TWI448864B

TWI448864B - 減壓裝置

Info

Publication number: TWI448864B
Application number: TW100121764A
Authority: TW
Inventors: Masayuki Okitsu; Naoki Iguma; Kenji Tsukamoto
Original assignee: Smc Kk
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2014-08-11
Also published as: DE112011102092B4; WO2011162270A2; DE112011102092T5; US20130074956A1; RU2541687C2; CN102959486B; JP2012008795A; WO2011162270A3; TW201207586A; BR112012033218B1; BR112012033218A2; CN102959486A; KR20130038279A; US9086701B2; RU2012155411A; KR101405084B1; JP5464438B2

Description

減壓裝置

本發明係有關於一種用於將供應之壓力流體之壓力降低至所需壓力以及將該壓力流體導出之減壓裝置。

在日本早期公開專利公報10-198433中，本發明申請人已提出一種減壓裝置，其中自第一側供應之壓力流體的壓力係降低至所需壓力並導出到第二側。在以所需的設定壓力從流體壓力供應源供應壓力流體到流體壓力設備的情況中，減壓裝置是設於流體壓力供給源和流體壓力設備之間，藉此，從壓力流體供應源供應至第一側之壓力流體的壓力係降低到對應於連接到第二側之流體壓力設備之規格的所需壓力，之後，壓力流體係供應到第二側。

本發明之一般目的係提供一種減壓裝置，其中減壓裝置所消耗之空氣量可以降低。

本發明的特徵在於減壓裝置具有閥體和隔膜室，該閥體藉由相對於噴嘴進行分離和封閉動作而控制自第一側引入背壓室之壓力流體之流通，而該隔膜室經由設置於閥體內之閥件與背壓室連通，該減壓裝置係用以降低從第一側供應之壓力流體的壓力至所需的壓力並導出壓力流體到第二側。

該減壓裝置包括：閥體，其置於背壓室和隔膜室之間，該閥體被設置成相對於噴嘴可位移之第一連接通道，其係連接第一側和背壓室，其中，連通狀態係由閥體切換；以及第二連接通道，其係於第二側和隔膜室之間連通。

閥體之擋板係設置於背壓室之流體供應側上，第一連接通道係連接到流體供應側，而背壓室係經由第二連接通道與第二側連通。

依據本發明，減壓裝置藉由提供第一連接通道和第二連接通道而降低壓力流體的壓力並導致該壓力流體從第一側流到第二側，該第一連接通道連接第一側和背壓室，其中，由閥體切換連通狀態，而該第二連接通道於第二側和隔膜室之間連通，在第二側中之壓力流體之設定壓力不被事先預設的情況下，藉由該閥體，可完全中斷(或阻擋)壓力流體被供應至背壓室。由此，壓力流體不排放到大氣中。另一方面，即使在設定壓力已被設定的情況下，因為背壓室中之壓力流體經過噴嘴、隔膜室和第二連接通道而流至第二側，故背壓室中之壓力流體亦不會排放到大氣中。因此，相較於作為先導壓力之壓力流體排放到大氣中的傳統的減壓裝置，因為先導壓力被供應至第二側，並於其中使用，故可以抑制壓力流體之無謂消耗，而可降低其消耗量。

本發明之上述及其他目的、特徵和優點在配合附加圖式閱讀下列實施方式後將變得顯而易見，其中本發明之較佳實施例是藉由例示性範例顯示。

如第1和2圖所示，減壓裝置10包括：本體12；閥機構14，用於切換流經本體12內部之流體之流動情況；罩蓋(bonnet)16，連接到本體12的上部；以及操作元件18，可旋轉地置於罩蓋16的上部。

本體12係由下列構成，包括：第一本體24，具有第一側端口(第一側)20和第二側端口(第二側)22；第二本體26，設置於第一本體24的上部；以及第三本體28，設置於第二本體26的上部。第一本體24、第二本體26和第三本體28係藉由未圖示之螺栓組裝成一體。

第一側端口20於本體之一側表面上開口，並連接到未圖示之壓力流體供應源。第二側端口22於本體之另一側表面上開口，並連接到未圖示之流體壓力設備。此外，第一側端口20和第二側端口22之間，形成連通通道30，其建立第一側端口20和第二側端口22之間之連通。閥座32(稍後敘述之主閥66能座落於其上)形成在連通通道30之內部。

此外，在第一本體24之下部上，面向下方並向下開口的安裝孔34係與連通通道30連通。封塞(closure plug)36係由下方插入安裝孔34並藉由閂鎖環38閂鎖。因此，安裝孔34係藉由封塞36堵住，從而阻擋連通通道30和外部之間的連通。

第一膜片42經由位在中心的第一保持元件(retaining member保持元件)40置於第一本體24和第二本體26之間，而第二膜片46經由板形第二保持元件44置於第二本體26和第三本體28之間。孔48係於第一保持元件40之中心部分沿軸向方向(箭頭A和B之方向)穿透而形成。

此外，在第一膜片42之下部上，於第一本體24和第一膜片42之間提供第一隔膜室50，經由形成在第一本體24之連通孔52與第二側端口22連通。此外，第一膜片42和第二膜片46之間提供第二隔膜室54，其與於第二本體26側開口的排出端口56連通。具體而言，第二隔膜室54經由排出端口56與外部連通。

此外，在第二膜片46之上部，第二膜片46和第三本體28之間形成噴嘴背壓室(背壓室)58，其與於第三本體28之中心沿軸向方向穿透之穿透孔60連通。

另一方面，在第一至第三本體24、26、28中，旁路通道(第一連接通道)62係相對於本體12之中心在第一側端口20形成，以於第一側端口20和穿透孔60之間連通。更詳細而言，旁路通道62連接到第一側端口20的上部，在向上延伸經過第一至第三本體24、26、28後，向第三本體28的中心側以直角彎曲並連接到穿透孔60。

此外，在第一至第三本體24、26、28中，反饋通道(第二連接通道)64係相對於本體12之中心於第二側端口22形成，從而於第二側端口22與罩蓋16中稍後將描述的第三隔膜室(隔膜室)90之間連通。更詳細而言，反饋通道64連接到第二側端口22的上部，向上延伸經過第一至第三本體24、26、28後，向第三本體28的中心側以直角彎曲，再另外向上以直角彎曲，然後連接到第三隔膜室90。

旁路通道62和反饋通道64係形成為不與第一和第二隔膜室第50、54任一者和噴嘴背壓室58連通。

閥機構14置於第一本體24之連通通道30中，並包括沿垂直方向(箭頭A和B之方向)可位移地設置之主閥66，和插置於主閥66和封塞36之間之第一彈簧68。

主閥66包括：座件70，其相對於封塞36向上設置且有向上逐漸變細之形狀；以及密封件72，其相對於座件70而向上形成並封閉第一保持元件40之孔48。在主閥66中，密封件72是藉由插入穿透第一本體24之中心的導孔74而沿軸向方向可位移地受到導引。

第一彈簧68包括線圈彈簧，例如，其驅使主閥66朝一方向(箭頭A之方向)與封塞36分離，從而使座件70座置在第一本體24之閥座32。

罩蓋16形成圓柱狀，並經置於罩蓋16之下端之基件76連接到第三本體28之上部。第三膜片78與第三保持元件80一起設置於罩蓋16和基件76之間。第三保持元件80置於第三膜片78的大致中心部分。第二彈簧82、可旋轉軸84和彈簧支架(spring holder)86係設置在罩蓋16內部。第二彈簧82包括線圈彈簧，而旋轉軸84和彈簧支架86構成操作元件18。

供第三保持元件80裝配於其中之圓盤件88係設置於第三膜片78之上表面。第二彈簧82之一端係固定於圓盤件88的上部。第三隔膜室90係形成於第三膜片78和基件76之間，並且與第三本體28之穿透孔60連通。

基件76配置有噴嘴92，自其大致中心部分向下4.凸出，噴嘴92被插入第三本體28之穿透孔60內部。

噴嘴92內部包括：沿軸向方向(箭頭A和B之方向)穿透並在其中插入有稍後描述的先導閥(閥體)93之閥孔94；和一對側孔96，其係於垂直於閥孔94之方向形成開口。旁路通道62和閥孔94經側孔96而彼此連通。

在先導閥93之內部中，形成沿軸向方向(箭頭A和B之方向)穿透之先導通道98。先導閥93相對於閥孔94和穿透孔60而可朝軸向方向(箭頭A和B之方向)位移。在先導閥93之上端，形成有閥件100，設閥件100之橫截面係凹陷成半球形狀，並在其中保持球狀體106(後面說明)。

此外，第三彈簧102插置於先導閥93之下端和穿透孔60之間，使先導閥93向上(朝箭頭A之方向)。結果，先導閥93之擋板(flapper)104緊靠噴嘴92之底端，藉此阻止閥孔94和噴嘴背壓室58之間的連通。

另一方面，被保持在閥件100之球狀體106係用於封閉先導通道98，並於第三彈簧102之彈性作用下，垂直地緊靠第三保持元件80之下表面。

操作元件18配備有可旋轉軸84(其螺合於罩蓋16之上部)和把柄108(其裝配成與旋轉軸84卡合)。把柄108設置成覆蓋罩蓋16之上部。此外，在旋轉軸84之下端，彈簧支架86係經凸緣而與旋轉軸84之下端螺合，第二彈簧82之另一端係固定在彈簧支架86。具體而言，第二彈簧82插置於罩蓋16內部的彈簧支架86和圓盤件88之間，用以驅使彈簧支架86和圓盤件88朝向相互遠離彼此之方向。

此外，藉由旋轉把柄108，可旋轉軸84係跟著一體旋轉，藉此使螺合於可旋轉軸84之彈簧支架86沿軸向方向位移。結果，例如，第二彈簧82經彈簧支架86壓縮，而其推壓力施加於(即偏移)第三膜片78。

依據本發明的第一實施例之減壓裝置10係基本上如上所述構造。以下將會說明減壓裝置10之運作和優點。

首先，壓力流體供應源(未圖示)是經未圖示的管連接到第一側端口20，而所需的流體壓力設備，例如圓筒或類似者，則連接到第二側端口22。壓力流體係自未圖示的壓力流體供應源供應至第一側端口20。

在經過以上的準備作業之後，朝所需方向旋轉構成操作元件18的把柄108。藉由使彈簧支架86向下下降，壓縮第二彈簧82，從而讓圓盤件88和第三膜片78藉由第二彈簧82之彈力而以預定壓力(設定壓力)被向下壓。結果第三膜片78被向下按，先導閥93反抗第三彈簧102之彈力而下降，而使擋板104與噴嘴92的下端分隔。由此，流經旁路通道62的壓力流體會通過穿透孔60而被供應至噴嘴背壓室58。

此外，噴嘴背壓室58中之壓力(噴嘴背壓)提高，第二膜片46係受此壓力而被向下壓，第一膜片42也連同一起被向下壓，而主閥66經由反抗於第一彈簧68之彈力的第一保持元件40而下降。因此，主閥66之座件70與第一本體24之閥座32分離，從而使第一側端口20與第二側端口22連通。由此，供應到第一側端口20之壓力流體流經連通通道30到第二側端口22。

此時，流入第二側端口22之一部分壓力流體經反饋通道64流至第三隔膜室90，而使第三隔膜室90中之壓力提高。因此，第三膜片78被按壓而反抗第二彈簧82之推壓力而向上位移。由此，先導閥93係藉由第三彈簧102之彈力向上位移。

此外，當第三隔膜室90之壓力和第二彈簧82之推壓力到達平衡時，先導閥93之擋板104係座落於噴嘴92之底端並阻止相對於噴嘴背壓室58之壓力流體之流動。藉由把柄108調節，壓力已調整至設定壓力的壓力流體流至第二側端口22，然後供應到流體壓力設備。

另一方面，當第二側端口22中之壓力上升到超過根據把柄108之旋轉角度(旋轉數)而設之設定壓力時，壓力已上升的壓力流體流經反饋通道64進入第三隔膜室90，並且反抗第二彈簧82之彈力而進一步向上按壓和推移第三膜片78(朝箭頭A之方向)。與此同時，因為噴嘴背壓室58和先導通道98中之壓力流體之壓力高於第三隔膜室90中之壓力流體之壓力，所以壓力差(差異壓力(differential pressure))導致球狀體106被向上按壓而離開閥件100。

因此，先導通道98和第三隔膜室90便因而連通，噴嘴背壓室58內之壓力流體流經先導通道98進入第三隔膜室90，藉此讓噴嘴背壓室58內之壓力降低。球狀體106與閥件100係作用為噴嘴擋板機構。

藉由降低噴嘴背壓，第一膜片42與第二膜片46向上位移，並伴隨主閥66之密封件72與第一保持元件40分離。此外，主閥66在第一彈簧68之彈性下被提高，藉此讓座件70座落於閥座32上。因此，第一保持元件40之藉由主閥66之密封件72所封閉的孔48得以打開，而壓力流體(其壓力於第二側端口22中上升)係經由孔48被引入第二隔膜室54，然後經由排出端口56排放到大氣。

以上述的方式，依據第一實施例，提供反饋通道64，其建立第二側端口22與第三隔膜室90之間的連通，藉此提供一種組構，使得當壓力流體從第一側端口20流動至第二側端口22時，供應到噴嘴背壓室58之壓力流體能流經反饋通道64到第二側端口22而不會排出到外部。

由於以上所述的組構，在第二側壓力(設定壓力)未事先設定在第二側端口22的情況下，先導閥93之擋板104係座落在噴嘴92之下端上，而完全阻擋壓力流體供應至噴嘴背壓室58。因此，形成先導壓力之壓力流體並不會排放到大氣中。再者，即使在第二側端口22中之壓力流體之第二側壓力(設定壓力)被設定，且此壓力係藉由操作元件18調整壓力的情況下，則因為噴嘴背壓室58中之壓力流體經先導通道98和第三隔膜室90而流至第二側端口22，所以壓力流體不會排放到大氣中。因此，相較於作為先導壓力之壓力流體是被排放到大氣中的傳統減壓裝置而言，因為先導壓力可以被供應到第二側端口22，可以抑制壓力流體不必要的消耗，故能有效地降低其消耗量。

接下來，第3和4圖是顯示依據第二實施例之減壓裝置150。與第一實施例的減壓裝置10相同的那些構成元件使用相同的元件符號，並省略這些特徵的詳細說明。

依據第二實施例之減壓裝置150不同於依據第一實施例之減壓裝置10之處，在於本體12內提供有分支通道152，從反饋通道64分支而連接到噴嘴背壓室58，分支通道152內包括節流段(throttling section)154。

分支通道152沿著構成本體12的第三本體28之垂直方向形成。分支通道152之下端係連接到噴嘴背壓室58，而分支通道152之上端係連接到反饋通道64。更具體地說，分支通道152經由反饋通道64而與噴嘴背壓室58、第二側端口22和第三隔膜室90相互連通。

此外，具有節流孔156的節流段154，該節流孔156的直徑係從分支通道152之通道直徑減小節流段154係設置於分支通道152中。例如，節流孔156係形成為從噴嘴背壓室58朝第三隔膜室90之側逐漸縮小直徑(朝箭頭A之方向)。

以此方式，在本體12內設置分支通道152，其從設置於第二側的反饋通道64分支並與噴嘴背壓室58連通，而節流段154(其通道直徑的直徑減小)設置於分支通道152中。藉由先導閥93，相對於從噴嘴背壓室58經節流段154而流至第二側端口22的壓力流體之流動量，控制從第一側端口20經旁路通道62供給至噴嘴背壓室58之壓力流體之流動量，藉此可以高精確度控制噴嘴背壓室58中之壓力。

因此，在減壓裝置150中，有可能將壓力設於低值，而另外，由於噴嘴背壓室58與第二側端口22之間的壓力差被抑制，所以相較於傳統的減壓裝置，可以降低壓力流體之消耗量。

接下來，第5至7圖是顯示依據第三實施例之減壓裝置200。與第一實施例的減壓裝置10相同的那些構成元件使用相同的元件符號，並省略這些特徵的詳細說明。

依據第三實施例之減壓裝置200不同於依據第一實施例之減壓裝置10之處在於切口槽(cutout groove)(槽)202，其朝遠離球狀體106之方向凹陷，設置於先導閥93之閥件100內。

切口槽202係例如形成橫截面為三角形狀，使得當球狀體106座落於閥件100上時，先導通道98和第三隔膜室90之間保持連通。由此，即使在球狀體106是座落在先導閥93之閥件100上的情況下，噴嘴背壓室58和第三隔膜室90可置放成經由先導通道98連通，而噴嘴背壓室58之壓力流體能流經第三隔膜室90至第二側端口22。因此，藉由始終允許壓力流體從噴嘴背壓室58流至第二側端口22，可以較高精確度執行第二側壓力(設定壓力)之控制。

此外，相較於依據第二實施例之減壓裝置150，因為切口槽202可直接設置在閥件100，所以裝置結構可被簡化而不增加部件的數量。此外，即使在切口槽202有灰塵或其它東西阻塞的情況下，當球狀體106與閥件100分隔時，由於壓力流體的流動，這些灰塵係自切口槽202被吹出，使得可防止其堵塞。

本發明之減壓裝置並不受限於上述實施例。當然，可採用各種額外的或修改的結構，而不偏離本發明的本質和範疇。

10、150、200．．．減壓裝置

12．．．本體

14．．．閥機構

16．．．罩蓋

18．．．操作元件

20．．．第一側端口(第一側)

22．．．第二側端口(第二側)

24．．．第一本體

26．．．第二本體

28．．．第三本體

30．．．連通通道

32．．．閥座

34．．．安裝孔

36．．．封塞

38．．．閂鎖環

40．．．第一保持元件

42．．．第一膜片

44．．．第二保持元件

46．．．第二膜片

48．．．孔

50．．．第一隔膜室

52．．．連通孔

54．．．第二隔膜室

56．．．排出端口

58．．．噴嘴背壓室(背壓室)

60．．．穿透孔

62．．．旁路通道(第一連接通道)

64．．．反饋通道(第二連接通道)

66．．．主閥

68．．．第一彈簧

70．．．座件

72．．．密封件

74．．．導孔

76．．．基件

78．．．第三膜片

80．．．第三保持元件

82．．．第二彈簧

84．．．可旋轉軸

86．．．彈簧支架

88．．．圓盤件

90．．．第三隔膜室(隔膜室)

92．．．噴嘴

93．．．先導閥(閥體)

94．．．閥孔

96．．．側孔

98．．．先導通道

100．．．閥件

102．．．第三彈簧

104．．．擋板

106．．．球狀體

108．．．把柄

152．．．分支通道

154．．．節流段

156．．．節流孔

202．．．切口槽

第1圖係為依據本發明的第一實施例之減壓裝置之整體橫截面視圖；

第2圖係為第1圖之減壓裝置之示意結構視圖；

第3圖係為依據本發明的第二實施例之減壓裝置之整體橫截面視圖；

第4圖係為第3圖之減壓裝置之示意結構視圖；

第5圖係為依據本發明的第三實施例之減壓裝置之整體橫截面視圖；

第6圖係為第5圖之減壓裝置之先導閥附近的放大橫截面視圖；

第7圖係為第5圖之減壓裝置之示意結構視圖。

10．．．減壓裝置