JP4905978B2 - Switching valve with pressure relief function - Google Patents
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Description
この発明は、入口から出口に至る間にポートがあり、そのポートを連絡/遮断することにより、ポートを経由する流路を切り換える切換え弁に関し、特に、その切換え弁自体に、入口から入る過剰な流体の圧力を外部に逃がす、圧力逃がし機能(いわゆるセフティバルブ機能)をもたせた技術に関する。 The present invention relates to a switching valve that has a port between an inlet and an outlet and switches the flow path through the port by connecting / blocking the port, and in particular, the switching valve itself has an excessive amount entering from the inlet. The present invention relates to a technology having a pressure relief function (so-called safety valve function) for releasing fluid pressure to the outside.
この種の切換え弁を流体供給システムに用いるとき、異常に高い圧力がシステムに生じることを防ぐため、セフティバルブを併せてシステムに組み込むことが行われる。たとえば、特許文献1が示す圧縮空気供給システムにおいて、エアドライヤの基部材には、切換え弁としてのプレッシャガバナのほか、過剰な圧縮空気をシステムの外部に排気するセフティバルブも収容されている。
流体供給システムの中において、切換え弁およびセフティバルブは、エアドライヤの基部材という共通のハウジングに収容されてはいるが、それら弁あるいはバルブの各構成はそれぞれ独立であり、それぞれが独自の部品を必要としていた。 In the fluid supply system, the switching valve and the safety valve are housed in a common housing called an air dryer base member, but each component of the valve or valve is independent, and each requires its own parts. I was trying.
したがって、切換え弁およびセフティバルブがそれぞれの構成部品を必要とするため、部品の数も多くなるし、それらを収容するためのハウジングのスペースを余分に増やす傾向があった。 Therefore, since the switching valve and the safety valve require respective components, the number of parts increases, and the space of the housing for accommodating them tends to be increased excessively.
そこで、発明者は、切換え弁およびセフティバルブの部品の共用ができないか、あるいは、切換え弁自体にセフティバルブ機能をもたせることができないか、という発想を抱いた。すなわち、この発明は、切換え弁自体に、圧力逃がし機能あるいはセフティバルブ機能をもたせた技術を提供することを目的とする。
この発明のその他の目的については、今後の説明から明らかになるであろう。
Therefore, the inventor has an idea of whether the switching valve and the safety valve can be shared, or whether the switching valve itself can have a safety valve function. That is, an object of the present invention is to provide a technique in which the switching valve itself has a pressure relief function or a safety valve function.
Other objects of the present invention will become clear from the following description.
対象とする切換え弁は、内部通路をもつ筒状であり、その内部通路を筒の外側に連絡するポートを含む筒状部材と、その筒状部材の外周にはまり合い、筒状部材の長手方向に移動可能なリング型のピストンと、互いにはまり合う筒状部材の外周とピストンの内周との間をシールするシール手段とを備える。そして、その切換え弁は、筒状部材の長手方向に見て、シール手段がポートの一方の側をシールするか、ポートの他方の側をシールするかに応じてポートを経由する流路を切り換える。 The target switching valve has a cylindrical shape with an internal passage, a cylindrical member including a port that communicates the internal passage with the outside of the cylinder, and fits on the outer periphery of the cylindrical member, and the longitudinal direction of the cylindrical member And a ring-type piston that can be moved to each other, and a sealing means that seals between the outer periphery of the cylindrical members that fit together and the inner periphery of the piston. The switching valve switches the flow path through the port depending on whether the sealing means seals one side of the port or the other side of the port when viewed in the longitudinal direction of the cylindrical member. .
このような切換え弁は、たとえば流体の圧力が規定の第1の圧力を越えない段階では、シール手段がポートの一方の側をシールし、また、流体の圧力が規定の第1の圧力を越えた段階で、シール手段はポートの他方の側をシールする。そこで、セフティバルブ機能を働かせることが必要となる事態において、シール手段がシールする個所は、筒状部材の長手方向に見て、ポートの他方の側ではあるが、通常とは異なりポートからさらに遠ざかった所に位置する。 In such a switching valve, for example, when the pressure of the fluid does not exceed the specified first pressure, the sealing means seals one side of the port, and the pressure of the fluid exceeds the specified first pressure. At this stage, the sealing means seals the other side of the port. Therefore, in a situation where it is necessary to activate the safety valve function, the part where the sealing means seals is on the other side of the port when viewed in the longitudinal direction of the cylindrical member, but it is further away from the port. Located in the place.
この発明では、セフティバルブ機能を働かせるべき時点におけるシール手段の位置が通常の場合と異なることに着目し、そのような特定の位置にシール無効部分を設ける。シール無効部分は、シール手段によるシール機能を無効にする部分であり、一般的には、筒状部材を加工することにより容易に得ることができる。たとえば、筒状部材の外側表面を部分的に抉った凹部、あるいは、ポートに連絡する筒状部材の内部通路とは別の第2の内部通路と筒状部材の外周側とを連絡する径方向通路、または、それらの組み合わせなどがシール無効部分となりうる。 In the present invention, paying attention to the fact that the position of the sealing means at the time when the safety valve function should be activated differs from the normal case, the seal invalid portion is provided at such a specific position. The seal invalid portion is a portion that invalidates the seal function by the sealing means, and can be easily obtained by processing a cylindrical member in general. For example, a concave portion that partially covers the outer surface of the tubular member, or a radial direction that communicates the second internal passage different from the internal passage of the tubular member that communicates with the port and the outer peripheral side of the tubular member A passage or a combination thereof can be a seal invalid portion.
なお、この発明は、一つのシールリングから構成されるシール手段を含む切換え弁(たとえば、特開2005−284645号公報参照)は勿論のこと、少し距離をおいて隣り合わせに配列した第1および第2の一対のシールリングから構成されるシール手段を含む切換え弁(たとえば、特開2005−325881号公報参照)にも適用することができる。 The present invention is not limited to the switching valve (for example, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-284645) including the sealing means constituted by one seal ring, and the first and the first arranged adjacent to each other with a little distance. The present invention can also be applied to a switching valve (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-325881) including sealing means composed of two pairs of seal rings.
図1〜図3は、この発明の切換え弁の一実施例を示す断面図であって、各図はシール手段によるシール位置が互いに異なる状態を示している。この実施例の切換え弁10は、エアドライヤの基部材に収容したエアガバナである。したがって、エアガバナである切換え弁10のハウジング500は、エアドライヤの基部材そのものである。ハウジング500には、バルブの構成部品を収容するため、基部材の側面に開口したシリンダ孔550があり、その開口部分をキャップ510が被っている。キャップ510の内部およびシリンダ孔550の開口近くが、制御ばね220を入れる空間である。
1 to 3 are cross-sectional views showing one embodiment of the switching valve of the present invention, and each drawing shows a state in which the sealing positions by the sealing means are different from each other. The
シリンダ孔550は、キャップ510に面する開口側から孔の奥に向かって、大径孔部分555、中途の段部を含む中径孔部分553、小径孔部分551と順次続く。これらの大中小径孔部分555,553,551は同じ軸線をもち、一直線上に延びている。このようなシリンダ孔550に関連して、エアガバナである切換え弁10に対するエア入口102、エア出口104および排気口106がそれぞれ連絡している。エア入口102は、エアドライヤによって異物除去および乾燥処理されたパージタンク内の加圧エアが供給される入口であり、中径孔部分553の底部近くに位置している。また、エア出口104は、エアドライヤのドレンバルブ(パージバルブ)を作動するための指令圧として加圧エアを送り出す出口であり、小径孔部分551の底部に位置している。さらに、排気口106は、
シリンダ孔550内の過剰なエア圧を外部に排出する通路口である。この排気口106は、それに隣り合う逆止弁108、および連絡孔110を通して大径孔部分555に連絡している。
The
This is a passage opening for discharging excessive air pressure in the
連絡孔110が開口する大径孔部分555は、制御ばね220を含むばね装置230を収容する室である。ばね装置230は、コイルばねから構成される制御ばね220のほか、その制御ばね220を支持する一対のばね受け231,232と、一方のばね受け231に当たり両ばね受け231,232間の距離(つまりは、ばね長さ)を調整可能な調整ねじロッド234とを備える。調整ねじロッド234によって制御ばね220のばね長さを調整し、ばね装置230に所定のばね力を与えることができる。ここで、制御ばね220を含むばね装置230が入った大径孔部分555が、外部からは密閉されていることに留意されたい。すなわち、開口を閉じるキャップ510にシールリング510sが付属し、しかもまた、排気口106の内側に逆止弁108があり、大径孔部分555の内部からはエアを排出可能であるが、その逆に外部から大径孔部分555の内部へ水分や塵埃などが侵入することがない。それにより、ばね装置230などの耐久性の向上を図ることができる。
The large-
また、大径孔部分555に隣り合う中径孔部分553には、段付き形状のリング部材300がはまり合っている。リング部材300は、小径部310と大径部320とを含む。大径部320の内周は軸線方向に一様な内径をもつ。それに対し、その外周側は小径部310から離れた部分の肉厚が大きく(したがって、その部分の外径が大きく)、その肉厚の大きい部分に溝があり、その溝の中にシールリング320sを保持している。また、リング部材300の小径部310には、小径部310の内外を連絡する連絡孔311がある。連絡孔311は、周方向の複数個所にあり、それぞれが径方向に延びている。このようなリング部材300は、シリンダ孔550中、小径部310を小径孔部分551に向け、大径部320を大径孔部分555に向けて中径孔部分553に位置する。C型リングであるストッパ330が、リング部材300の軸線方向の位置を規制する。
Further, a
段付き形状のリング部材300は、いくつかの役割を果たす。第1には、筒状部材400を支持すること、第2には、リング型のピストン600をガイドすること、第3には、筒状部材400と協力し合って自らの外周面と中径孔部分553の内周面との間の入口室5531に、エア入口102から入る加圧エアを受け入れること、そして、第4には、入口室5531に受け入れた加圧エアを小径部310の連絡孔311を通してその内周側に通すこと、などである。
The stepped
筒状部材400は、一方の端部が他の部分よりも径が大きく、その径が大きな端部420は小径孔部分551にはまり合う大きさである。筒状部材400は、端部420が小径孔部分551にはまり合い、その端部420の一面をリング部材300によって押さえられ支持される。端部420の溝の中のシールリング420sが、小径孔部分551の内周面との間をシールし、入口室5531を区画する。筒状部材400の他の部分はシリンダ孔550およびリング部材300の各軸線に沿って大径孔部分555の中まで延びている。ばね装置230のばね受け232の中央孔232cは、筒状部材400の端がすき間をもって入り込む大きさである。それによって、筒状部材400とばね受け232との干渉を避ける。
The
筒状部材400は、その外周にはまり合うリング型のピストン600と協力し合って、切換え機能を生じる。その切換え機能について、明らかにしたい。筒状部材400は、軸線方向に延びる内部通路410をもつ。内部通路410の一方の端は筒状部材400の端部420の端面中央に開口している。端面中央の開口は、小径孔部分551に続く底穴551bに臨み、その底穴551bを通してエア出口104に連絡する。また、内部通路410の反対側の他端は、筒状部材400の軸線方向途中のポート430に連絡している。ポート430は、軸線に直交する方向の孔であり、内部通路410と筒状部材400の外部とを連絡する孔である。ポート430は、たとえば周方向に等間隔に4つあり、筒状部材400の壁を軸線に直交するように貫通する貫通孔と、その貫通孔を取り囲むテーパ部分とを含む。
The
そのようなポート430をもつ筒状部材400に対し、その外周にはまり合うピストン600は、シール手段として、軸線方向に互いに隔てた二つのシールリング610,620を保持する。一方のシールリング610は、左右のランド高さを異ならせた装着溝の中に位置し、他方のシールリング620は、左右の片方をリテーナ622によって支持するようにしている。一方のシールリング610については、背の低いランド部分を乗り越えて溝内に装着可能であり、また、他方のシールリング620については、リテーナ622を取り付ける前に容易に装着することができる。リテーナ622は、止めリング623によって抜止めを図る。
The
さて、リング型のピストン600には、ばね装置230の制御ばね220に基づく力と、エア入口102から入る加圧エアを受圧することに基づく力とが働く。エア入口102から入る加圧エアの圧力が、制御ばね220が定める切放し圧力以下の段階では、図1に示すように、シール手段の一方のシールリング610が筒状部材400の外周を有効にシールしている。したがって、その段階においては、シール手段とポート430とによって構成される切換え弁は閉じ状態であり、エア入口102側はエア出口104側から遮断されている。
The ring-
そのような状態から、エア入口102から入る加圧エアの圧力が高まると、リング型のピストン600がばね装置230の制御ばね220をたわましながら大径孔部分555の側に作動する。その作動の結果、図2に示すように、二つのシールリング610,620がポート430の貫通孔の両側に位置し、有効であったシールリング610によるシール作用が失われる。すると、加圧エアは、ポート430から筒状部材400の内部通路410を通りエア出口104へと吐き出され、それによって、エアドライヤのドレンバルブを開き、所定のパージ作用を行う。加圧エアが消費され、加圧エアの受圧に基づく力が低下すると、リング型のピストン600はばね装置230の制御ばね220に基づく力によって図1の状態に復帰する。
When the pressure of pressurized air entering from the
そのような繰り返しの中、たとえば、エアドライヤのドレンバルブの作動に不都合が生じ、適正なパージ作用が行われないような場合、過剰な加圧エアの開放ができず、内部のエア圧がさらに高くなるおそれがある。そのような事態が生じると、リング型のピストン600は、図2の状態から図3に示すように二つのシールリング610,620が両方ともにポート430を越えるように移動する。
In such a repetition, for example, when the operation of the drain valve of the air dryer becomes inconvenient and proper purge action is not performed, excessive pressurized air cannot be released, and the internal air pressure is further increased. There is a risk. When such a situation occurs, the
この実施例では、筒状部材400上、ポート430から離れた他方の側に凹部700を設け、シールリング620がそこに達したとき、そのシールリング620と筒状部材400の外周面との間のシール機能を無効にする。すなわち、凹部700は、シールリング620内周の締代を失わせるシール無効部分を構成する。したがって、筒状部材400に凹部700を付加的に加工することにより、切換え弁10に対しセフティバルブ機能を与えることができる。セフティバルブ機能が働くとき、過剰な加圧エアは、ばね装置230がある大径孔部分555から逆止弁108を通り、排気口106からハウジング500の外部へと排出される。この際、スムーズな排出を行うため、筒状部材400の近くのばね受け232には、中央孔232cのほか、周辺の部分にも連絡通路232pが設けられている。
In this embodiment, a
図4は、この発明の切換え弁の他の実施例を示す図であって、一つのシールリングから構成されるシール手段を含む切換え弁に適用した例である。この切換え弁10’でも、ハウジング500’のシリンダ孔550’中、その中心部分に筒状部材400’が位置する。筒状部材400’は内部通路410’を含み、その内部通路410’の一方の端はエア出口104’に連絡し、他方の端はポート430’に連絡する。この筒状部材400’の外周にリング型のピストン600’が移動可能にはまり合う。リング型のピストン600’は、エア入口102’からの加圧エアの圧力を受圧し、ばね装置230’のばね力に対向する力を加える。ピストン600’の内周のシールリング630がシール手段として働き、軸線方向に見てそれがポート430’のいずれの側をシールするかに応じて切換え弁10’の切換え状態を定める。図4に示す状態の切換え弁10’は、エア入口102’とエア出口104’との間を遮断し、それに対し、シールリング630がポート430’の他方に位置するとき、エア入口102’とエア出口104’との間が連絡する。なお、ピストン600’の隣りに補助ピストン650があるが、その補助ピストン650は差圧ばね660の力を受けて切換え弁10’の開弁圧と閉弁圧との間の差圧を設定する。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the switching valve of the present invention, which is an example applied to a switching valve including sealing means constituted by one seal ring. Also in the switching
切換え弁10’では、大径孔部分555’に臨む筒状部材400’の側に第2のポート800(このポートは、ポート430’と同様の構成である)およびそれに連絡する第2の内部通路900を設けるようにしている。第2のポート800は、前記した最初の実施例の凹部700に相当するシール無効部分である。この第2のポート800は、第2の内部通路900および大径孔部分555’を通して過剰な加圧エアを外部に排出するための逃げ口となる。過剰な加圧エアを開放するとき(つまり、切換え弁10’がセフティバルブ機能を働かせるとき)ピストン600’の内周のシールリング630は、ポート430’は勿論のこと第2のポート800をも越えた所に位置する。したがって、シールリング630に対して加圧エアが与える力を考慮すると、シールリング630を装着するために両側に壁をもつ溝は不要であり、軸線方向の片方のみに壁を設けるようにすればよい。その点、シールリング630の支持用リテーナが不要であり、シールリング630の装着も容易である。
In the switching
10,10’ 切換え弁(エアガバナ)
102,102’ エア入口
104,104’ エア出口
106 排気口
220 制御ばね
230 ばえ装置
300 リング部材
400,400’ 筒状部材
410,410’ 内部通路
430,430’ ポート
500,500’ ハウジング
550,550’ シリンダ孔
600,600’ リング型ピストン
610,620 シールリング(シール手段)
630 シールリング(シール手段)
700 凹部(シール無効部分)
800 第2のポート(シール無効部分)
900 第2の内部通路
10, 10 'selector valve (air governor)
102, 102 ′
630 Seal ring (sealing means)
700 Concave part (Seal invalid part)
800 Second port (invalid seal part)
900 Second internal passage
Claims (5)
そのハウジングのシリンダ孔の中に、長手方向が前記軸線の方向に沿うように位置し、前記出口に連絡する内部通路をもつ筒状であり、その内部通路を筒の外側に連絡するポートを含む筒状部材と、
その筒状部材の外周にはまり合い、前記シリンダ孔の中を前記軸線の方向に移動可能なリング型のピストンと、
前記筒状部材の外周とそれにはまり合うピストンの内周との間をシールするシール手段とを備え、
前記シール手段が、前記軸線の方向に見て、前記ポートの一方の側をシールするか、前記ポートの他方の側をシールするかに応じて前記ポートを経由する流路を切り換える切換え弁であって、
前記筒状部材は、前記ポートから前記軸線の方向に離れた個所に、前記シール手段によるシール機能を無効にするシール無効部分を備え、それにより、前記シール手段が、前記軸線の方向に見て、前記ポートを越え前記シール無効部分に達するとき、前記入口から入る過剰な流体の圧力を前記シール無効部分を通して外部に逃がすことを特徴とする、圧力逃がし機能をもつ切換え弁。 An inlet to which fluid is supplied, an outlet from which fluid entered through the inlet is discharged, and a housing located between the outlet and the inlet and including a cylinder hole along the axis;
In the cylinder hole of the housing, the longitudinal direction is located along the direction of the axis, and it has a cylindrical shape having an internal passage that communicates with the outlet, and includes a port that communicates the internal passage with the outside of the cylinder. A tubular member;
A ring-type piston that fits on the outer periphery of the cylindrical member and is movable in the cylinder hole in the direction of the axis;
Sealing means for sealing between the outer periphery of the cylindrical member and the inner periphery of the piston fitted to the cylindrical member;
The sealing means is a switching valve that switches a flow path through the port according to whether one side of the port is sealed or the other side of the port is sealed when viewed in the direction of the axis. And
The cylindrical member is provided with a seal invalid portion that invalidates the sealing function by the sealing means at a position away from the port in the axial direction, so that the sealing means is viewed in the axial direction. A switching valve having a pressure relief function, wherein, when the seal invalid portion is reached beyond the port, the pressure of excess fluid entering from the inlet is released to the outside through the seal invalid portion.
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