壓力/流量控制閥的製作方法
2023-08-08 11:02:21
專利名稱：壓力/流量控制閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種壓力/流量控制閥，它能夠控制供應到執行機構如液壓缸或從液壓缸排出的壓力流體的壓力和流量。
背景技術：
用來控制供應到一個執行機構如液壓缸或從液壓缸排出的壓力流體的壓力和流量的一種壓力/流量控制閥迄今已然公知。
為了解決初始啟動時間延遲問題，本申請建議了一種壓力/流量調節閥，它包括壓力控制部分，以自由流動的方式向液壓缸內部快速供應供給壓力來驅動液壓缸，然後再從液壓缸排出直到到達一個預定壓力，以及一個流量調節部分，在出口節流迴路的排氣過程中通過調節節流閥來控制缸體的移動速度(見日本實用新型，申請號為59-12404)。
發明描述本發明總的目的是提供一種壓力/流量控制閥，它能減少活塞低壓開始運動時第一缸室和第二缸室之間的壓力差所引起的時間損失。
本發明提供了一種壓力/流量控制閥，其包括主閥體，其上有第一孔和第二孔；閥的開關部分，其為主閥體設置，用來打開或關閉第一孔和第二孔之間的通道；第一流量調節部分，其上有第一單向閥，以阻止從第一孔流向第二孔的壓力流體的流動，並將由第一孔而來的壓力流體調節為預定的流量；其特徵在於第二流量調節部分，其上有第二單向閥，以阻止從第二孔流向第一孔的壓力流體的流動並進一步將穿過第一流量調節部分的壓力流體調節為預定流量；閥的開關部分和第一、第二流量調節部分平行布置彼此連通，並分別位於第一孔和第二孔之間。
本發明以上和其他的目的，特點及優點從以下結合附圖對最佳實施例的描述中將變得更加明顯。
附圖描述
圖1是本發明的一個實施例的壓力/流量控制閥的透視圖；圖2是沿圖1的II-II截面的垂直剖視圖；圖3是閥閉合狀態時略掉一部分時的垂直剖視圖，其中閥塞被移走，閥位於閥座上；圖4表示的是構成圖1所示壓力/流量控制閥的閥的開關機構的分解透視圖；圖5是沿圖2的V-V截面的垂直剖視圖；圖6表示的是配置有圖1所示的壓力/流量控制閥的流體壓力迴路的原理圖；圖7表示的是根據本發明的另一個實施例的壓力/流量控制閥的軸向垂直剖視圖；圖8是沿圖7的VIII-VIII截面剖開的橫向剖視圖；圖9表示的是配置有圖7所示的壓力/流量控制閥的流體壓力迴路的原理圖；圖10表示的是圖7所示的壓力/流量控制閥的特性曲線圖；圖11表示的是根據典型的傳統技術的壓力/流量控制閥的特性曲線圖。
優選實施方式參見圖1，標記10是指根據本發明實施例的壓力/流量控制閥。
該壓力/流量控制閥10包括第二閥體14，它由兩個基本上是圓柱形的部件組成，這兩個部件彼此垂直連接成一體，且其中一個可以圍繞固定在圓柱形第一閥體12上的旋轉中心在箭頭A所示的方向旋轉，一個彎曲的呈L形的第三閥體18並可圍繞第二閥體14的凸出部分16(見圖2)的旋轉中心在箭頭B所示的方向旋轉。
如圖2所示，環形的第一到第三密封件20A-20C安裝於第一閥體12的外圓周表面的環形槽上。環形的第四密封件20D安裝於第二閥體14的凸出部分16的環形槽上。
第三閥體18的一端有經未示出的管道連接到壓力流體供應源(以後討論)上的管接頭22。管接頭22上配置有公知的所謂單觸式接頭。單觸式接頭包括有釋放套筒25，在它被推時使管從管接頭22上脫開，管接頭22有孔，作為第一孔24使用。第三閥體18上有彎向它並和第一孔24連通的第一通道26。
第一閥體12下端的外圓周表面上有外螺紋部分28，它旋入缸體之一部分，如以後所述。在外螺紋28的內圓周表面形成有孔，作為第二孔30使用。閥的開關部分32打開或關閉第一孔24和第二孔30之間的連通通道，和單向閥34布置在一起的單向閥35基本上和第一閥體12的內部同軸。在第二閥體14的內部配置一個流量調節部分36，它和閥的開關部分32在第一孔24和第二孔30之間平行連接並連通。
管接頭22和流量調節部分36彼此可以互換，使管接頭22有可能布置在第二閥體14中，而流量調節部分36布置在第三閥體18中。
如圖2所示，流量調節部分36包括安裝在第二閥體14內的基本上是圓柱形的夾持件38，沿著在夾持件38的中央部位形成的臺階通孔40延伸的並能夠在臺階通孔40中旋轉的調節螺母42，連接在調節螺母42一端的旋鈕44，在所需位置固定在調節螺母42上的螺帽46。調節螺母42的一端48截面呈錐形。通過旋鈕44調節調節螺母42的第一端面48和臺階通孔40之間的距離以增加或減少調節螺母42的擰緊量。於是，流進臺階通孔40的壓力流體根據調節螺母42的第一端面48和臺階通孔40之間的距離被節流成預定的流量。臺階通孔40的第一端面和在第二閥體14上形成的第二通道50(第二連通通道)連通。
在夾持件38的外圓周表面和第二閥體14的內圓周表面之間形成第一環形腔室52。第一腔室52通過大體垂直於臺階通孔40的第三通道54與臺階通孔40連通。而且，形成的第一腔室52和平行於臺階通孔40延伸出來的第四通道(第一連通通道)56連通。
如圖5所示，在這個實施例中，相互平行的第二通道50和第四通道56在垂直方向上彼此分開預定距離。第四通道56的上部內表面58a和下部內表面58b沿著第二閥體14的上表面60呈曲線形。第二通道50的下部內表面沿著第二閥體14的下表面64呈半球形。第二閥體14的壁厚可以減小，如上所述，由於形成的第二通道50和第四通道56的橫截面形狀是分別沿著第二閥體14的上表面60和下表面64，所以整個裝置的尺寸減小，重量減輕。
如圖2所示，圓柱形的有底頂蓋68由環形件66夾持在第一閥體12的上部孔裡。環形的第五到第六密封件20E-20F安裝在頂蓋68和第一閥體12的內表面之間。通過固定把環形件66固定在第一閥體12的開口處的一個環形槽內，並固定到在第一閥體12的內圓周表面上形成的環形固定止動爪70上。
由頂蓋68包圍成的第二腔室72裡布置有可在頂蓋68的軸向滑動的閥的開關機構74。由於固定在頂蓋68內表面上的彈簧76的彈性力的作用，閥的開關機構74總是處於被向下推的狀態。
在本發明的實施例中，彈簧76的彈性力(彈簧力)預先設置成一預定值。然而，在頂蓋68上有可能形成一個未作解釋的螺紋部分而實現以螺紋系統工作。因此，通過自由調節彈簧76的彈性力有可能控制第二壓力。
如圖2和4所示，閥的開關機構74包括閥塞82，閥塞82在它的第一端面和一個彈性件80連接在一起，彈性件80是由如天然橡膠和合成橡膠製成的且有圓錐形的截面，和在閥塞82的上部形成的孔84一體連接的杆86。杆86上有一對擴大的板件88a，88b，它們直徑相同並彼此分開預定距離。在這對板件88a，88b之間安裝有呈V形截面由撓性材料製成的部分90。
在這個實施例中，根據彈簧76(見圖2)的彈性力的作用，當位於閥塞82的第一端面的彈性件80位於第一閥體12上形成的環形凸起92上時，閥的開關機構是處於閥閉合狀態。另一方面，當閥塞82上的彈性件80克服彈簧76(見圖3)的彈性力的作用從環形凸起92上脫開時，閥的開關機構74是處於閥開啟狀態。環形凸起92作為閥塞82的閥座。環形凸起92通過在環形凸起92中心部分形成的孔94和第二孔30連通。
閥的開關機構74包括這樣一種結構，在該結構中作為閥塞82的壓力接收部分的板88b的直徑大於作為閥座部分的環形凸起92的直徑。閥的開關機構74被這樣設計，即由於板88b和環形凸起92的相應壓力接收面積的差使得閥塞能夠向上移動而離開閥座(環形凸起92)。
包圍著閥塞82的第三腔室96在閥塞82和杆86之間的接頭部分形成。第三腔室96通過第四通道56和在第二閥體14上形成的有彎曲形狀的第五通道98與第一腔室52連通。
單向閥35安裝在第一閥體12的孔的下部，在其中心部分有一個圓柱件102和一個軸向延伸的臺階狀通孔100。在第一閥體12的內表面和圓柱件102的外圓周表面的上部之間形成了第四腔室104。在第一閥體12的內表面和圓柱件102的外圓周表面的下部之間形成了第五腔室106。
帶舌狀體的單向閥34安裝於圓柱件102的中央部分環形槽內。如下地設計單向閥34。即，根據第四腔室104供應的壓力流體的作用使得舌狀體108和第一閥體12的外表面接觸時，第四腔室104和第五腔室106之間的流體被阻斷。另一方面，當根據第五腔室106供應的壓力流體的作用使得舌狀體108靈活地向裡移動時，第四腔室104和第五腔室106連通。
第四腔室104通過第二閥體14上形成的第二通道50和流量調節部分36的臺階通孔40連通。第五腔室106通過圓柱件102上的孔110和第二孔30連通。
這種實施例的壓力/流量控制閥10的結構基本上如上所述。下面將對其操作、功能和效果作解釋。
首先，一個使用本實施例的壓力/流量控制閥10的流體壓力迴路111如圖6所示。壓力/流量控制閥10的第一孔24通過使用未示出的管連接到方向控制閥112上，第二孔30連接到缸體114的第一孔116a。配備有減壓閥117的單向閥和速度控制閥118插於缸體114的第二孔116b和方向控制閥112之間。壓力流體供應源120連接到方向控制閥112上。
在如上所述的流體壓力迴路111中，在壓力流體供應源120的驅動下通過第一孔24供應壓力流體(例如壓縮空氣)。在這種狀況下，藉助於彈簧76的彈性力的作用，閥塞82處於閥閉合狀態而位於環形凸起92上。
通過第一孔24供應的壓力流體到達第一通道26和第一腔室52，然後通過和第一腔室52連通的第四通道56和第五通道98進入閥的開關部分32的第三腔室96。進入第三腔室96的壓力流體有很高的供應壓力。此壓力流體構成了作用於一對板件88a，88b及90部分上的控制壓力，把閥塞82向上壓。結果，閥塞82的彈性件80克服彈簧76的彈性力的作用從環形凸起92(閥座部分)上離開，此時是閥開啟狀態。壓力流體通過臺階通孔100和第二孔30供應到缸體114的頭部腔122。活塞124沿箭頭C的方向向終止點移動。
從第一孔24供應的壓力流體通過第一通道26和第一腔室52進入流量調節部分36的臺階通孔40，然後進入單向閥35。然而，單向閥34可以阻止壓力流體的流動。
接下來，當方向控制閥112的閥位切換到使活塞以與以上所述相反的方向(箭頭D所示的方向)移動時，由於液壓缸頭側的無杆腔122處於高壓，閥塞82從閥座分離，閥處於閥開啟狀態。從第二孔30引導進的壓力流體穿過環形凸起92的孔94。壓力流體通過第三腔室96，第五通道98，第四通道56，第一腔室52和第一通道26迅速排空從方向控制閥112進入的空氣。
通過孔116B供應到有杆腔126以驅動缸114的壓力流體約為從孔116A排出的壓力流體的壓力的一半。這就有可能節省供應到缸體114的壓力流體的功率。
因此，當第二壓力即，供給到第二孔30的壓力降低到不大於彈簧76的彈性力設定的預定壓力時，閥塞82的彈性件80位於環形凸起92上。結果，從缸體114的缸室122的頭部供應並穿過第二孔30的壓力流體流過圓柱件102的孔110和第五腔室106並向裡彎曲流向單向閥34的舌狀體108並通過單向閥35。然後，壓力流體通過第二通道50並進入流量調節部分36。
在流量調節部分36中，根據調節螺母42的第一端48和臺階通孔40的內表面之間的預定距離，壓力流體被節流成為預定的流量。接著，通過和臺階通孔40連通的第三通道54，第一腔室52和第一通道26，壓力流體進入第一孔24。於是，缸體114的活塞124的移動速度得到了控制。
如上所述，在這個實施例中，缸體無杆腔122的高壓流體在閥的開關機構將閥置於閥開啟狀態時迅速被排空，直到無杆腔122裡的壓力和有杆腔126裡的壓力一樣。在閥的開關機構將閥置於閥閉合狀態後，活塞124以流量調節部分36控制的流量移動。於是，有可能阻止由於無杆腔122裡和有杆腔126裡的壓力差而引起的活塞124的動作延遲。也就有可能減少由於動作延遲引起的時間損失。
在這個實施例中，管接頭22被連接到管道等工件上。而且，為了工件的導引方向，工件可以以各個方向連接。這樣，有可能在使用壓力/流量控制閥時更方便。
本發明另一個實施例的壓力/流量控制閥200如圖7，8所示。和以上所述實施例相同結構的零部件用相同的標記來表示並忽略掉對它們的詳細解釋。
壓力/流量控制閥200包括第二閥體204，它由兩個基本上是圓柱形的部件組成，這兩個部件彼此垂直連接成一體，且其中一個可以圍繞固定在圓柱形第一閥體202上的旋轉中心旋轉，彎曲的呈L形的第三閥體208可圍繞第二閥體204的凸出部分206(見圖8)的旋轉中心旋轉。
第三閥體208上有彎向它並和第一孔24連通的第六通道210。在第一閥體202的下端形成有一個孔，作為第二孔30使用。
把進入和第六通道210連通的第六腔室212的壓力流體節流成預定流量並把壓力流體導引入第二孔30的第一流量調節部分214與阻止從第一孔24進入的壓力流體向第二孔30流動的第一單向閥216同軸布置在第二閥體204的內部。
第一流量調節部分214包括固定於第二閥體204的孔上的第一頂蓋218，沿著在第一頂蓋218的中心部位形成的臺階通孔220延伸的並能夠在臺階通孔220中轉動的第一調節螺母222，連接在第一調節螺母222的第一端面的旋鈕224，以及在所需位置固定第一調節螺母222的螺帽226。
第一調節螺母222的第二端228的截面是錐形的。通過旋鈕224調節第一調節螺母222的第二端面228和臺階通孔220內表面之間的距離以增加或減少第一調節螺母222的擰緊量。於是，從第一孔24流進的壓力流體根據第一調節螺母222的第二端面228和臺階通孔220內表面之間的距離被節流成預定的流量。臺階通孔220的第一端面通過第七腔室230和在第一閥體202上形成的第一通道232的上部連通。
第二頂蓋236由介於其中的環形件234夾持在第二閥體204的上部。第二頂蓋236有作為閥的開關控制部分的閥的開關機構238。
閥的開關機構238包括閥塞244，閥塞244在它的第一端面和一個彈性件242連接在一起，彈性件242是由如天然橡膠或合成橡膠製成的且其截面呈圓錐形，在頂蓋236形成的並放置閥塞244的閥座246，和環形件234的螺紋部分匹配的螺紋件248，插入螺紋件248和閥塞244之間的彈簧250，固定螺紋件248的螺帽252。螺紋件248調節和設定彈簧250的彈簧力。由柔性材料製成的截面呈V形的填料254安裝在閥塞244的環形槽內。
在此實施例中，閥座246孔的直徑和沿著閥塞244移動的環形件234的孔的直徑大體相同。換句話說，通過把閥座246的孔的直徑和沿著閥塞244移動的環形件234的孔的直徑設置成相同使得閥塞244的承壓面積沒有區別。於是，即使初始壓力通過和第六腔室212連通的第七通道256被引入，閥塞244也處於平衡狀態並被置於閥座246上。
在第二閥體204的圓周方向延伸的環形通道258在閥座246下形成。提供的環形通道258通過位於下側的第二通道260和第二孔30連通。環形密封件262插在環形通道258和第六腔室212之間使它們不能連通。
把從第一通道232引入的壓力流體節流成預定流量，並把壓力流體導引入第二孔30的第二流量調節部分264與第二單向閥266同軸布置在第一閥體202的內部，該第二單向閥用於阻止從第二孔30引入的壓力流體向第二孔30流動。
第二流量調節部分264包括固定到第一閥體202的孔的第三頂蓋268，第二調節螺母272，它的第一端面正對著整體固定到第一閥體202的圓柱件270的孔的內側，該螺母可在第三頂蓋268的孔中轉動，連接到第二調節螺母272的第二端面的旋鈕274，以及把第二調節螺母272固定在所需位置的螺帽276。
第二調節螺母272的第一端面278的截面呈錐形。藉助於旋鈕274增加或減少第二調節螺母272的擰緊量，第二調節螺母272的第一端面278和圓柱件270的內表面之間的距離是可調的。於是，穿過第一通道232的壓力流體根據第二調節螺母272的第一端面278和圓柱件270的內表面之間的距離被節流成預定量。在圓柱件270的中間形成多個和第二孔30連通的環形孔280。
第二單向閥266固定到圓柱件270的第一端面的外部。根據從第二孔30供應的和通過環形孔280引入的壓力流體的作用，單向閥266變形，舌狀體108和第一閥體202的內表面接觸，阻止流體向第一孔的流動。另一方面，當舌狀體108依穿過第一通道232的壓力流體的作用而向裡彎曲時，穿過第一通道232的壓力流體進入第二孔30。
本發明另一實施例的壓力/流量控制閥200的結構基本如上所述。接下來將解釋它的操作，功能和效果。圖10表示的是根據另一個實施例的活塞124的移動量和壓力/流量控制閥的無杆腔122以及有杆腔126的壓力之間的關係。PH指的是無杆腔122裡的壓力的特性曲線，PR指的是有杆腔126裡的壓力的特性曲線。以下將結合特性曲線PH，PR解釋壓力/流量控制閥的動作。
首先，圖9表示了使用根據另一實施例的壓力/流量控制閥200的壓力流體迴路282。在壓力流體迴路282中，在壓力流體供應源120的驅動下通過第一孔24供應壓力流體(例如壓縮空氣)。在這種狀況下，藉助於彈簧250的彈性力的作用，閥塞244位於閥座246上而使閥處於關閉狀態。
通過第一孔24供應的壓力流體通過第六通道210，第六腔室212和第七通道256被引入閥開關機構238。如上所述，由於閥座246的孔的直徑和環形件234的孔240的直徑相同，所以閥塞244的承壓面積沒有差異。這樣，即使給閥的開關機構238引入初始壓力，閥塞244也位於閥座246上而處於平衡狀態。
另一方面，通過第一孔供應的壓力流體通過第六通道210和第六腔室212被引入第一流量調節部分214。壓力流體被節流成預定的流量，然後通過第七腔室230和第一通道232被引入第二流量調節部分264。根據第一單向閥216的作用，引入第六腔室212的壓力流體被阻止流向第二孔30。
被引入第二流量調節部分264的壓力流體被節流成預定的流量，通過環形孔280和第二孔30供應到缸體114的無杆腔122。據此，活塞124以箭頭C的方向移動到第一終止位置。
如上所述，供應到缸體114的無杆腔122的壓力流體通過第一流量調節部分214和第二流量調節部分264足以被節流成一預定流量。於是，即使當有杆腔126的壓力很低時也有可能避免所謂的階躍現象的發生(見圖10的特性曲線A)。
接著，在活塞124到達第一終止點時，無杆腔122的壓力增加。高壓流體通過第二孔30、第二通道260、環形通道258而被引入閥的開關機構238。於是閥塞244向上移動並從閥座246上分離。這樣，閥的開關機構238就處於閥開啟狀態。
於是，從第一孔進入的壓力流體通過相互連通的第六通道210，第六腔室212、第七通道256、環形通道258、第二通道260、環形孔280和第二孔30迅速供應到缸體114的無杆腔122(見圖10所示的特性曲線B)。結果，在活塞124到達第一終止點時，閥的開關機構238動作，可以把高壓流體迅速供應到無杆腔122。於是例如當本發明應用於未作解釋的夾緊缸時，通過臂可以增加夾緊工件的力。
接下來，當方向控制閥112的閥位切換到使活塞以如上所述相反方向(箭頭D所示的方向)移動時，閥塞244從閥座246分離而處於閥開啟狀態，這是因為無杆腔122的壓力高。從第二孔30引入的壓力流體通過相互連通的環形孔280、第二通道260、環形通道258、第七通道256、第六腔室212、第六通道210和第一孔24迅速排空從方向控制閥112來的空氣(見圖10所示的特性曲線C)。
於是，第二壓力降低到不大於彈簧250的彈性力設置的預定壓力。相應地，閥塞244位於閥座246上而使閥處於閥閉合狀態。結果，穿過第二孔30從缸體114的無杆腔122供應的壓力流體通過第一流量調節部分214和第二流量調節部分264被節流成預定的流量並從第一孔24引入。這樣，缸體114的活塞124的移動速度得到了控制。
如上所述，在另一實施例中，可以可靠地避免活塞124所謂的階躍現象的發生。而且，在活塞124到達第一終止端點時，迅速供應第一壓力的流體而迅速排空第二壓力的流體。於是，壓力輸送的延遲被消除。
圖11是根據傳統技術的壓力/流量控制閥(未示出)的特性曲線。從圖11可以清楚地看到，在傳統技術中，供應到缸體無杆腔122的壓力流體的壓力值是突然增大的。於是，活塞124所謂的階躍現象發生。
相反地，如圖10所示，在另一實施例中，從第一孔24供應的壓力流體的流量通過第一流量調節部分214和第二流量調節部分264被節流。於是，供應到缸體114無杆腔122的壓力流體的壓力值的突然增大被消除，避免了活塞124的所謂階躍現象。
權利要求
1.一種壓力/流量控制閥，它包括圓柱形的第一閥體(12)，它的第一端上形成第二孔(30)；第二閥體(14)，它包括兩個圓柱形的部件，這兩個部件基本彼此垂直地連接成一體，第二閥體(14)可以圍繞第一閥體(12)的轉動中心轉動；彎曲的呈L形的第三閥體(18)，它可繞第二閥體(14)的凸出部分(16)的轉動中心轉動；配置在第三閥體(18)中的管接頭部(22)，該管接頭部設置有一個管接頭用於把一個管件可拆卸地連接到第一孔(24)上；配置在第二閥體(14)中的流量調節部分(36)，它調節流過和第一孔(24)連通的第三通道(54)的壓力流體成為預定的流量；配置在第一閥體(12)的第二端側的閥打開/關閉部分(32)，用於打開/關閉第四通道(56)，該第四通道用於使第一孔(24)及第二孔(30)連通；其特徵在於，在第一閥體(12)的第一端與所述第二孔相鄰設置單向閥(35)，它僅允許從第二孔(30)流向流量調節部分(36)的壓力流體通過第二通道(50)流過；閥的打開/關閉部分(32)包括閥塞(82)，對閥塞(82)的第一端面安裝一個截面呈錐形的彈性件(80)；和填料(90)裝在一起的杆件(86)，它能夠和閥塞(82)一起移動；固定到杆件(86)的第一端上的彈簧(76)，它把閥塞(82)壓向第一閥體(12)的內壁表面上形成的環形凸起(92)；當閥塞根據彈簧(76)的彈性力的作用位於環形凸起(92)上時，獲得閥閉合狀態，而當通過使用從第一孔(24)供應以提供控制壓力的壓力流體克服彈簧(76)的彈性力的作用從環形凸起(92)上離開時，獲得閥開啟狀態。
2.根據權利要求1所述的壓力/流量控制閥，其特徵在於，第一孔(24)位於所述管件可拆卸連接的管接頭部(22)上。
3.根據權利要求1所述的壓力/流量控制閥，其特徵在於，第四通道(56)和第二通道(50)有這樣的橫截面形狀，即它們分別對應於第二閥體(14)的第一端的形狀(60)和第二端的形狀64，使得它們相互分開預定距離。
全文摘要
一種壓力/流量控制閥，包括帶閥塞(82)的閥的開關部分(32)，閥塞(82)在它的一端和錐形截面的彈性件(80)連接，杆件(86)，它和閥塞(82)成一體移動並與置於一對板件(88a)，(88b)之間的填料(90)安裝在一起，其中板件(88a，88b)彼此分開預定距離，固定在杆件(86)一端的彈簧(76)，以依靠其彈性力的作用將閥塞(82)置於環形凸起(92)上。
文檔編號G05D7/01GK1519479SQ20041000322
公開日2004年8月11日 申請日期2000年3月10日 優先權日1999年3月10日
發明者細野正行, 楊清海 申請人:Smc株式會社