減壓閥的制作方法
【專利摘要】一種減壓閥(10),包括開閉閥(19)和活塞(16)。開閉閥(19)在將主接口(1P)和副接口(2P)連接與將主接口(1P)和副接口(2P)隔離之間切換?;钊?6)根據(jù)從調(diào)壓室(91)施加的力與從減壓室(92)施加的力之差在缸筒部(114)的內(nèi)部做滑動運動,從而打開和關(guān)閉開閉閥(19)。開閉閥(19)包括閥桿(15)和閥座固定構(gòu)件(14)。閥座固定構(gòu)件(14)通過抵接在活塞(16)的端部表面上而限制活塞(16)的朝向開閉閥(19)的上游側(cè)的位移。閥座固定構(gòu)件(14)包括通道孔(43),該通道孔(43)將用于閥桿的殼體部與減壓室(92)以連通的方式連接。
【專利說明】減壓閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)諸如氫氣的高壓氣體的壓力的減壓閥。
【背景技術(shù)】
[0002]減壓閥包括設(shè)置在主接口與副接口之間的開閉閥。打開和關(guān)閉開閉閥使得高壓氣體通過主接口流入,并且已減壓的氣體通過副接口供應(yīng)至外部。
[0003]例如,日本專利申請公報N0.2011-108057公開了一種減壓閥和一種開閉閥,該減壓閥包括與主接口連通的主室和與副接口連通的副室,該開閉閥在將主室和副室連接與將主室和副室隔離之間切換。該開閉閥包括閥桿、閥座固定構(gòu)件、閥座構(gòu)件、殼體、閥元件、閥彈簧以及蓋構(gòu)件。閥座放置部設(shè)置在殼體中。當閥座構(gòu)件置于閥座放置部中時,閥座固定構(gòu)件通過螺紋配裝至殼體,從而將閥座構(gòu)件固定至閥座放置部。
[0004]閥座固定構(gòu)件的上部設(shè)置在副室中。該副室容置活塞和活塞彈簧?;钊偸峭ㄟ^活塞彈簧朝向主室偏置。閥桿容置在閥座固定構(gòu)件內(nèi)部。閥桿的上端總是抵接在活塞的下端上。蓋構(gòu)件固定至殼體的主室。閥元件通過閥座構(gòu)件的下端和在殼體內(nèi)部的蓋構(gòu)件的上端來支承。
[0005]閥元件總是通過設(shè)置在閥元件與蓋構(gòu)件之間的閥彈簧的偏置力向下游偏置。閥元件的上端總是抵接在閥桿的下端上。閥元件響應(yīng)于從副室朝向主室作用的力與從主室朝向副室作用的力之差而與閥座構(gòu)件接觸或與閥座構(gòu)件分離,從而在將主室和副室連接與將主室和副室隔離之間切換。
[0006]在日本專利申請公報N0.2011-108057的減壓閥的情況下,固定閥座構(gòu)件的閥座固定構(gòu)件具有形成在面對活塞的端部表面中的通道槽。該通道槽沿著殼體的徑向方向延伸。即使閥元件完全打開,特別地即使活塞抵接在閥座固定構(gòu)件的端部表面上,該通道槽確保了用于高壓氣體的從主接口朝向副接口流動的通道。
[0007]然而,與通道槽沒有形成在閥座固定構(gòu)件中的情況相比,在閥座固定構(gòu)件中形成通道槽降低了閥座固定構(gòu)件的形成了通道槽的區(qū)域的端部表面的強度。因此,當活塞接觸閥座固定構(gòu)件以使閥元件完全打開時,閥座固定構(gòu)件的形成了通道槽的區(qū)域的端部表面會很容易磨損。這可能使磨屑混入閥座與閥元件之間,有可能不能確保主接口與副接口之間的氣密性。這可能是發(fā)生在主接口與副接口之間的氣體泄漏的原因。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]該本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠抑制發(fā)生在主接口與副接口之間的氣體泄漏的減壓閥。
[0009]為了解決上述問題,本發(fā)明的第一方面提供了一種減壓閥。該減壓閥包括開閉閥、缸筒部以及活塞,該開閉閥在將設(shè)置在本體構(gòu)件中的主接口和副接口連接與將設(shè)置在本體構(gòu)件中的主接口和副接口隔離之間切換,缸筒部設(shè)置在開閉閥的下游,缸筒部與副接口連通,活塞將缸筒部分成減壓室和調(diào)壓室,活塞根據(jù)從調(diào)壓室施加的力與從減壓室施加的力之差在缸筒部內(nèi)部做滑動運動,從而打開和關(guān)閉開閉閥。開閉閥包括柱塞和介于開閉閥與活塞之間的閥桿,該柱塞通過抵接在活塞的端部表面上而限制活塞的朝向開閉閥上游側(cè)的位移。該柱塞具有容置閥桿的作用。該柱塞包括通道孔,該連通孔將用于閥桿的殼體部和減壓室以連通的方式連接。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的實施方式的減壓閥的截面圖;
[0011]圖2是沿圖1的線2-2截取的俯視圖;以及
[0012]圖3是沿圖1的線3-3截取的截面圖。
【具體實施方式】
[0013]下面通過參照圖1至圖3來描述使本發(fā)明的減壓閥具體化的實施方式。
[0014]如圖1所示,減壓閥10包括使主接口 IP和副接口 2P連接的本體構(gòu)件11。本體構(gòu)件11容置閥元件12、閥座13、作為柱塞的閥座固定構(gòu)件14、閥桿15以及活塞16。
[0015]第一圓筒部111、第二圓筒部112、第三圓筒部113以及缸筒部114以當從底部觀察到的這樣的順序在本體構(gòu)件11內(nèi)部同軸地形成。第一圓筒部111至第三圓筒部113的內(nèi)徑以及缸筒部114的內(nèi)徑被確定為使得能夠沿下列順序增加:第一圓筒部111、第二圓筒部112、第三圓筒部113以及缸筒部114。第一圓筒部111通過未在附圖中示出的閥與主接口 IP連通。主接口 IP連接至用于高壓氣體的比如氫氣罐的供應(yīng)源。
[0016]螺旋槽113a在第三圓筒部113的內(nèi)壁中形成為第一螺旋部。第一圓筒部111容置金屬閥元件12。閥元件12的外徑略小于第一圓筒部111的內(nèi)徑。閥元件12能夠在第一圓筒部111內(nèi)部向上移動和向下移動。閥元件12總是通過閥彈簧71向上偏置。閥元件12包括柱狀閥元件本體部21和外徑小于閥元件本體部21的外徑的閥元件頂部22。閥元件頂部22設(shè)置在閥元件本體部21上方。在閥元件本體部21與閥元件頂部22之間形成有閥元件漸縮部23。閥元件漸縮部23的外徑朝向閥元件頂部22逐漸減小。閥元件頂部22穿過第二圓筒部112進入第三圓筒部113中。
[0017]第二圓筒部112容置由合成樹脂制成的環(huán)形閥座13。閥座13具有略大于閥元件頂部22的外徑的孔部31。閥座13具有定位成接近孔部31的下部的閥座漸縮部33。閥座漸縮部33的內(nèi)徑朝向底部逐漸增大。閥座13的厚度略大于第二圓筒部112的深度。
[0018]圓筒狀的閥座固定構(gòu)件14通過螺紋配裝至第三圓筒部113。螺紋14a在閥座固定構(gòu)件14中的外周表面中形成為第二螺旋部。閥座固定構(gòu)件14由金屬材料制成。閥座固定構(gòu)件14的底部表面抵接在閥座13的上部表面上。通過螺紋14a將閥座固定構(gòu)件14固定,使得閥座固定構(gòu)件14軸向地(圖1中向下)按壓閥座13。因此,閥座13保持在閥座固定構(gòu)件14與第二圓筒部112的底部之間。此外,確保了在第二圓筒部112的底部與閥座13之間的氣密性。
[0019]如通過圖1中的交替的一長兩短的虛線所示出的,閥座13可保持在閥座固定構(gòu)件14和通過閥彈簧71偏置的閥元件12之間。在這種情況下,閥元件漸縮部23抵接在閥座漸縮部33上,使得確保了漸縮部33與閥元件漸縮部23之間的氣密性。此外,在閥座固定構(gòu)件14的內(nèi)側(cè)形成有沿軸向方向穿過閥座固定構(gòu)件14的通孔41。該通孔41與閥座13的孔部31連通。這使得閥元件頂部22進入閥座固定構(gòu)件14中。
[0020]如圖2所示,閥座固定構(gòu)件14具有六角形上部42。上部42用作工具接合部,并且六角形套筒扳手或者附接工具與上部42接合。將接合上部42的六角形套筒扳手旋轉(zhuǎn),使得閥座固定構(gòu)件14的螺紋14a接合第三圓筒部113的對應(yīng)的螺紋113a。
[0021 ] 如圖1至圖3所示,在上部42中形成有四個徑向延伸的通道孔43。4個通道孔43將通孔41和缸筒部114以連通的方式連接。四個通道孔43圍繞閥座固定構(gòu)件14的軸線以90度的角度間隔設(shè)置。四個通道孔43設(shè)置在確定為使得上部42的拐角42a不與通道孔43相交的位置中。這確保了在上部42的拐角42a與六角形套筒扳手之間的接合強度。閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45是不粗糙的平坦表面。
[0022]如圖1所示,閥座固定構(gòu)件14的厚度大于第三圓筒部113的深度。這使閥座固定構(gòu)件14的上部42進入缸筒部114。
[0023]金屬閥桿15容置在通孔41中。閥桿15包括呈截頂錐形狀的閥桿下端部51、閥桿本體部52以及柱狀閥桿上端部53。閥桿本體部52設(shè)置在閥桿下端部51的上方,并且閥桿上端部53設(shè)置在閥桿本體部52上方。閥桿下端部51在通孔41中抵接在閥元件頂部22上。
[0024]如圖2所示,閥桿本體部52包括四個徑向延伸的瓣部52a。四個瓣部52a圍繞閥桿15的軸線以90度的間隔設(shè)置。在閥座固定構(gòu)件14中設(shè)置有四個通道18。每個通道18是通過瓣部52a中相鄰的兩個瓣部52a和閥座固定構(gòu)件14的內(nèi)壁所限定的空間。
[0025]如圖1中通過交替的一長兩短的虛線所示出的,當閥元件漸縮部23抵接在閥座漸縮部33上時,閥桿上端部53從閥座固定構(gòu)件14的上部突出以進入缸筒部114。本體構(gòu)件
11、閥元件12、閥座13、閥座固定構(gòu)件14、閥桿15以及閥彈簧71形成了開閉閥19。
[0026]缸筒部114容置軸向地(圖1中的上下方向)移動的活塞16?;钊?6由金屬材料構(gòu)成,并且形成為圓筒形狀。多個密封構(gòu)件80介于缸筒部114的內(nèi)壁與活塞16之間。多個密封元件80確保缸筒部114的內(nèi)壁與活塞16之間的氣密性。活塞16將缸筒部114內(nèi)部的空間分成兩部分。調(diào)壓室91和減壓室92分別設(shè)置在活塞16的上方和活塞16的下方。
[0027]活塞16內(nèi)部容置活塞彈簧72。活塞16總是通過活塞彈簧72向下偏置?;钊麖椈?2的偏置力確定為大于閥彈簧71的偏置力。這使得活塞16的下端部表面61總是抵接在閥桿上端部53上?;钊?6的下端部表面61是不粗糙的平坦表面?;钊?6的下端部表面61的直徑被確定成大于閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45的外徑。這允許活塞16的下端部表面61抵接在閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45上。在活塞16的下端部表面61與閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45之間的抵接接觸限制了活塞16的向下的位移。
[0028]活塞16響應(yīng)于缸筒部114內(nèi)部的大氣壓上下移動。具體地,如果在缸筒部114內(nèi)部的大氣壓增加,活塞16克服活塞彈簧72的偏置力而向上移動。如果在缸筒部114內(nèi)部的大氣壓下降,活塞16通過活塞彈簧72的偏置力向下移動。
[0029]如通過圖1的實線所示出的,當活塞16的下端部表面61抵接在閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45上時,閥元件漸縮部23自身從閥座漸縮部33離開。這使開閉閥19完全打開。
[0030]隨著開閉閥19完全打開,活塞16的向上移動使閥元件漸縮部23接近閥座漸縮部33。然后,當活塞16的下端部表面61自身從閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45離開時,閥元件漸縮部23抵接在閥座漸縮部33上,如通過圖1的交替的一長兩短的虛線所示出的。因此,開閉閥19被關(guān)閉。缸筒部114通過在附圖中未示出的噴射器與副接口 2P連通。
[0031 ] 接下來描述減壓閥的操作。
[0032]如圖1所示,活塞彈簧72的偏置力沿從調(diào)壓室91朝向減壓室92的方向軸向地作用在活塞16上。閥彈簧71的偏置力進一步沿從減壓室92朝向調(diào)壓室91的軸向方向作用在活塞16上。閥彈簧71的偏置力小于活塞彈簧72的偏置力。
[0033]減壓閥的操作的描述從下述狀態(tài)開始:當活塞16的下端部表面61抵接在閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45上時,開閉閥19完全打開。
[0034]供應(yīng)至減壓閥10的高壓氣體在穿過完全打開的開閉閥19、在閥座固定構(gòu)件14中的通孔41以及四個通道孔43后被引入減壓室92中。高壓氣體的壓力在這個過程期間被減小,并且壓力已減小后的氣體被供應(yīng)至副接口 2P。引入減壓室92中的氣體的壓力沿從減壓室92朝向調(diào)壓室91的軸向方向按壓活塞16。特別地,活塞16基于活塞彈簧72的力與氣體壓力的力和閥彈簧71的力的總和的相對大小而移位。
[0035]更具體地,如果活塞彈簧72的偏置力小于氣體壓力的力和閥彈簧71的偏置力的總和,活塞16沿圖1的向上方向移動。作為響應(yīng),閥桿15和閥元件12向上移動以關(guān)閉開閉閥19。如果活塞彈簧72的偏置力大于氣體壓力的力和閥彈簧71的偏置力的總和,活塞16沿圖1的向下方向移動。作為響應(yīng),閥桿15和閥元件12向下移動以打開開閉閥19。
[0036]當高壓氣體至減壓閥10的供應(yīng)停止時,活塞彈簧72的偏置力變得大于氣體壓力的力和閥彈簧71的偏置力的總和。因此,活塞16向下移動?;钊?6的下端部表面61最終抵接在閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45上。活塞16的下端部表面61和閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45都是平坦表面,使得活塞16的下端部表面61和閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45彼此形成面接觸。
[0037]因此,由活塞16與閥座固定構(gòu)件14之間的接觸導(dǎo)致的沖擊通過整個接觸表面而消散。這意味著由活塞16與閥座固定構(gòu)件14之間導(dǎo)致的沖擊沒有集中地施加至閥座固定構(gòu)件14的有限部分上,從而抑制了磨屑的產(chǎn)生。因此,抑制了第一圓筒部111中的磨屑的混合物。特別地,抑制了閥元件12的閥元件漸縮部23與閥座13的閥座漸縮部33之間的磨屑混合物。這使得能夠確保閥元件12與閥座13之間的氣密性,從而允許抑制從閥元件12與閥座13之間的氣體泄漏。
[0038]瓣部52a的數(shù)量與通道孔43的數(shù)量相同,使得存在通道18與通道孔43之間的——對應(yīng)關(guān)系。此外,四個瓣部52a和四個通道孔43分別圍繞閥桿15的軸線和閥座固定構(gòu)件14的軸線均以90度的角度間隔設(shè)置。根據(jù)該結(jié)構(gòu),當氣體供應(yīng)至通孔41時,閥桿15以使通道18的位置與通道孔43的位置對應(yīng)的方式旋轉(zhuǎn),如圖3中所示。換言之,閥桿15旋轉(zhuǎn)使得瓣部52a不堵塞通道孔43。這減少了原本當氣體從通道18流入通道孔43中時可能產(chǎn)生的壓力損失。
[0039]上述的實施方式,實現(xiàn)了以下效果。
[0040](I)將通孔41和減壓室92連接的通道孔43形成在閥座固定構(gòu)件14中。該結(jié)構(gòu)使得不必需要在閥座固定構(gòu)件14的抵接在活塞16上的上端部表面43中提供充當用于氣體的通道的槽部。在這種情況下,活塞16的下端部表面61和閥座固定構(gòu)件14的上端部表面45彼此面接觸。因此,由活塞16與閥座固定構(gòu)件14之間的接觸導(dǎo)致的沖擊通過整個接觸表面而消散。這抑制了由活塞16與閥座固定構(gòu)件14之間的接觸導(dǎo)致的磨損。因此,抑制了第一圓筒部111中的磨屑的混合物。特別地,減少了在閥元件12的閥元件漸縮部23與閥座13的閥座漸縮部33之間的磨屑混合物的積累。這使得能夠確保閥元件12與閥座13之間的氣密性,從而防止了待供應(yīng)至外部的氣體的壓力增加地超過預(yù)期。
[0041](2)閥座固定構(gòu)件14具有六角形的上部42。這確保了在上部42的拐角42a與六角形套筒扳手之間的接合強度。此外,四個通道孔43設(shè)置在確定為使得上部42的拐角42a不與通道孔43占同一位置的位置中。因此,當閥座固定構(gòu)件14附接至第三圓筒部113時,通道孔43沒有被堵塞。此外,不可能移除拐角42a,使得閥座固定構(gòu)件14能夠平緩地附接至第三圓筒部113。
[0042](3)瓣部52a的數(shù)量與通道孔43的數(shù)量相同,使得通道18的數(shù)量變得與通道孔43的數(shù)量相同。此外,四個瓣部52a和四個通道孔43分別圍繞閥桿15的軸線和閥座固定構(gòu)件14的軸線均以90度的間隔設(shè)置。根據(jù)該結(jié)構(gòu),當氣體供應(yīng)至通孔41時,閥桿15以能夠使通道18的位置與通道孔43的位置對應(yīng)的方式旋轉(zhuǎn),如圖3中所示。換言之,閥桿15旋轉(zhuǎn)使得瓣部52a不堵塞通道孔43。這避免了原本當氣體從通道18流入通道孔43時可能發(fā)生的壓力損失。
[0043]上述的實施方式能夠以如下方式被改變。
[0044]盡管通道孔43的數(shù)量在上述實施方式中是四個,但是通道孔43的數(shù)量可以是任何數(shù)量。
[0045]在上述實施方式中,四個通道孔43不是必須以相等的角度間隔而間隔開。
[0046]盡管瓣部52a的數(shù)量在上述實施方式中是四個,但是瓣部的數(shù)量并不如此受限制。只要確保通道在閥桿15與閥座固定構(gòu)件14之間,瓣部52a能夠從閥桿15移除。
[0047]在上述實施方式中,四個瓣部52a不是必須以相等的角度間隔而間隔開。
[0048]在上述實施方式中,瓣部52a的數(shù)量和通道孔43的數(shù)量不是必須是相同的。
[0049]在上述實施方式中,通道孔43可以設(shè)置在上部42的拐角42a處。
[0050]在上述實施方式中,上部42不是必須外部形狀為六角形。上部42能夠成為允許上部42與附圖中未示出的附接工具接合的任何形狀。盡管插口示出為附接工具,附接工具還可以是扳手,并且在閥座固定構(gòu)件14的上部中可以形成與扳手接合的凹陷部。在這種情況下,上部42的外部形狀可以是圓形的,并且閥座固定構(gòu)件14使用附接工具通過螺紋固定至本體構(gòu)件11。
[0051]在上述實施方式中,活塞16和閥桿15能夠是一體的。
[0052]在上述實施方式中,閥元件12和閥桿15能夠是一體的。
[0053]在上述實施方式中,通過減壓閥來減小壓力的氣體是氫氣。然而,待被減小壓力的氣體可以是除了氫氣以外的諸如氧氣或氮氣的氣體。待被減小壓力的氣體可以是由多種成分組成的氣體以及由單一成分組成的氣體。
【權(quán)利要求】
1.一種減壓閥,其特征在于: 開閉閥,所述開閉閥在將設(shè)置在本體構(gòu)件中的主接口和副接口連接與將設(shè)置在所述本體構(gòu)件中的所述主接口和所述副接口隔離之間切換; 缸筒部,所述缸筒部設(shè)置在所述開閉閥的下游,所述缸筒部與所述副接口連通;以及 活塞,所述活塞將所述缸筒部劃分成減壓室和調(diào)壓室,其中, 所述活塞根據(jù)從所述調(diào)壓室施加的力與從所述減壓室施加的力之差在所述缸筒部內(nèi)部移動,從而打開和關(guān)閉所述開閉閥, 所述開閉閥包括閥桿和柱塞,所述閥桿位于所述開閉閥與所述活塞之間,所述柱塞通過抵接在所述活塞的端部表面上而限制所述活塞的朝向所述開閉閥的上游側(cè)的移位, 所述柱塞容置所述閥桿,以及 所述柱塞包括通道孔,用于所述閥桿的殼體部通過所述通道孔與所述減壓室連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減壓閥,其特征在于,在所述柱塞的下游端部處設(shè)置有工具接合部,所述工具接合部與工具接合并且所述工具接合部具有拐角,所述工具接合部圍繞所述柱塞的軸線設(shè)置,在所述本體構(gòu)件中形成有第一螺旋部,在所述柱塞中形成有螺紋連接至所述第一螺旋部的第二螺旋部,當所述第一螺旋部螺紋連接至所述第二螺旋部時,所述工具與所述工具接合構(gòu)件接合,從而將所述柱塞附接至所述本體構(gòu)件,并且所述通道孔形成在與所述工具接合部的所述拐角間隔開的位置中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減壓閥,其特征在于,所述通道孔是多個通道孔中的一個通道孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的減壓閥,其特征在于,所述閥桿包括沿與所述柱塞的軸線相同的方向延伸的多個通道槽,并且所述通道孔包括多個通道孔,并且所述通道孔的數(shù)量與所述通道槽的數(shù)量相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的減壓閥,其特征在于,所述柱塞具有圓筒形形狀,并且所述通道槽和所述通道孔分別圍繞所述閥桿的軸線和所述柱塞的軸線以相等的角度間隔被間隔開。
【文檔編號】F17C13/04GK103867893SQ201310655389
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月10日
【發(fā)明者】羽根田千生, 久保利賀剛 申請人:株式會社捷太格特