12、由第三隔膜部10和本体A2的开孔部20所形成的下部第一阀室16以及第1隔膜部8和本体A2的台阶部19所形成的上部第一阀室17所组成的第1阀室13、由第三隔膜部10和本体D5的开孔部36所形成的第二加压室18。
包括上述结构的第一实施例的恒流量阀像下述那样动作(工作)。
从本体A2的入口流路23流入第一阀室13内的流体，通过阀部件7的连通孔40而被减压并流入下部第二阀室14内。然后流体从下部第二阀室14通过流体控制部46流入上述第二阀室15内时，由在流体控制部46的压力损失而再次被减压，并从出口流路30流出。此时，由于连通孔40的直径设置得充分小，流过阀的流量由连通孔40的前后的压力差确定。
此时，对各个隔膜部8、9、10承受来自流体的力进行研讨，则第一隔膜部8承受由第一阀室13和下部第二阀室14内的流体压力差而导致的向上的力，第二隔膜部9承受由上部第二阀室15的流体压力而导致的向上的力，第三隔膜部10承受由第一阀室13内的流体压力而导致的向下的力。此时由于第一隔膜部8的受压面积设计得与第二隔膜部9和第三隔膜部10的受压面积相比足够大，因而与作用在第一隔膜部8上的力相比，作用在第二隔膜部9和第三隔膜部10上的力几乎可以忽略不计。因而，阀部件7承受来自流体的力变成由第一阀室13和下部第二阀室14内的流体压力差而导致的向上的力。
而且阀部件7由第一加压室11的加压装置而向下方施力，同时，由第二加压室18的加压装置而向上方施力。如果将第一加压室11的加压装置的力调整得比第二加压室18的加压装置的力大，则阀部件7从各个加压装置承受的合力变成向下方向的力。
因而，阀部件7稳定地处在由各个加压装置所引起的向下方向的合力与由第一阀室13内和下部第二阀室14内的流体压力之差所引起的向上方向的力保持平衡的位置上。即下部第二阀室14的压力由流体控制部16的开口面积自立地调整，以使由各个加压装置所引起的合力与流体压力差所引起的力平衡。
因而如果在由各个加压装置所引起的向下方向的合力没有变化，第一阀室13内和下部第二阀室14内的流体压力之差变得恒定，连通孔40前后的压差保持恒定。由此，流过阀的流量始终保持恒定。
由上述动作，即使本恒流量阀的前后流体压发生变化，也可以保持流量恒定。
而且，由于本恒流量阀在作用于阀部件7上的各个加压装置的合力与由第一阀室13内和下部第二阀室14内的流体压力之差所引起的力平衡的状态下动作，因而如果对作用在阀部件7上的各个加压装置的合力进行调整，则第一阀室13和下部第二阀室14的流体压力差变为与其对应的数值。因而，由于能够调整连通孔40前后的压差，不用拆卸阀就能改变调整流量。
此外，如果将由第一加压室11的加压装置所引起的力调整得比第二加压室18的加压装置所引起的力小，则作用在阀部件7上的合力仅是向上方向的力，变成将阀部件7的阀体43推压在本体B3的开口部26的阀座27上的形态，能够切断流体。即恒流量阀变为闭塞状态。
图7是示出本发明的恒流量阀的第二实施例的纵剖视图。在本实施例中，替代弹簧，使用压缩空气作为加压手段(加压装置)。
本体A2、本体B3、本体D5、阀部件7、第二隔膜部9、第三隔膜部10以及对第三隔膜部10加压的装置的结构与第一实施例的恒流量阀相同，动作也相同，省略了对其的说明。
参考图7，设置了嵌合固定在本体B3上部的本体E57。本体E57包括在中央贯穿本体E57上下端面并在延伸的上部扩径且断面形状为圆形的隔膜室60、将隔膜室60与外部连通的通气孔61，在下端面上以隔膜室60为中心地设置有嵌合在本体B3的台阶部24内的环状突部62。
位于本体E57上部的本体F58包括设置在下部的气室63、贯通气室63和上端面设置并设置成用于从外部向气室63导入压缩空气等的给气孔64。
第四隔膜部59包括设置在周缘部上的外径与本体E57的隔膜室60的直径大致相同的圆筒形筋65、设置在中央的圆柱部66、连接圆筒形筋65的下端面内周和圆柱部66上端面外周而设置的膜部67。圆筒形筋65嵌合固定在本体E57的隔膜室60内，同时被夹持固定在本体B3和本体E57之间，圆柱部66在隔膜室60内上下***。而且，第二隔膜室9的厚壁部47(图2)嵌合在圆柱部66的下部。
由上述结构，由第二隔膜室9和本体E57的隔膜室60和本体F58的气室63形成第一加压室11(图1)，由第四隔膜部59上面承受压缩空气等压力，第二隔膜部9始终向内(在图6中向下)受压。
对于动作来说，由于与第一实施例相同，省略了说明。通过作为加压装置而使用压缩空气的结构，通过调整变更压缩空气的压力，能够改变在向内方向(在图6中向下)加压于第二隔膜部9的力。因而，如果由电动气压调节器等对压缩空气的压力进行调整，则能够由远距离(遥控)操作进行流量变更、切断。
具有上述结构的本发明的恒流量阀具有下述优异特征。
(1)由于能够通过变更由第一加压室的加压装置所引起的向内力而改变流量，无需对阀进行拆卸，就能变更流量。
(2)由于弹簧等金属不与液体接触，能够防止由金属溶出而引起的流体污染。
(3)由于当将由第一加压室的加压装置所引起的向内力调整得比由第二加压室的加压装置所引起的向内力小时能够切断流体，无需连接其它的流体切断用阀。
(4)如果采用由压缩空气实现的装置作为第一加压室的加压装置，则能使用电动气压调节器等由远距离(遥控)操作进行流量变更、切断。

Claims (4)

1、一种恒流量阀，包括：具有流体的入口流路和出口流路以及与该入口流路和出口流路连通的腔室的本体部、设置在该腔室内且具有阀体和第一隔膜部的阀部件，其特征在于，
在所述腔室内还具有夹持所述阀部件地位于其两侧且有效受压面积比第一隔膜部小的第二隔膜部和第三隔膜部，所述阀部件和各个隔膜部通过将各个隔膜部的外周部固定在所述本体部上而安装在所述腔室内，所述腔室划分为：在所述腔室一端部和所述第二隔膜部之间形成的第一加压室、在所述腔室另一端部和所述第三隔膜部之间形成的第二加压室、在所述第一隔膜部和所述第三隔膜部之间形成的第一阀室、在所述第一隔膜部和所述第二隔膜部之间形成的第二阀室，所述第一加压室具有对所述第二隔膜部始终向内施加恒定力的装置，所述第一阀室与所述入口流路连通，所述第二阀室具有与所述阀部件的阀体协动的阀座，分开形成为相对于该阀座位于第一隔膜部侧且通过设置在所述第一隔膜部上的连通孔与所述第一阀室连通的下部第二阀室、位于所述第二隔膜部侧且与所述出口流路连通的上部第二阀室，所述阀体和所述阀座之间的空间形成流体控制部，该流体控制部通过所述阀部件相对于所述阀座的变位使所述阀体和阀座之间的开口面积变化，对所述下部第二阀室的流体压力进行控制，所述第二加压室具有对所述第三隔膜部始终向内施加恒定力的装置。
2、根据权利要求1所述的恒流量阀，其特征在于，所述施加恒定力的装置是弹簧装置或加压流体。
3、根据权利要求1所述的恒流量阀，其特征在于，在所述第一加压室内设置有第四隔膜部，通过该第四隔膜部将恒定力施加在所述第二隔膜部上。
4、根据权利要求2所述的恒流量阀，其特征在于，在所述第一加压室内设置有第四隔膜部，通过该第四隔膜部将恒定力施加在所述第二隔膜部上。
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