TW202016455A - 電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構 - Google Patents

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Abstract

一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，具有一減壓室，其連結有響導孔通道、感測器通道、及排氣通道，且減壓室內設有主膜片能推動具主進氣閥門口與副進氣閥門口的直桿進行位移，藉偵測該感測器通道，當壓力過低時，則主膜片向下推動直桿進行第一段調整，並以排氣電磁閥配合調整二次側壓力進行減壓的控制，使主進氣閥門口達到精密調整二次側壓力的輸出量，當主膜片再向下推動直桿進行第二階段輸出壓力時，能使副進氣閥門口開啓進行大量輸出壓力，而減壓室經排氣通道至排氣電磁閥排氣稱第一段排氣結構，而直桿所設之通氣孔連通大氣，則為第二段排氣結構，藉兩段進氣與排氣讓二次側壓力輸出能達快速且穩定之目的。

Description

電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構
一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，該閥座內具有響導孔通道、排氣通道、感測器通道之外，還設有具逆止閥的主膜片、及設有主進氣閥門口與副進氣閥門口的直桿，而該閥座外設有進氣電磁閥通連該響導孔通道、排氣電磁閥通連排氣通道、感測器通連感測器通道，當一次側壓力由響導孔通道經進氣電磁閥輸入減壓室時，可使主膜片向下推動直桿打開主進氣閥門口，並透過逆止閥將多餘壓力排至排氣通道，且藉由感測器偵測二次側壓力流通於感測器通道內的資訊後，進而調整減壓的時間與排氣速度，使主進氣閥門口達到精密調整二次側壓力的輸出量，而當主膜片再次向下推動直桿進行第二階段調整時，能讓副進氣閥門口開啓，並透過副進氣閥門口進行大量輸出壓力，藉以加速穩定二次側壓力輸出的精密調整，而減壓室經排氣通道至排氣電磁閥排氣稱第一段排氣結構，而直桿所設之通氣孔連通大氣，則為第二段排氣結構，藉兩段進氣與排氣讓二次側壓力輸出能達快速且穩定之目的。
電控比例閥常被廣泛地應用於不同產業中，但氣壓流體所提供之動力，其穩定性及所得輸出之壓力乃係隨著其氣壓大小而變化，因此，為使壓力輸出得以穩定且受電控系統控制，習知電控比例閥用以控制氣壓流體壓力之技術遂被普遍地採用，據以對所使用之氣壓流體進行控制，來獲得穩定且受控制之壓力；
習知電控比例閥內一般都會設有減壓室、直桿、以及膜片，其運作過程大致係由輸入端輸入流體後，經由流徑流通至膜片，並帶動直桿向下位移，讓電控比例閥內的流體得以通過閥門口流通至輸出端進行調整，而前述膜片與直桿通常設於減壓室內，且為了容易調整之目的，該減壓室的空間高度通常會略大於該膜片的作動行程，讓直桿推動位移能夠較為流暢；因膜片與減壓室的壓力差，而有作用力施加於直桿上，使得輸入的流體壓力保持一定的輸出流量，故輸入之流體壓力無法作精密壓力的調整應用，而為使輸入之流體得以發揮最佳之應用，故需要一種能進行範圍調整壓力，且兼具精密調整之結構。
本創作係為一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，其主要技術性目的，係利用具有逆止閥的主膜片配合設置於閥座內構成一減壓室，當外部輸入的一次側壓力由響導孔通道經進氣電磁閥輸入減壓室時，可使主膜片向下推動直桿打開主進氣閥門口，並透過逆止閥將多餘壓力排至排氣通道，且藉由感測器偵測二次側壓力流通於感測器通道內的資訊後，進而打開減壓電磁閥調整減壓的反應時間與排氣速度，使主進氣閥門口達到精密調整二次側壓力的輸出量；
而當主膜片再次向下推動直桿進行第二階段調整時，該主膜片會從前述位置再次向下推移直桿，使副進氣閥門口也一併被開啓，並透過該副進氣閥門口進行大量輸出壓力，藉以加速穩定二次側壓力輸出的精密調整目的。
本創作另一次要目的，在藉由控制節流口流量截面積 ＜ 進氣電磁閥流量截面積，使進入減壓室的流體保有穩速增加壓力的效果，而位於減壓室中央的空間所需的容積，如圓孔面積與圓孔高度，都可減少至最小，使頂閥的高度被有效降低，而讓主膜片仍然可以快速平衡該減壓室內的壓力。
本創作係為一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，其 係由：具有流徑的閥座上方設有進氣電磁閥、排氣電磁閥、及感測器，該流徑具有供一次側壓力流入的輸入端、以及供二次側壓力流出的輸出端，該閥座內夾設具逆止閥的主膜片構成一減壓室，該減壓室連結設置有以該進氣電磁閥控制通連至輸入端的一響導孔通道、設有排氣電磁閥控制排除多於壓力的一排氣通道、及以該感測器偵測由輸出端通連的一感測器通道，另有一直桿設置於該該閥座內部中央，該直桿外側套接一直桿組件，且將主彈性元件與副彈性元件，分別對應配設於直桿與直桿組件的下方，藉以構成主進氣閥門口與副進氣閥門口，使該直桿得以呈兩階段式啓閉設計；
當感測器偵測由該感測器通道通過的二次側壓力後，若該輸出端壓力過低時，該主膜片向下推動該直桿進行第一階段調整，而該排氣電磁閥能藉該逆止閥的開啓，調整該二次側壓力進行減壓的控制，使該主進氣閥門口達到精密調整二次側壓力的輸出量，而當主膜片再次向下推動直桿進行第二階段輸出壓力時，能使副進氣閥門口開啓進行大量輸出壓力，藉以加速穩定該二次側壓力輸出之目的。
通常根據本創作，該最佳之可行之實施例，並配合圖式第1〜10圖詳細說明後，俾增加對本創作之瞭解；
本創作係為一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，其結構包含有：一閥座(20)，其內部具有一流徑(24)，該流徑(24)具有供一次側壓力(P1)流入的一輸入端(21)、以及供二次側壓力(P2)流出的一輸出端(22)，且該閥座(20)上方連結設置有一頂閥(30)，且該頂閥(30)內部設有通路，而該閥座(20)上方還設置有一進氣電磁閥(PA)、一節流口(PA1)、一排氣電磁閥(PB)、及一感測器(PC)；
一減壓室(23)，詳細而言，該減壓室(23)係由該頂閥(30)配合連結閥座(20)時，將具有一逆止閥(401)與一密封墊片(402)的一主膜片(40)夾設其中而構成，該減壓室(23)的上方設置有該進氣電磁閥(PA)與節流口(PA1)控制通連至該輸入端(21)的一響導孔通道(211)、以該排氣電磁閥 (PB)控制排除多餘壓力的一排氣通道(222)、及以該感測器(PC)偵測由輸出端(22)通連的一感測器通道(221)，且該減壓室(23)的中央空間所需的容積，如圓孔面積與圓孔高度，可減少至最小，使該主膜片(40)得以快速平衡該減壓室(23)內的壓力，更詳細而言是關於平衡壓力(Pt)的調整更為迅速，且若再加以限制一次側壓力(P1)的節流口(PA1)的進氣流量，但仍保有穩速增加壓力的效果，則能讓該進氣電磁閥(PA)的開啓時間更為縮短，所以能更容易控制該主膜片(40)的位移行程；
一直桿(50)，設置於該閥座(20)內部中央處，該直桿(50)外側套接一直桿組件(51)，該直桿(50)下方配設一主彈性元件(501)形成一主進氣閥門口(502)，而該直桿組件(51)則配設一副彈性元件(511)形成一副進氣閥門口(512)，使直桿(50)得以呈兩階段式進氣的啓閉設計；
再請參閱如第1圖所示，可見位於頂閥(30)上方連結的一進氣電磁閥(PA)、一排氣電磁閥(PB)、以及一感測器(PC)，其主要係透過控制迴路(P)透過電源(PR)驅動後，設定好入力訊號(PI)、以及出力訊號(PO)後，透過該控制迴路(P)顯示相關壓力表示(PP)，藉以驅動進氣電磁閥(PA)與排氣電磁閥(PB)，而經由輸出端(22)連接頂閥(30)至該控制迴路(P)前的路徑係為一感測器通道(221)，此感測器(PC)主要係用以偵測二次側壓力(P2)的流量，當超過或低於設定值時，將資訊反饋至控制迴路(P)進行進氣電磁閥(PA)和排氣電磁閥(PB)之間的判別，若二次側壓力(P2)過高，再進而驅動排氣電磁閥(PB)與逆止閥(401)，進行二次側壓力(P2)的排氣、以及打開位於排氣電磁閥(PB)的大氣口(PB1)來提升排氣量 ; 反之，若二次側壓力(P2)太低，則驅動進氣電磁閥(PA)推動主膜片(40)，以打開主進氣閥門口(502)、副進氣閥門口(512)來進行增加二次側壓力(P2)的目的，也請配合參閱如第2圖所示之整體結構的迴路示意圖，能更為理解其運作流程。
再請參閱如第3〜4圖所示，當準備狀態時，該進氣電磁閥(PA)為關閉狀態，而該排氣電磁閥(PB)為開啓狀態，可見一次側壓力(P1)由輸入端(21)進入後，被主進氣閥門口(502) 、副進氣閥門口(512)所阻隔，且部分一次側壓力(P1)通過響導孔通道(211)流通至該進氣電磁閥(PA)後，被阻隔流通至該減壓室(23)內；由此準備狀態可看到二次側壓力(P2)此時係為0，且直桿(50)下方的通氣孔(61)為開啓保持與外部通連狀態。
再請參閱如第5〜6圖所示，係為啓動後的第一階段調整狀態，該進氣電磁閥(PA)為開啓狀態，而該排氣電磁閥(PB)為關閉狀態，一次側壓力(P1)通過該進氣電磁閥(PA)的節流口(PA1)經響導孔通道(211)流通至該減壓室(23)內，並形成一平衡壓力(Pt)將主膜片(40)向下推動頂抵該直桿(50)向下位移，而主進氣閥門口(502)也一併被開啓，此時第一段排氣結構(70)與第二段排氣結構(80)都被關閉，而一次側壓力(P1)也有部分通過該主進氣閥門口(502)形成二次側壓力(P2)流通至輸出端(22)，而位於輸出端(22)側的感測器通道(221)也會使部分二次側壓力(P2)流向該感測器(PC)，當感測器(PC)回傳訊號至控制迴路(P)判讀相關二次側壓力(P2)，進行該進氣電磁閥(PA)與排氣電磁閥(PB)的判別後，若二次側壓力(P2)過高，再輸出指令於該排氣電磁閥(PB)進行排氣減壓的動作；由第一階段調整狀態可看到二次側壓力(P2)此時＞0，且直桿(50)下方的通氣孔(61)為關閉狀態。
再請參閱如第7〜8圖所示，係為啓動後的第二階段調整狀態，該進氣電磁閥(PA)為開啓狀態，而該排氣電磁閥(PB)為關閉狀態，當輸入的一次側壓力(P1)持續增加時，將會使該主膜片(40)向下力量增加，並推動該直桿(50)再次向下，此時第一段排氣結構(70)與第二段排氣結構(80)仍被關閉，於此同時也會開啓該副進氣閥門口(512)加快流體流通的速率與加大流量；由第二階段調整狀態可看到二次側壓力(P2)此時大於0，且直桿(50)下方的通氣孔(61)為關閉狀態。
再請參閱如第9〜10圖所示，係為穩壓狀態，該進氣電磁閥(PA)為關閉狀態，而該排氣電磁閥(PB)為開啓狀態，當需要穩定壓力時，則會透過該排氣電磁閥(PB)打開主膜片(40)、密封墊片(402)與逆止閥(401) ，經由排氣通道(222)來驅動大氣口(PB1) ，使平衡壓力(Pt)部分流通至外部，至到該電控比例閥(10)預設之工作壓力值，且此時的主進氣閥門口(502)與副進氣閥門口(512)呈關閉狀態；由穩壓狀態可看到二次側壓力(P2)此時大於0，但不再流通至輸出端(22)，且直桿(50)下方的通氣孔(61)為關閉狀態，更詳細而言，此時由減壓室(23)經排氣通道(222)至排氣電磁閥(PB)的運作稱為第一段排氣結構(70)，打開第一段排氣結構(70)時，排氣電磁閥(PB)能完全百分之一百控制減壓的排氣速度快慢與反應時間長短，此時控制迴路(P)也完全主導減壓的結果來達到精密的二次側壓力(P2)輸出，而後續當壓力完成調整後，回到如第3〜4圖所示的準備狀態時，可見該主膜片(40)、密封墊片(402)與因減壓室(23)內部壓力平衡而向上位移，此閥座(20)內的二次側壓力(P2)將會經由直桿(50)上方延伸至下方的通氣孔(60)排出，此時減壓的速度快、反應時間也更為快速，而此階段運作則稱之為第二段排氣結構(80)。
綜上所述，本創作電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，藉由主膜片(40)、密封墊片(402)配合兩階段推動該直桿(50)上的主進氣閥門口(502)與副進氣閥門口(512)進行兩階段式進氣啓閉的調整，且透過大氣口(PB1)和通氣孔(60)輔助進行二段式排氣，使電控比例閥(10)能在反應時間較短的情形下，使其快速穩壓並達成精密調壓之目的。
(10):電控比例閥(20):閥座(21):輸入端(211):響導孔通道(22):輸出端(221):感測器通道(222):排氣通道(23):減壓室(24):流徑(30):頂閥(40):主膜片(401):逆止閥(402):密封墊片(50):直桿(501):副彈性元件(502):副進氣閥門口(51):直桿組件(511):主彈性元件(512):主進氣閥門口(60):通氣孔(70):第一段排氣結構(80):第二段排氣結構(P):控制迴路(PA):進氣電磁閥(PA1):節流口(PB):排氣電磁閥(PB1):大氣口(PC):感測器(PR):電源(PI):入力訊號(PO):出力訊號(PP):壓力表示(P1):一次側壓力(P2):二次側壓力(Pt):平衡壓力
[第1圖]係為本創作的結構示意圖。 [第2圖]係為本創作於整體結構的迴路示意圖。 [第3圖]係為本創作於準備狀態的動作示意圖。 [第4圖]係為本創作於第3圖的局部放大示意圖。 [第5圖]係為本創作於第一階段調整的動作示意圖。 [第6圖]係為本創作於第5圖的局部放大示意圖。 [第7圖]係為本創作於第二階段調整的動作示意圖。 [第8圖]係為本創作於第7圖的局部放大示意圖。 [第9圖]係為本創作於穩壓狀態的動作示意圖。 [第10圖]係為本創作於第9圖的局部放大示意圖。
(10):電控比例閥
(20):閥座
(21):輸入端
(211):響導孔通道
(22):輸出端
(221):感測器通道
(222):排氣通道
(23):減壓室
(24):流徑
(30):頂閥
(40):主膜片
(401):逆止閥
(402):密封墊片
(50):直桿
(501):副彈性元件
(502):副進氣閥門口
(51):直桿組件
(511):主彈性元件
(512):主進氣閥門口
(60):通氣孔
(70):第一段排氣結構
(80):第二段排氣結構
(P):控制迴路
(PA):進氣電磁閥
(PA1):節流口
(PB):排氣電磁閥
(PB1):大氣口
(PC):感測器
(PR):電源
(PI):入力訊號
(PO):出力訊號
(PP):壓力表示
(P1):一次側壓力

Claims (3)

  1. 一種電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，其包含：一閥座(20)，其內部具有一流徑(24)，該流徑(24)具有供一次側壓力(P1)流入的一輸入端(21)、及供二次側壓力(P2)流出一輸出端(22)，且該閥座(20)上方設有一進氣電磁閥(PA)、一排氣電磁閥(PB)、一節流口(PA1)、及一感測器(PC)；一減壓室(23)，該減壓室(23)係由具一逆止閥(401)與一密封墊片(402)的一主膜片(40)配合該閥座(40)夾設構成，且該減壓室(23)連結設置有以該進氣電磁閥(PA)控制通連至該輸入端(21)的一響導孔通道(211)、以該排氣電磁閥(PB)控制排除多餘壓力的一排氣通道(222)、及以該感測器(PC)偵測由該輸出端(22)通連的一感測器通道(221)；一直桿(50)，設置於該閥座(20)內部中央，該直桿(50)外側套接一直桿組件(51)，該直桿(50)下方配設一主彈性元件(501)形成一主進氣閥門口(502)，而該直桿組件(51)則配設一副彈性元件(511)形成一副進氣閥門口(512)，使該直桿(50)得以呈兩階段式進氣的啓閉設計；其特徵在於：透過該感測器(PC)偵測由該感測器通道(221)通過的二次側壓力(P2)後，若該輸出端(21)壓力過低時，該主膜片(40)向下推動該直桿(50)進行第一階段調整，該排氣電磁閥(PA)能藉該逆止閥(401)調整該二次側壓力(P2)進行減壓的控制，使該主進氣閥門口(502)達到精密調整該二次側壓力(P2)的輸出量，而當該主膜片(22)再次向下推動該直桿(50)進行第二階段輸出壓力時，能使該副進氣閥門口(512)開啓進行大量輸出壓力，藉以加速穩定該二次側壓力(P2)輸出之目的。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，其中該節流口(PA1)的流量截面積小於該進氣電磁閥(PB)的流量截面積，使進入該減壓室(23)中的該一次側壓力(P1)能穩速增壓給該平衡壓力(Pt)，也使該主膜片(40)另一面的該二次側壓力(P2)也得以快速平衡該減壓室(23)內的該平衡壓力(Pt)。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之電控比例閥之二段式進氣與二段式排氣結構，更包含有：一第一段排氣結構(70)，其係由該減壓室(23)經該排氣通道(222)至該排氣電磁閥(PB)連結構成，該排氣電磁閥(PB)能完全控制減壓的排氣速度快慢與反應時間長短，使該二次側壓力(P2)能達到精密輸出；一第二段排氣結構(80)，其係由該直桿(50)上方延伸至下方的一通氣孔(60)所構成，而該第二段排氣結構(80)減壓的速度快於該第一段排氣結構(70)，所以能藉該第一段排氣結構(70)與該第二段排氣結構(80)讓減壓的反應時間更為快速，且能達到排氣穩壓之目的。
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