專利名稱：流體控制閥用擴(kuò)散器以及流體控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及減速流體的流動(dòng)并將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力的流體控制閥用擴(kuò)散器以及流體控制閥。
背景技術(shù)：
在對(duì)被控制流體的流量、壓力進(jìn)行控制的流體控制閥中，在顯著減小流體壓力的情況、或流速較快的情況下，由于發(fā)生于閥的節(jié)流部分的流動(dòng)混亂，會(huì)產(chǎn)生異常的高噪音、或產(chǎn)生空穴現(xiàn)象等。這種情況下，壓縮性流體中容易產(chǎn)生振動(dòng)、噪音，非壓縮性流體中容易發(fā)生空穴現(xiàn)象。一旦發(fā)生空穴現(xiàn)象，便成為流量降低、閥腐蝕(空蝕)、進(jìn)而成為振動(dòng)、噪音等的原因，導(dǎo)致閥的性能、耐久性等顯著降低。
因此，作為防止上述空穴現(xiàn)象發(fā)生的現(xiàn)有技術(shù)，公知的例如有專利文獻(xiàn)1(特開2001-59583號(hào)公報(bào))、專利文獻(xiàn)2(特開平8-93964號(hào)公報(bào))、專利文獻(xiàn)3(特開昭61-153082號(hào)公報(bào))所公開的閥。
專利文獻(xiàn)1公開的流體控制閥中，為抑制或防止在成為閥主體下游側(cè)的配管連接口處發(fā)生空穴現(xiàn)象，而設(shè)置節(jié)流孔板。該節(jié)流孔板由平板狀的多孔板構(gòu)成。將由這樣的多孔板構(gòu)成的節(jié)流孔板配設(shè)于閥芯的下游側(cè)時(shí)，作為閥整體將流體二級(jí)減壓，即，由于通過由閥座圈和閥芯形成的節(jié)流部進(jìn)行一次減壓后，再通過節(jié)流孔板進(jìn)一步二次減壓，因而與只通過節(jié)流部單體一級(jí)減壓相比，減壓效果增大，能夠減少或防止空穴現(xiàn)象的發(fā)生。
專利文獻(xiàn)2所記載的閥裝置中，設(shè)置有底圓筒形的盒體，使其貫穿在將閥主體內(nèi)的流通通道間隔為上游側(cè)和下游側(cè)的間隔壁上所形成的開口，在該盒體的上游側(cè)周壁上形成第1多孔，在底部中央設(shè)置向盒體內(nèi)側(cè)突出的筒狀突出部，以使第2多孔在該筒狀突出部的周壁上相向，且使通過該第2多孔的流體的流動(dòng)與由盒體底部的凹部(包圍上述筒狀突出部的空間)所形成的通道正交。通過采用這種閥裝置，使通過筒狀突出部的小孔的射流相互沖撞由此來減小動(dòng)能，因而使射流不與閥主體的內(nèi)底面直接沖撞，可以有效地防止閥體的振動(dòng)、噪音、下游側(cè)配管的共振、空穴現(xiàn)象氣泡的產(chǎn)生等。
專利文獻(xiàn)3所記載的蒸汽變換閥中，在盒型閥體的下游側(cè)配設(shè)擴(kuò)散板，該擴(kuò)散板促進(jìn)未汽化冷卻水的蒸發(fā)，并且防止產(chǎn)生于減壓部的噪音能量傳遞至下游。該擴(kuò)散板通過多孔板被形成為近似于平板的蓋狀。
但是，專利文獻(xiàn)1所記載的流體控制閥，由于使用由平板狀的多孔板構(gòu)成的擴(kuò)散器，而存在著對(duì)空穴現(xiàn)象的抑制效果較小的問題。即，在使用平板的多孔板的情況下，由于從小孔射流時(shí)的擴(kuò)展角(約180°左右)較大，當(dāng)流體從小孔急速射流時(shí)，從小孔噴出的射流不會(huì)相互沖撞，而是依舊向下游流動(dòng)，因而成為空穴現(xiàn)象、噪音的原因。
專利文獻(xiàn)2所記載的流體控制閥，由于通過將流體的流動(dòng)方向變換為基本上直角的方向，使流體通過第2多孔流入盒體的筒狀突出部?jī)?nèi)，因而存在著閥的最大流量減小、欲增大最大流量就必須將閥增大的問題。而且，由于筒部的各多孔的流速不均一，對(duì)空穴現(xiàn)象的抑制效果也較小。
專利文獻(xiàn)3所記載的蒸汽變換閥，由于蓋狀的擴(kuò)散器的頂部的內(nèi)角度較大，因而與專利文獻(xiàn)1所記載的由平板狀的多孔板構(gòu)成的擴(kuò)散器同樣，存在著對(duì)空穴現(xiàn)象發(fā)生的抑制或防止效果較小的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述現(xiàn)有問題而做出的，其目的在于提供一種流體控制閥用擴(kuò)散器以及流體控制閥，其可以更切實(shí)地抑制或防止空穴現(xiàn)象的發(fā)生，而且可抑制最大流量的減小。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的流量控制閥用擴(kuò)散器被安裝于閥主體內(nèi)，對(duì)流體的流動(dòng)進(jìn)行減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力，其特征在于，底部形成為開放的中空?qǐng)A錐形，頂部的內(nèi)角度為90°以下，在周壁上形成有多個(gè)小孔。
另外，本發(fā)明的流體控制閥具有上述擴(kuò)散器，該擴(kuò)散器被安裝為，比閥主體內(nèi)的閥芯更位于下游側(cè)，其頂部作為上述閥芯側(cè)、其底部作為上述閥主體的流出口側(cè)。
在本發(fā)明中，由于將擴(kuò)散器形成中空的圓錐形，因而擴(kuò)散器的內(nèi)徑如圓錐形文丘里管那樣向下游側(cè)逐漸擴(kuò)大。當(dāng)使擴(kuò)散器的頂部的內(nèi)角度(開度角)為90°以下時(shí)，可以通過從多孔噴出的射流相互沖撞來抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生，可實(shí)現(xiàn)液體壓力恢復(fù)系數(shù)較大的閥。另外，從小孔流向擴(kuò)散器內(nèi)的流體由于偏向角度小，因而可以確保閥的必要最大流量，可避免閥的大型化。
擴(kuò)散器的頂部的內(nèi)角度為90°以下時(shí)，流體的偏向角度較小，可以抑制最大流量的減少，較少空穴現(xiàn)象的發(fā)生。若內(nèi)角度為90°以上，則從多孔噴出的射流相互沖撞所引起的對(duì)空穴現(xiàn)象的抑制效果減小。


圖1是表示將本發(fā)明使用于旋轉(zhuǎn)閥的一實(shí)施方式的剖視圖。
圖2是閥芯的立體圖。
圖3是擴(kuò)散器的剖視圖。
圖4(a)是表示球閥的全開狀態(tài)的圖，(b)是表示中間開度狀態(tài)的圖，(c)是表示全閉狀態(tài)的圖。
圖5是表示壓力恢復(fù)系數(shù)與擴(kuò)散器的內(nèi)角度之間的關(guān)系的圖。
圖6是將本發(fā)明使用于單座調(diào)節(jié)閥的其他實(shí)施方式的剖視圖。
圖7是將本發(fā)明使用于三通球閥的其它實(shí)施方式的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是表示將本發(fā)明使用于旋轉(zhuǎn)閥的一實(shí)施方式的剖視圖，圖2是閥芯的立體圖，圖3是擴(kuò)散器的剖視圖，圖4(a)～(c)是用于說明旋轉(zhuǎn)閥的動(dòng)作的圖，(a)是表示球閥的全開狀態(tài)的圖，(b)是表示中間開度狀態(tài)的圖，(c)是表示全閉狀態(tài)的圖。在這些附圖中，整體由標(biāo)號(hào)1表示的旋轉(zhuǎn)閥包括閥主體2，其具有由貫通孔構(gòu)成的流通通道3，且被連接于配管4的中途；可自由旋轉(zhuǎn)的閥塞5，其被設(shè)置于該閥主體2的內(nèi)部中央，且對(duì)上述流通通道3進(jìn)行開關(guān)控制；閥軸6，其從外部對(duì)該閥塞5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作。
上述閥主體2其整體形狀被形成為倒T字形的管體，向兩側(cè)和上方共三個(gè)方向開放。
上述閥塞5包括閥芯5A，其由大致半球狀、內(nèi)部為被挖空的殼構(gòu)造體構(gòu)成；圓筒狀的軸承部5B、5C，其分別被一體設(shè)置于上述閥芯5A的上、下面。在閥芯5A中，形成有流量特性部(以下，稱之為開口部)7和球面支承部8。開口部7由使閥芯5A的內(nèi)外連通的大致銀杏葉形狀的開口構(gòu)成，且具有等百分率特性。球面支承部8形成為在閥芯5A的外周面?zhèn)妊亻y軸6的旋轉(zhuǎn)方向較長(zhǎng)地延伸的帶狀。上側(cè)的軸承部5B嵌合于上述閥軸6的內(nèi)端部6A，并通過焊接等被接合成一體。另一方面，下側(cè)的軸承部5C通過設(shè)于閥主體2的內(nèi)底面中央部的導(dǎo)向部9被以可旋轉(zhuǎn)的方式軸支承。
上述閥軸6是與閥塞5共同形成旋轉(zhuǎn)閥1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的部件，其上端部通過片狀導(dǎo)向件、O型環(huán)、密封零件等的密封部件14以可旋轉(zhuǎn)的方式貫穿設(shè)于蓋部件11的閥軸用孔12，在向蓋部件11的上方突出的突出端6B上，連接有省略圖示的電動(dòng)執(zhí)行元件。蓋部件11通過墊圈16被嵌合于向閥主體2的上方開口的蓋安裝孔15中，并通過螺栓(未圖示)被固定。
在上述閥主體2的流通通道3內(nèi)、在位于上述閥塞5的上游側(cè)的流入口側(cè)流通通道部3A中，安裝有座圈20以及將該座圈20推壓于上述閥塞5的球面支承部8的座擋圈21。
上述座圈20形成為筒狀體，被以可自由滑動(dòng)的方式嵌插于上述閥主體2的流入口流通通道3A，且在其外周面上安裝有座墊彈簧22。座擋圈21同樣由圓筒體構(gòu)成，通過螺合與流入口側(cè)流通通道3A組裝，其內(nèi)端部嵌合于座圈20的外周面，通過推壓上述座墊彈簧22，以規(guī)定壓力將座圈20壓接于閥塞5的球面支承部8。
另一方面，在上述流通通道3的作為下游側(cè)的流出口側(cè)流通通道部3B中，安裝有擴(kuò)散器31，其對(duì)流通通道3內(nèi)流動(dòng)的流體30的流動(dòng)進(jìn)行減速，將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力，并抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生。該擴(kuò)散器31形成為底部34開放的中空?qǐng)A錐形，在其周面上形成有多個(gè)小孔32，其以頂部33指向上游側(cè)、底部34成為下游側(cè)的方式被組裝在流出口側(cè)流通通道部3B內(nèi)。
根據(jù)擴(kuò)散器31的頂部33的內(nèi)角度θ的大小，流體30的流動(dòng)方式發(fā)生較大變化。當(dāng)內(nèi)角度θ為90°以上時(shí)，因從多孔噴出的射流相互沖撞而形成的對(duì)空穴現(xiàn)象的抑制效果變小。因此，內(nèi)角度θ優(yōu)選被設(shè)定為90°以下。
接下來，根據(jù)圖4對(duì)由上述構(gòu)造構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)閥1的動(dòng)作進(jìn)行說明。
圖4(a)表示旋轉(zhuǎn)閥1的全開狀態(tài)。在該全開狀態(tài)下，閥塞5通過閥軸6被向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度，開口部7與座圈20的內(nèi)側(cè)開口部一致。因此，流體30通過閥塞5和擴(kuò)散器31被二級(jí)減壓而向下游側(cè)流動(dòng)。即，閥塞5的開口部7通過縮小流體通道的截面積來對(duì)流體30減壓，并抑制通過流速。而且，擴(kuò)散器31的小孔32同樣通過縮小流體通道截面積來對(duì)流體30減壓，并抑制通過流速。
另外，在擴(kuò)散器31中，通過小孔32時(shí)使流體30的流動(dòng)偏向擴(kuò)散器31的中心方向，通過之后，通過使其在擴(kuò)散器31內(nèi)相互沖撞而降低動(dòng)能。另外，由于流動(dòng)的偏向角度小，可以不必使閥大型化便可確保必要的最大流量。這是因?qū)U(kuò)散器31的頂部33的內(nèi)角度θ形成為90°以下而產(chǎn)生的效果。使擴(kuò)散器31的內(nèi)角度θ為90°以下的理由是為了抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生、并增大壓力恢復(fù)系數(shù)FL。
圖5是在旋轉(zhuǎn)閥1中實(shí)際測(cè)量對(duì)應(yīng)于擴(kuò)散器31的內(nèi)角度θ的壓力恢復(fù)系數(shù)FL值的圖。
在現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)閥中，一般FL＝0.5～0.7左右。由于不易發(fā)生空蝕的球形閥一般FL＝0.8～0.9以上，所以同樣在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥1中，優(yōu)選FL＝0.8～0.9以上。因此，使擴(kuò)散器31的內(nèi)角度θ為90°以下，便可使FL≥0.8。
當(dāng)使閥塞5轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)定角度、如圖4(b)所示將旋轉(zhuǎn)閥1切換為中間開度時(shí)，閥塞5的開口部7被縮小、截面積減小。因此，通過開口部7的流體30的壓力下降、流速急劇變快。但是，即使處于該中間開度，通過開口部7的流體30由于在被擴(kuò)散器31節(jié)流、動(dòng)能減小后逐漸地恢復(fù)壓力，因而能夠與全開狀態(tài)時(shí)同樣地抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生。
當(dāng)將閥塞5如圖4(c)所示切換成全閉狀態(tài)時(shí)，閥塞5的開口部7完全退出至座圈20的外側(cè)，球面支承部8阻塞座圈20的下游側(cè)開口部。因此，閥塞5將流通通道3完全阻斷，阻止流體30的流動(dòng)。
圖6是將本發(fā)明使用于單座調(diào)節(jié)閥的其它實(shí)施方式的剖視圖。
整體由標(biāo)號(hào)50表示的單座調(diào)節(jié)閥50包括閥主體51，在其內(nèi)部中央設(shè)有將流通通道52間隔成流入口側(cè)通道52a和流出口側(cè)通道52b的間隔壁53；閥塞54，其以可上下自由移動(dòng)的方式配設(shè)于該閥體51內(nèi)；閥軸55，其使該閥塞54上下移動(dòng)；座圈57，其與上述閥塞54相對(duì)應(yīng)地被嵌入上述間隔壁53的開口部56，且具有在全閉時(shí)支承上述閥塞54的支承部57a；筒狀導(dǎo)向部58，其以可自由滑動(dòng)的方式保持上述閥塞54，在上述閥體51的流出口側(cè)通道52b內(nèi)安裝有上述的中空?qǐng)A錐形的擴(kuò)散器31。另外，由于單座調(diào)節(jié)閥50的閥塞54的流體控制動(dòng)作與公知的相同，故省略其說明。
在這種單座調(diào)節(jié)閥50中，由于同樣具有中空?qǐng)A錐形的擴(kuò)散器31，所以，其顯而易見地能夠與上述旋轉(zhuǎn)閥1同樣地防止空穴現(xiàn)象和噪音的產(chǎn)生。
圖7是將本發(fā)明使用于三通球閥的其它實(shí)施方式的剖視圖。
在該圖中，三通球閥60包括閥主體61，其具有第1、第2流入口通道62、63以及流出口通道64；球塞65，其被以可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝于該閥體61內(nèi)；閥軸66，其貫穿上述閥主體61并使上述球塞65轉(zhuǎn)動(dòng)。第1、第2流入口通道62、63與閥軸66的軸線正交，并隔著球塞65相對(duì)，與第1、第2配管67、68相連通。流出口通道64以與第1、第2流入口通道62、63正交的方式位于上述閥軸66的軸線上，其上安裝有上述的中空?qǐng)A錐形的擴(kuò)散器31，該流出口通道64與第3配管69相連通。
上述球塞65具有在外周面上開口的第1、第2、第3口70、71、72以及嵌合孔73。第1、第2口70、71形成于球塞65的外周面上，在與閥軸66的軸線正交的方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)方向上離開90°，可使上述第1、第2流入口通道62、63與流出口通道64相連通。第3口72形成為正交于第1、第2口70、71，通常與上述流出口通道64相連通。在嵌合孔73內(nèi)嵌合有上述閥軸66的內(nèi)端。并且，74為座圈，75為上蓋。
作為這種三通球閥60，通過閥軸66使球塞65在90°的角度范圍內(nèi)向圖7中的左右方向往復(fù)移動(dòng)，從而可以通過球塞65形成獨(dú)立的兩個(gè)流通路徑。即，當(dāng)使球塞65轉(zhuǎn)動(dòng)而使第1口70對(duì)于第2流入口通道62成為全開狀態(tài)、第2口71對(duì)于流入口通道63成為全閉狀態(tài)時(shí)，通過第1口70和第3口72形成了連接第1流入口通道62和流出口通道64的流通路徑。因此，從第1配管67被導(dǎo)入第1流入口通道62的流體30通過第1口70—球塞65的內(nèi)部—第3口72—流出口通道64—擴(kuò)散器31而流向第3配管69。由于流體30通過擴(kuò)散器31的小孔32，因而其動(dòng)能被削減，從而可抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生。
當(dāng)從該狀態(tài)開始使球塞65向右方向轉(zhuǎn)動(dòng)90°，而使第1口70對(duì)于流入口通道62成為全閉狀態(tài)、第2口71對(duì)于第2流入口通道63成為全開狀態(tài)時(shí)，通過第2口71和第3口72形成了連接第2流入口通道63和流出口通道64的流通路徑。因此，被導(dǎo)入第2配管68的流體30’通過第2流入口通道63—第2口71—球塞65的內(nèi)部—第3口72—流出口通道64—擴(kuò)散器31而流向第3配管69。此時(shí)，流體30’同樣通過擴(kuò)散器31的小孔32，因而其動(dòng)能被削減，從而可以抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生。
而且，從圖7所示的狀態(tài)開始使球塞65向右方向轉(zhuǎn)動(dòng)45°，而使第1、第2口70、71對(duì)于第1、第2流入口通道62、63成為中間開度時(shí)，通過第1、第2、第3口70、71、72形成了連接第1、第2流入口通道62、63和流出口通道64的流通路徑。因此，流過第1、第2流入通道62、63的流體30、30’通過第1、第2口70、71被導(dǎo)入球塞65內(nèi)從而被混合，通過第3口72—流出口通道64—擴(kuò)散器31而流向第3配管69。此時(shí)，流體30和流體30’的混合流體同樣通過擴(kuò)散器31的小孔32，因而其動(dòng)能被削減，從而可以抑制空穴現(xiàn)象的發(fā)生。
此外，在上述實(shí)施方式中，例示了適用于旋轉(zhuǎn)閥1和單座調(diào)節(jié)閥50中的實(shí)施例，但本發(fā)明不僅限于此，也適用于其他形式的流體控制閥。
權(quán)利要求
1.一種流體控制閥用擴(kuò)散器，其安裝于閥主體內(nèi)，對(duì)流體的流動(dòng)進(jìn)行減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力，其特征在于，形成為底部開放的中空?qǐng)A錐形，頂部的內(nèi)角度為90°以下，在周壁上形成有多個(gè)小孔。
2.一種流體控制閥，具有如權(quán)利要求1所述的擴(kuò)散器，其特征在于，上述擴(kuò)散器被安裝為，比閥主體內(nèi)的閥芯更位于下游側(cè)，其頂部作為上述閥芯側(cè)、其底部作為上述閥主體的流出口側(cè)。
全文摘要
提供一種流體控制閥用擴(kuò)散器以及流體控制閥，可以更切實(shí)地抑制或防止空穴現(xiàn)象的發(fā)生，而且可以抑制最大流量的減少。在閥主體(2)的下游側(cè)開口部?jī)?nèi)安裝擴(kuò)散器(31)，該擴(kuò)散器(31)對(duì)流體(30)的流動(dòng)進(jìn)行減速，將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓力。擴(kuò)散器(31)形成為底部(34)開放的中空?qǐng)A錐形，頂部(33)的內(nèi)角度(θ)為90°以下，在周壁上形成有多個(gè)小孔(32)。
文檔編號(hào)F16K5/06GK1952460SQ200610139289
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者野間口謙雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社山武