Устройство регулирования расхода
Изобретение относится к устройству регулирования расхода, регулирующему расход текучей среды, проходящей внутри устройства, при одновременном отображении изменения расхода текучей среды, вызываемого действием оператора. Устройство регулирования расхода снабжено механизмом настройки и отображения расхода для обеспечения перемещения игольчатого клапана относительно проточного канала. Механизм настройки и отображения расхода содержит кожух, элемент передачи вращения, обеспечивающий в результате своего вращения перемещение игольчатого клапана, кольцо отображения с отверстием, в которое вставлен элемент передачи вращения. Кольцо отображения имеет шкалу для отображения изменения расхода текучей среды, положение которой изменяется при перемещении кольца отображения в окружном направлении в результате зацепления с участком зацепления игольчатого клапана. Целью изобретения является создание устройства регулирования расхода, позволяющего уменьшить расходы на изготовление и повысить производительность труда при сборке. 7 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству регулирования расхода, регулирующему расход текучей среды, проходящей внутри устройства, при одновременном отображении изменения расхода текучей среды, вызываемого действием оператора.
Предпосылки создания изобретения
В трубопроводе, через который проходит текучая среда, такая как газ или жидкость, может быть установлено устройство регулирования расхода для регулирования расхода текучей среды. Например, в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2011-043196, раскрывается устройство регулирования расхода (клапан регулирования расхода), которое включает в себя проточный канал, выполненный внутри корпуса клапана, с которым соединен трубопровод, и открывание и закрывание этого проточного канала осуществляется игольчатым клапанным элементом. Расход текучей среды, которая проходит через проточный канал, регулируется степенью открытия игольчатого клапанного элемента.
Кроме того, в качестве конструкции для обеспечения перемещения (движения) игольчатого клапанного элемента устройство регулирования расхода содержит исполнительный элемент, который выполнен с возможностью вращения как одно целое с игольчатым клапанным элементом и на боковой поверхности которого сформированы зубья, зубчатое колесо, входящее в зацепление с зубьями, и кольцо отображения, входящее в зацепление с зубчатым колесом и имеющее шкалу для отображения числа оборотов игольчатого клапана. В частности, когда оператор поворачивает исполнительный элемент, сила вращения этого элемента передается через зубчатое колесо на кольцо отображения и обеспечивает поворот кольца отображения, в результате которого оператор получает возможность определения числа оборотов игольчатого клапанного элемента, соответствующего перемещению кольца отображения.
При этом в устройстве регулирования расхода, раскрываемом в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2011-043196, для минимизации размером этого устройства предлагается конструкция, в которой центр вращения исполнительного элемента совмещен с центром вращения кольца отображения, между исполнительным элементом и кольцом отображения установлено зубчатое колесо. Однако, в такой конструкции при повороте кольцо отображения передача силы вращения осуществляется через два зубчатых зацепления, что приводит к увеличению ошибки механического зацепления и возникновению проблемы снижения точности отображения. Кроме того, увеличение числа деталей в конструкции устройства регулирования расхода приводит к повышению расходов на изготовление и снижению производительности труда при сборке.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение было разработано для решения рассмотренных выше проблем. Целью изобретения является создание устройства регулирования расхода, позволяющего уменьшить расходы на изготовление и повысить производительность труда при сборке за счет простоты конструкции участка отображения расхода и дополнительного усовершенствования процесса регулирования расхода текучей среды в результате обеспечения возможности повышения точности отображения расхода текучей среды.
Для достижения указанной выше цели в настоящем изобретении предлагается устройство регулирования расхода, снабженное кожухом, проточным каналом, который располагается внутри корпуса устройства регулирования расхода и через который может проходить текучая среда, подвижным элементом, обеспечивающим в результате своего перемещения относительно проточного канала регулирование расхода текучей среды, проходящей по этому каналу, и механизмом настройки и отображения расхода, который обеспечивает перемещение подвижного элемента. Этот механизм настройки и отображения расхода включает в себя основную часть тела, исполнительный элемент для перемещения, размещенный с возможностью вращения относительно основной части тела, соединенный с подвижным элементом и предназначенный для обеспечения перемещения подвижного элемента в результате вращения исполнительного элемента для перемещения, и вращающийся элемент в форме кольца с отверстием, в которое вставлен исполнительный элемент для перемещения, где вращающийся элемент размещен в основной части тела со смещением центра вращения вращающегося элемента относительно положения вставленного исполнительного элемента для перемещения. Кроме того, исполнительный элемент для перемещения включает в себя участок зацепления, входящий в непосредственное зацепление с вращающимся элементом при вращении исполнительного элемента для перемещения, а вращающийся элемент имеет участок отображения, на котором в окружном направлении этого элемента отображается изменение расхода текучей среды, и положение участка отображения изменяется в окружном направлении в результате зацепления с участком зацепления.
В предлагаемой выше конструкции в результате размещения вращающегося элемента в форме кольца в основной части тела со смещением центра своего вращения относительно положения вставленного исполнительного элемента для перемещения обеспечивается возможность простого непосредственного зацепления участка зацепления исполнительного элемента для перемещения и вращающегося элемента и возможность плавной передачи силы вращения исполнительного элемента для перемещения на вращающийся элемент. То есть исчезает необходимость установки другого элемента (например, зубчатого колеса) между исполнительным элементом для вращения и вращающимся элементом. Поэтому появляется возможность уменьшения ошибки зубчатого зацепления исполнительного элемента для перемещения с вращающимся элементом и повышения точности отображения изменения расхода текучей среды. Следует также отметить, что за счет возможности сокращения числа деталей в составе механизма настройки и отображения расхода появляется возможность снижения расходов на изготовление и повышения эффективности процесса сборки устройства. Кроме того, смещение участка отображения вращающегося элемента относительно исполнительного элемента для перемещения открывает оператору при управлении исполнительным элементом для вращения беспрепятственный визуальный доступ к участку отображения из положения управления и обеспечивает возможность свободного наблюдения участка отображения в процессе управления.
В этом случае в предпочтительном варианте на внутренней окружной поверхности вращающегося элемента, который образует отверстие, в окружном направлении сформировано множество зубьев внутреннего зацепления, а на внешней окружной поверхности исполнительного элемента для перемещения в окружном направлении в ряд могут быть размещены участок зубчатого зацепления, входящий в зубчатое зацепление с зубьями внутреннего зацепления и служащий в качестве участка зацепления, и участок холостого хода, не входящий в зубчатое зацепление с зубьями внутреннего зацепления.
Таким образом, в результате размещения на внешней окружной поверхности исполнительного элемента для перемещения в ряд участка зубчатого зацепления, входящего в зубчатое зацепление с зубьями внутреннего зацепления вращающегося элемента, и участка холостого хода, не входящего в зубчатое зацепление с зубьями внутреннего зацепления, обеспечивается возможность привода вращающегося элемента только в состоянии поддержания зубчатого зацепления между участком зубчатого зацепления и зубьями внутреннего зацепления. Кроме того, в случае, когда участок холостого хода располагается напротив зубьев внутреннего зацепления, вращение вращающегося элемент прекращается, и отображение расхода текучей среды может продолжаться надлежащим образом в качестве заданного значения.
Кроме того, в основной части тела может быть установлен механизм ограничения вращения, обеспечивающий возможность ограничения вращения вращающегося элемента в состоянии, при котором участок холостого хода исполнительного элемента для перемещения располагается напротив зубьев внутреннего зацепления.
Таким образом, установка механизма ограничения вращения, обеспечивающего возможность ограничения вращения вращающегося элемента, в устройстве регулирования расхода позволяет повысить надежность поддержания состояния прекращения вращения вращающегося элемента и повысить точность отображения участка отображения.
Кроме того, механизм ограничения вращения может быть образован упругим ограничительным элементом, установленным во взаимной связи внутри основной части тела в контакте с зубьями внутреннего зацепления для обеспечения упругого поджатая вращающегося элемента.
Таким образом, за счет механизма ограничения вращения, образованного упругим ограничительным элементом, обеспечивающим упругое поджатие вращающегося элемента, может обеспечиваться приложение силы упругости к вращающемуся элементу и эффективное ограничение вращения этого элемента. Кроме того, передача действующей силы, превышающей силу упругости упругого ограничительного элемента, от исполнительного элемента для перемещения на вращающийся элемент, обеспечивает возможность беспрепятственного привода вращающегося элемента во вращение. Следует также отметить, что установка упругого ограничительного элемента во взаимной связи внутри основной части тела обеспечивает возможность дополнительного сокращения числа деталей.
В еще одном предпочтительном варианте упругий ограничительный элемент имеет выступ, который может входить в углубления, сформированные на поверхности вершин зубьев внутреннего зацепления, или во впадины между множеством зубьев внутреннего зацепления.
Таким образом, за счет упругого ограничительного элемента, имеющего выступ, который может входить в углубления, сформированные на поверхности вершин зубьев внутреннего зацепления, или во впадины между множеством зубьев внутреннего зацепления, устройство регулирования расхода получает возможность более надежного ограничения вращения вращающегося элемента с помощью этого выступа. Кроме того, при вращении вращающегося элемента за счет перемещения выступа в направлении, противоположном направлению действия силы упругости, обеспечивается возможность плавного вращения вращающегося элемента.
В предпочтительном варианте упругий ограничительный элемент обеспечивает упругое поджатие вращающегося элемента с противоположной от центра вращения вращающегося элемента стороны относительно положения размещения исполнительного элемента для перемещения.
Таким образом, за счет упругого ограничительного элемента, обеспечивающего упругое поджатие вращающегося элемента с противоположной от центра вращения вращающегося элемента стороны относительно положения размещения исполнительного элемента для перемещения, обеспечивается возможность приложения силы упругости, под действием которой вращающийся элемент смещается в сторону исполнительного элемента для перемещения. Поэтому упругий ограничительный элемент обеспечивает возможность более надежного зацепления участка зубчатого зацепления исполнительного элемента для перемещения с зубьями внутреннего зацепления вращающегося элемента и возможность вращения вращающегося элемента при более благоприятных условиях.
Кроме того, механизм настройки и отображения расхода может быть выполнен в виде блока с возможностью монтажа и демонтажа относительно корпуса устройства регулирования расхода.
Таким образом, за счет выполнения механизма настройки и отображения расхода в виде блока с возможностью монтажа и демонтажа обеспечивается возможность настройки множества механизмов регулирования расхода текучей среды с помощью одного такого блока.
Кроме того, основная часть тела может включать в себя установочное отверстие, в которое может быть вставлена часть корпуса, и после установки корпуса в это установочное отверстие на основную часть тела устанавливается зажим для поддержания соединения между корпусом и основной частью тела.
Таким образом, за счет соединения между корпусом и основной частью тела с помощью зажима обеспечивается возможность беспрепятственного монтажа и демонтажа механизма регулирования отображения расхода, выполненного в виде блока.
Согласно настоящему изобретению за счет простоты конструкции участка отображения расхода обеспечивается возможность уменьшения расходов на изготовление и повышения производительности труда при сборке. Кроме того, появляется возможность повышения точности отображения расхода. Следовательно, обеспечивается возможность регулирования расхода текучей среды при более благоприятных условиях.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - общий вид в перспективе конструкции устройства регулирования расхода согласно примеру осуществления настоящего изобретения;
Фиг. 2 - вид спереди устройства регулирования расхода, представленного на фиг. 1;
Фиг. 3 - вид в сечении по III-III на фиг.2;
Фиг. 4А - вид в сечении по IVA-IVA на фиг. 3;
Фиг. 4В - вид в сечении по IVB-IVB на фиг. 2;
Фиг. 5А - частичное сечение, иллюстрирующее первый пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 5В - частичное сечение, иллюстрирующее второй пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 6А - частичное сечение, иллюстрирующее третий пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 6В - частичное сечение, иллюстрирующее четвертый пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 7А - частичное сечение, иллюстрирующий пятый пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 7В - частичное сечение, иллюстрирующее шестой пример конструкции устройства настройки и отображения расхода;
Фиг. 8 - вид в сечении, иллюстрирующий состояние игольчатого клапана в устройстве регулирования расхода на фиг. 3, в перемещенном вверх состоянии;
Фиг. 9А - первая иллюстрация процесса работы кольца отображения, представленного на фиг. 4А; и
Фиг. 9В - вторая иллюстрация процесса работы кольца отображения, представленного на фиг. 4А.
Описание вариантов осуществления
Ниже приводится подробное описание предпочтительного варианта осуществления устройства регулирования расхода, согласно настоящему изобретению, сопровождаемое ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 представлен общий вид в перспективе конструкции устройства 10 регулирования расхода согласно примеру осуществления настоящего изобретения, а на фиг. 2 - вид спереди устройства 10 регулирования расхода, представленного на фиг. 1. При дальнейшем описании на основе направлений стрелок, показанных на фиг. 1, условимся называть направления вперед и назад на чертежах устройства 10 регулирования расхода как направления X (направление вперед - как направление X1, направление назад - как направление Х2), направления влево и вправо, то есть направления по ширине устройства, - как направления Y (направление вправо - как направление Y1, направление влево - как направление Y2), а направления по высоте устройства - как направления Z (направление вверх - как направление Z1, направление вниз - как направление Z2). Указания этих направлений приведены в целях облегчения описания, и очевидно, что устройство 10 регулирования расхода может быть использовано в любой произвольной ориентации.
Устройство 10 регулирования расхода согласно настоящему изобретению в целом состоит из устройства 12 настройки и отображения расхода (механизма настройки и отображения расхода), которое образует верхнюю часть всего устройства, и клапана 14 регулирования расхода, устанавливаемого с нижней стороны устройства 12 настройки и отображения расхода.
Устройство 12 настройки и отображения расхода включает в себя исполнительный механизм для регулирования расхода текучей среды (например, газа или жидкости), которая проходит внутри клапана 14 регулирования расхода. Устройство 12 настройки и отображения расхода включает в себя кожух 16 для размещения исполнительного механизма клапана 14 регулирования расхода и круглую рукоятку 18, устанавливаемую с возможностью вращения на верхней части кожуха 16. Кожух 16 соединяется клапаном 14 регулирования расхода с возможностью монтажа и демонтажа.
Кожух 16 включает в себя дополнительный отсек 20, внешняя окружная поверхность которого, проходящая в вертикальном направлении, располагается заподлицо с клапаном 14 регулирования расхода, и основной отсек 22 для размещения механизма, располагающийся на верхней части дополнительного отсека 20, имеющий увеличенный в радиальном направлении диаметр и смещение в направлении X1. Круглая рукоятка 18 установлена на верхней части основного отсека 22 для размещения механизма. За счет поворота круглой рукоятки 18 относительно кожуха 16 оператором обеспечивается регулирование расхода текучей среды внутри клапана 14 регулирования расхода. Кроме того, на боковой поверхности основного отсека 22 для размещения механизма в направлении X1 сформировано окно 24 отображения. В окне 24 отображения отображается изменение расхода текучей среды (то есть величина поворота круглой рукоятки 18). Конкретную конструкцию устройства 12 регулирования расхода в деталях рассмотрим ниже.
В то же время клапан 14 регулирования расхода включает в себя корпус устройства регулирования расхода, в котором монтируется устройство 12 настройки и отображения расхода. Корпус 26 устройства регулирования расхода включает в себя первый порт 28 на нижнем участке (в направлении Z2) части тела, которая проходит вверх и вниз, и второй порт 30, который проходит в направлении X1 на стороне верхнего участка части тела. То есть, на виде сбоку корпус 26 устройства регулирования расхода практически имеет L-образную форму. С первым портом 28 соединяется первый трубопровод 32, через который осуществляется подача текучей среды, а со вторым портом 30 соединяется второй трубопровод 34, через который осуществляется выпуск текучей среды. Направление потока текучей среды в клапане 14 регулирования расхода не ограничивается только этим направлением, и например, подача текучей среды может осуществлять во второй порт 30, а выпуск - из первого порта 28.
На фиг. 3 представлен вид в сечении по III-III на фиг. 2, на фиг. 4А - вид в сечении по IVA-IVA на фиг. 3, а на фиг. 4В - вид в сечении по IVB-IVB на фиг. 2.
Как показано на фигурах 1-3, корпус 26, образующий клапан 14 регулирования расхода, образован первым телом 36, имеющим первый порт 28, и вторым телом 38, имеющим второй порт 30, присоединенным к первому телу 36. Внутри первого и второго тел 36, 38 сформирован проточный канал 40, через который текучая среда проходит от первого порта 28 ко второму порту 30. Кроме того, внутри первого и второго тел 36, 38 с возможностью перемещения относительно проточного канала 40 установлен игольчатый клапан 42 (подвижный элемент). В результате своего перемещения игольчатый клапан 42 управляет состоянием прохождения текучей среды, которая проходит через проточный канал 40. На фиг. 3 показано закрытое состояние, при котором проточный канал 40 блокируется игольчатым клапаном 42.
Первое тело 36 включает в себя, например, основной трубчатый участок 44, в виде трубчатого тела из полимерного материала, и первый порт 28, выполненный на нижней стороне этого основного трубчатого участка 44. На внешней окружной поверхности первого порта 28 нарезана резьба 28а, на которую навинчивается первый трубопровод 32. Кроме того, внутри первого порта 28 вдоль центральной оси (в направлении Z) сформирован канал 46 прохождения потока со стороны первого порта, через который может проходить текучая среда.
Основной трубчатый участок 44, диаметр которого превышает диаметр первого порта 28, проходит в направлении вверх и вниз. С нижней стороны основной трубчатой участок 44 имеет в сечении практически шестиугольную форму, а с верхней стороны - кольцевую форму. Внутри основного трубчатого участка 44 сформирована камера 48 для размещения клапанного элемента, сообщающаяся с каналом 46 прохождения потока со стороны первого порта. В камере 48 для размещения клапанного элемента установлены второе тело 38 и контрольный клапан 50. На нижней внутренней стенке первого тела 36, которое образует камеру 48 для размещения клапанного элемента, сформирован конусообразный ступенчатый участок 52 с постепенно уменьшающимся диаметром, переходящий в канал 46 прохождения потока со стороны первого порта.
Кроме того, на верхнем участке камеры 48 для размещения клапанного элемента сформирована полость 54 для размещения со стороны первого тела, в которой располагается часть второго тела 38. На внутренней стенке основного трубчатого участка 44, который образует полость 54 для размещения со стороны первого тела, сформирован соединительный крюкообразный участок 44а выступающий в направлении внутрь. Этот соединительный крюкообразный участок 44а входит в зацепление с ответным крюкообразным участком 64а второго тела 38, за счет чего обеспечивается соединение первого тела 36 и второго тела 38 одного с другим.
Второе тело 38, соединяющееся с первым телом 36, является сформированным, например, из полимерного материала, подобного материалу первого тела 36. Второе тело 38 включает в себя трубчатую часть 56 тела, которая образует внешнюю поверхность вертикального центрального участка клапана 14 регулирования расхода, выступающую трубчатую часть 58, которая проходит вниз от нижней торцевой стороны трубчатой части 56 тела, второй порт 30, который проходит в направлении XI и соединяется с внешней окружной поверхностью трубчатой части 56 тела, и вставную трубчатую часть 60, которая выступает вверх от верхнего участка трубчатой части 56 тела.
Трубчатая часть 56 тела сформирована в виде двойной трубчатой конструкции, ориентированной в направлении вниз и снабженной внутренней трубой 62, которая проходит в вертикальном направлении, и внешней трубой 64, которая проходит в вертикальном направлении с внешней стороны внутренней трубы 62, причем между этими трубами выполнен кольцевой канал 66 прохождения потока, через который может проходить текучая среда. Внутри внутренней трубы 62 сформирована полость 68 скольжения, в которой может скользить игольчатый клапан 42. На внутренней стенке внутренней трубы 62, которая образует нижнюю сторону полости 68 скольжения, выполнены ступенчатый участок 70, который выступает в направлении радиуса внутрь, и соединительное отверстие 72, сформированное на нижней стороне ступенчатого участка 70 и сообщающееся с кольцевым каналом 66 прохождения потока. Ступенчатый участок 70 определяет предел перемещения игольчатого клапана 42 в направлении вниз. Соединительное отверстие 72 обеспечивает сообщение между полостью 68 скольжения и кольцевым каналом 66 прохождения потока и прохождение текучей среды.
Внешняя труба 64 окружает внутреннюю трубу 62 и образует вместе с этой трубой 62 кольцевой канал 66 прохождения потока, сообщающийся со стороны своей боковой поверхности со вторым портом 30, проходящим в направлении X1. Кроме того, на внешней окружной поверхности вблизи нижнего участка внешней трубы 64 сформированы ответный крюкообразный участок 64а, входящий в зацепление с соединительным крюкообразным участком 44а первого тела 36, и канавка 64b, выточенная вдоль окружного направления внешней трубы 64 на нижней стороне ответного крюкообразного участка 64а. В канавке 64b устанавливается кольцевой уплотнительный элемент 74, обеспечивающий воздухонепроницаемость (или непроницаемость для жидкости) соединения первого и второго тел 36, 38, соединяемых за счет зацепления соединительного крюкообразного участка 44а и ответного крюкообразного участка 64а одного с другим.
Выступающая трубчатая часть 58, соединяющаяся с нижней стороной трубчатой части 56 тела, выступает в направлении вниз на определенную длину, и диаметр этой части 58 меньше диаметра трубчатой части 56 тела. Внутри выступающей трубчатой части 58 сформирован канал 76 для направления текучей среды, который проходит в вертикальном направлении и верхняя часть которого сообщается с полостью 68 скольжения внутри трубчатой части 56 тела.
На нижнем участке выступающей трубчатой части 58 сформирован фланец 78 в форме нисходящего конуса, диаметр которого сначала увеличивается в радиальном направлении наружу, а затем уменьшается по направлению вниз. В состоянии соединения первого и второго тел 36, 38 одного с другим нижняя торцевая поверхность фланца 78 располагается вблизи конусообразного ступенчатого участка 52 первого тела 36. Кроме того, фланец 78 включает в себя четыре канавки 78а для прохождения текучей среды, вырезанные в четырех направлениях (в направлениях X и в направлениях Y). Канавки 78а для прохождения текучей среды обеспечивают сообщение камеры 48 для размещения клапанного элемента с каналом 46 прохождения потока со стороны первого порта.
На внешней окружной поверхности части тела выступающей трубчатой части 58 (между трубчатой частью 56 тела и фланцем 78) установлен контрольный клапан 50. Контрольный клапан 50, выполнен, например, из упругого материала, такого как резина или т.п., и имеет форму кольца, окружающего выступающую трубчатую часть 58. Как показано на виде в сечении, контрольный клапан 50 включает в себя крепежный участок 50а, который проходит в направлении вниз по прямой линии, и мембрану 50b, которая выступает под углом в радиальном направлении наружу от крепежного участка 50а. За счет контакта мембраны с внутренней стенкой камеры 48 для размещения клапанного элемента эта мембрана 50b разделяет камеру 48 для размещения клапанного элемента на верхний и нижний отсеки и направляет текучую среду, подаваемую из канала 46 прохождения потока со стороны первого порта, в канал 76 для направления текучей среды.
В то же время второй порт 30 сформирован в виде трубы, проходящей перпендикулярно относительно осевого направления трубчатой части 56 тела. Внутри второго форта 30 сформирован канал 80 прохождения потока со стороны второго порта, через который может проходить текучая среда. Через соединительный канал 82, сформированный на конце канала 80 прохождения потока со стороны второго порта в направлении Х2 (со стороны трубчатой части 56 тела), этот канал 80 прохождения потока со стороны второго порта сообщается с кольцевым каналом 66 прохождения потока.
Кроме того, в канале 80 прохождения потока со стороны второго порта установлен механизм 84 присоединения для присоединения второго трубопровода 34 (см. фиг. 1), через который осуществляется выпуск текучей среды. Механизм 84 присоединения включает в себя зажимной патрон 86, который зажимает второй трубопровод 34, вставленный в канал 80 прохождения потока со стороны второго порта, направляющую 88, которая крепится на внутренней окружной поверхности второго порта 30, отжимную втулку 90, установленную с возможностью перемещения вдоль направляющей 88 и предназначенную для разблокировки второго трубопровода 34, зажатого зажимным патроном 86, и уплотнительную прокладку 92, которая входит в контакт со вторым трубопроводом 34 и поддерживает воздухонепроницаемость (или непроницаемость для жидкости).
Зажимной патрон 86 имеет практически цилиндрическую форму, полученную, например, в результате штамповки заготовки из тонколистового металла, и содержит пальцы 86а, установленные с наклоном в радиальном направлении внутрь, и выступы 86b, изогнутые в радиальном направлении наружу. Направляющая 88 имеет практически цилиндрическую форму, полученную в результате механической обработки, подобной механической обработке, использованной в случае зажимного патрона 86. Внешняя окружная поверхность этой втулки располагается в контакте с внутренней окружной поверхностью второго порта 30.
Отжимная втулка 90, выполненная, например, из полимерного материала, имеет форму цилиндра с установочным отверстием 94, и вставлена с возможностью скольжения внутрь направляющей 88 и зажимного патрона 86 со стороны торца в направлении Х2 до части тела. На торце отжимной втулки 90 в направлении X1 имеется соединительный торец 90а, выступающий в радиальном направлении наружу.
Уплотнительная прокладка 92, выполненная, например, из упругого материала, такого как резина или т.п., имеет кольцевую форму и установлена внутри второго порта 30 с наложением на торец зажимного патрона 86 в направлении Х2. Уплотнительная прокладка 92 включает в себя выступ 92а со стороны внешней поверхности, контактирующий со внутренней поверхностью второго порта 30, и уплотнение 92b, выступающее со стороны внутренней поверхности уплотнительной прокладки 92 и контактирующее с возможностью скольжения с внешней поверхностью второго трубопровода 34.
В случае присоединения второго трубопровода 34 этот второй трубопровод 34 просто вставляется внутрь второго порта 30 через установочное отверстие 94 отжимной втулки 90. То есть, когда второй трубопровод 34 вставляется во второй порт 30, пальцы 86а зажимного патрона 86 под углом входят в контакт с внешней поверхностью второго трубопровода 34, а уплотнение 92b уплотнительной прокладки 92 проводится в контакт с торцом этого трубопровода 34 для поддержания воздухонепроницаемости (или непроницаемости для жидкости). В результате обеспечивается надежное предотвращение самопроизвольного извлечения второго трубопровода 34 из второго порта 30. В случае необходимости отсоединения второго трубопровода 34 отжимную втулку 90 перемещают в направлении Х2, в результате чего эта отжимная втулка 90 отжимает пальцы 86а зажимного патрона 86 и обеспечивает, таким образом, возможность совершенно беспрепятственного извлечения второго трубопровода 34 из второго порта 30 в направлении X1.
Кроме того, на верхней поверхности трубчатой части 56 тела, сопрягающейся со вторым портом 30, сформирована выступающая вставная трубчатая часть 60. Кожух 16 устройства 12 настройки и отображения расхода монтируется с внешней стороны этой вставной трубчатой части 60. Внутри вставной трубчатой части 60 находится полость 68 скольжения трубчатой части 56 тела, которая проходит в вертикальном направлении и сообщается с проходом 68а на верхнем торце ставной трубчатой части 60.
Кроме того, на внешней окружной поверхности вставной трубчатой части 60 сформирован толстостенный участок 60а, имеющий увеличенный в радиальном направлении наружу диаметр, и более тонкостенный участок 60b, утопленный в радиальном направлении внутрь на нижней стороне толстостенного участка 60а. За счет размещения толстостенного участка 60а в контакте с внутренней окружной поверхностью установочного отверстия 150 кожуха 16 обеспечивается ориентация клапана 14 регулирования расхода и устройства 12 настройки и отображения расхода в соединенном одного с другим положении. В то же время во время соединения в более тонкостенный участок 60b вставляется и устанавливается зажим 156.
В полость 68 скольжения в составе второго тела 38, имеющую описанную конструкцию, с возможностью перемещения вставляется игольчатый клапан 42, представляющий собой цельный элемент в форме штока, который проходит в осевом направлении (в направлении Z) трубчатой части 56 тела. На игольчатом клапане 42 в указанном порядке в направлении снизу вверх расположены участок 96 регулирования расхода, посадочный участок 98, и вал 100.
Участок 96 регулирования расхода сформирован в виде цельного цилиндра заданной длины. Кроме того, наружный диаметр внешней окружной поверхности участка 96 регулирования расхода задается таким, чтобы обеспечить отсутствие зазора относительно внутренней окружной поверхности на участке соединения между выступающей трубчатой частью 58 и трубчатой часть 56 тела. В состоянии, при котором игольчатый клапан 42 располагается внизу (см. фиг. 3), за счет механического позиционирования участка 96 регулирования расхода относительно трубчатой части 56 тела и выступающей трубчатой части 58 поток текучей среды блокируется.
Кроме того, участок 96 регулирования расхода включает в себя канавки 102, выточенные на заданную длину (например, на длину, равную величине перемещения игольчатого клапана 42) от нижней торцевой поверхности в осевом направлении внешней окружной поверхности этого участка. Канавки 102 выполнены вдоль окружного направления и могут занимать положение напротив соединительного отверстия 72 второго тела 38. Когда игольчатый клапан 42 перемещается из нижнего положения в верхнее положение, открывается сообщение между канавками 102 и соединительным отверстием 72. То есть появляется возможность прохождения текучей среды из канала 76 для направления текучей среды в составе второго тела 38 в соединительное отверстие 72 через канавки 102.
Посадочный участок 98 имеет в сечении форму кольца, диаметр которого увеличен в радиальном направлении по сравнению с диаметром участка 96 регулирования расхода и которое располагается в полости 68 скольжения в составе второго тела 38. На внешней окружной поверхности посадочного участка 98 сформирована кольцевая канавка 98а, в которую вставляется кольцевое уплотнение 104, предотвращающее прохождение текучей среды в полость 68 скольжения. Кроме того, нижняя торцевая поверхность посадочного участка 98 располагается напротив ступенчатого участка 70, который составляет часть полости 68 скольжения и за счет контакта которого с посадочным участком 98 ограничивается величина перемещения игольчатого клапана 42.
Вал 100 имеет в сечении практически прямоугольную форму с дугообразными участками с обеих стороны в направлениях X (см. фиг. 4В). Вал 100 проходит на заданную длину в осевом направлении и располагается в полости 68 скольжения. На дугообразных участках вала 100 нарезана наружная резьба 106, которая входит в зацепление с резьбой гайки 108, установленной внутри трубчатой части 56 тела (см. фиг. 3). Кроме того, на валу 100, выступающем со стороны верхней части гайки 198, установлен элемент 110 передачи вращения в составе устройства 12 настройки и отображения расхода, имеющий внутри полость 120 возвратно-поступательного движения, форма которой в поперечном сечении практически совпадает с формой поперечного сечения вала 100.
Клапан 14 регулирования расхода имеет описываемую выше конструкцию, и проточный канал 40 для текучей среды внутри этого клапана образован каналом 46 прохождения потока со стороны первого порта, камерой 48 для размещения клапанного элемента, каналом 76 для направления текучей среды, полостью 68 скольжения, соединительным отверстием 72, кольцевым каналом 66 прохождения потока, соединительным каналом 82 и каналом 80 прохождения потока со стороны второго порта. С помощью участка 96 регулирования расхода игольчатый клапан 42 блокирует сообщение между каналом 76 для направления текучей среды и полостью 68 скольжения, а перемещение этого участка сопровождается возобновлением сообщения между канавками 102 и полостью 68 скольжения. При этом расход текучей среды регулируется в соответствии с величиной перемещения (степенью открытия) канавок 102.
Устройство 12 настройки и отображения расхода (кожух 16) монтируется с возможностью монтажа и демонтажа на верхней части клапана 14 регулирования расхода. В дополнение к вышеупомянутым кожуху 16 и круглой рукоятки 18 устройство 12 настройки и отображения расхода включает в себя элемент 110 передачи вращения и кольцо 114 отображения, установленные внутри кожуха 16.
Элемент 110 передачи вращения является элементом, обеспечивающим перемещение игольчатого клапана 42 и проходящим внутри как устройства 12 настройки и отображения расхода, так и клапана 14 регулирования расхода. Элемент 110 передачи вращения включает в себя трубчатый элемент 116 с нижний стороны, который проходит вниз от средней части в вертикальном направлении, и столбчатый элемент 118 с верхней стороны, который проходит вверх от верхней поверхности трубчатого элемента 116 с нижний стороны.
Трубчатый элемент 116 с нижний стороны имеет наружный диаметр, который практически совпадает с внутренним диаметром полости 68 скольжения. Кроме того, трубчатый элемент 116 с нижний стороны содержит внутри полость 120 возвратно-поступательного движения, форма практически прямоугольного поперечного сечения которой практически совпадает с формой поперечного сечения вышеупомянутого вала 100 и в котором игольчатый клапан 42 может перемещаться в вертикальном направлении вверх и вниз. При установке вала 100 внутрь полости 120 возвратно-поступательного движения в соответствии с формой поперечного сечения этой полости 120 внутренние стенки полости 120 входят в контакт с валом 100 в направлении вращения, за счет которого обеспечивается возможность передачи силы вращения от элемента 110 передачи вращения на игольчатый клапан 42. Трубчатый элемент 116 с нижний стороны вставляется со стороны прохода 68а второго тела 38 до достижения контакта с гайкой 108, установленной внутри полости 68 скольжения.
Столбчатый элемент 118 с верхней стороны, имеющий форму цилиндра, диаметр которого меньше диаметра трубчатого элемента 116 с нижний стороны, проходит вверх внутри кожуха 16 и соединяется своей верхней частью с круглой рукояткой 18. Кроме того, на внешней окружной поверхности столбчатого элемента 118 с верхней стороны на заданной высоте от верхней поверхности трубчатого элемента 116 с нижний стороны сформирован участок 122 зубчатого зацепления (см. фиг. 4А), который выступает в радиальном направлении наружу. Участок 122 зубчатого зацепления является участком зацепления, который входит в зацепление с кольцом 114 отображения, установленным внутри устройства 12 настройки и отображения расхода, и выполняет функцию привода кольца 114 отображения в движение. Конструкцию этого участка рассмотрим ниже.
Как было указано выше, кожух 16 состоит из дополнительного отсека 20 и основного отсека 22 для размещения механизма. Основной отсек 22 для размещения механизма имеет трехмерную форму с некоторым выступанием наружу относительно дополнительного отсека 20 в направлении Y (в направлении ширины) и в направлении Х2 и со значительным выступанием наружу в направлении X1. На высоте достижения максимального наружного диаметра основного отсека 22 для размещения механизма, как показано на виде в сечении (см. фиг. 4А), этот отсек приобретает несколько сплюснутую форму (так называемую овальную форму) с эксцентриситетом в направлении X1 относительно осевого центра клапана 14 регулирования расхода (игольчатого клапана 42). Кроме того, в основном отсеке 22 для размещения механизма кожух 16 может быть разделен на верхний кожух 124 и нижний кожух 126.
Верхний кожух 124 выполнен в форме купола с внутренней полостью 128, имеющей при монтаже на нижнем кожухе 126 заданный объем. В частности, верхний кожух 124 включает в себя располагающиеся снизу в верх трубчатый нижний установочный участок 130, которые входит в зацепление с нижним кожухом 126, крышку 132 с верхней стороны, которая выполнена во взаимной связи с нижним установочным участком 130 и образует со своей внутренней стороны вместе с этим участком 130 внутреннюю полость 128, и верхний выступающий участок 134, который выступает вверх от верхней поверхности крышки 132 с верхней стороны.
Нижний установочный участок 130 включает в себя монтажное отверстие 136 со сравнительно большим внутренним диаметром, в которое вставляется верхняя часть нижнего кожуха 126 вставляется в монтажное отверстие 136. Кроме того, на четырех боковых поверхностях (в направлениях Y и X) нижнего установочного участка 130 сформированы окна 138 зацепления, в которые вставляются крюкообразные участки 158а, 158b нижнего кожуха 126.
Крышка 132 с верхней стороны имеет форму цилиндра с дном, имеющим плоскую верхнюю поверхность, и конусообразную внешнюю окружную поверхность с постепенным уменьшением диаметра в направлении вверх от положения перехода этой крышки 132 в нижний установочный участок 130. Внутри крышки 132 с верхней стороны (во внутренней полости 128) размещено кольцо 114 отображения, установленное с возможностью вращения. На боковой поверхности крышки 132 с верхней стороны в направлении X1 сформировано вышеупомянутое окно 24 отображения, обеспечивающее возможность наблюдения шкалы 174 на кольце 114 отображения.
Верхний выступающий участок 134 имеет форму полого цилиндра с заданным внутренним диаметром, центральная ось которого совпадает с осевым центром клапана 14 регулирования расхода. Верхний выступающий участок 134 вставляется во внутреннюю часть круглой рукоятки 18 и поддерживает эту круглую рукоятку 18 в состоянии с возможностью вращения. На внешней окружной поверхности верхнего выступающего участка 134 на верхней стороне установлен элемент 140 ограничения вращения круглой рукоятки и, кроме того, сформированы первый кольцевой выступ 142 с увеличенным в радиальном направлении наружу диаметром, располагающийся на нижней стороне элемента 140 ограничения вращения круглой рукоятки, и второй кольцевой выступ 144, меньшего, чем первый кольцевой выступ 142 диаметра, располагающийся на нижней стороне первого кольцевого выступа 142. Внутренний боковой выступ 18а на нижнем торце круглой рукоятки 18 может последовательно входить в зацепление с первым и вторым кольцевыми выступами 142, 144.
Круглая рукоятка 18, смонтированная на верхнем выступающем участке 134, имеет форму цилиндра с дном, располагающимся со стороны верхней поверхности. В центре верхней поверхности внутри этого цилиндра сформирован трубчатый фитинг 146, проходящий в направлении вниз. Этот фитинг 146 надевается и закрепляется на столбчатом элементе 118 с верхней стороны в составе элемента 110 передачи вращения, обеспечивая тем самым плавную передачу силы вращения круглой рукоятки 18 на элемент 110 передачи вращения.
На внешней окружной поверхности стенки круглой рукоятки 18, которая окружает фитинг 146, сформировано множество выступов 18b, предназначенных для облегчения захвата круглой рукоятки 18 оператором. Кроме того, на верхней части внутренней окружной поверхности круглой рукоятки 18 установлен упорный элемент 147, который может входить в контакт с элементом 140 ограничения вращения круглой рукоятки, а на нижней части этой внутренней окружной поверхности установлен внутренний боковой выступ 18а, выступающий в радиальном направлении внутрь.
В результате изменения своего вертикального положения относительно верхнего выступающего участка 134 круглая рукоятка 18 может переключаться между состоянием с возможностью вращения и состоянием блокировки вращения. То есть в состоянии, при котором круглая рукоятка 18 находится в опущенном верхний выступающий участок 134 положении, а внутренний боковой выступ 18а - в состоянии зацепления со вторым кольцевым выступом 144, упорный элемент 147 круглой рукоятки 18 контактирует с элементом 140 ограничения вращения круглой рукоятки и, таким образом, препятствует вращению круглая рукоятки 18. В случае же необходимости поворота круглая рукоятка 18 оттягивается в направлении вверх до выхода внутреннего бокового выступа 18а из зацепления со вторым кольцевым выступом 144 и взаимного разобщения упорного элемента 147 и элемента 140 ограничения вращения круглой рукоятки. В результате появляется возможность вращения круглой рукоятки 18 относительно верхнего кожуха 124.
Нижний кожух 126, на котором монтируется верхний кожух 124, включает в себя вышеупомянутый дополнительный отсек 20, в который вставляется вставная трубчатая часть 60 клапана 14 регулирования расхода, и основание 148, которое является продолжением верхней части дополнительного отсека 20 и на котором устанавливается верхний кожух 124. Дополнительный отсек 20 имеет цилиндрическую форму и включает в себя установочное отверстие 150, в которое может вставляться вставная трубчатая часть 60 клапана 14 регулирования расхода. Кроме того, дополнительный отсек 20 включает в себя, как показано на фиг. 1, пару монтажных отверстий 152, которые проходят внутрь дополнительного отсека 20 в направлении X, а также, как показано на фиг. 3, включает в себя монтажную выточку 154, сформированную со стороны направления Х2 на той же высоте, что и монтажные отверстия 152.
Монтажные отверстия 152 и монтажная выточка 154 выполнены так, что в состоянии, при котором нижний торец дополнительного отсека 20 находится в контакте с верхней поверхностью трубчатой части 56 тела клапана 14 регулирования расхода, располагаются на той же высоте, что и тонкостенный участок 60b клапана 14 регулирования расхода, и, таким образом, обеспечивают возможность установки зажима 156 со стороны направления Х2.
Как показано на фиг. 4В, зажим 156 включает в себя соединительный участок 156а, который проходит в виде прямой линии в направлении Y на торцевом участке со стороны направления Х2, и пару монтажных фиксаторов 156b, которые проходят в направлении X1 на определенную длину от противоположных концов соединительного участка 156а с изгибом, обеспечивающим возможность сцепления с более тонкостенным участком 60b вставной трубчатой части 60. При установке зажима 156 в направлении X1 со стороны направления Х2 на дополнительный отсек 20 монтажные фиксаторы 156b вставляются через соответствующие монтажные отверстия 152, изогнутые участки этих фиксаторов приводятся в плотный контакт с более тонкостенным участком 60b и, таким образом, обеспечивают упругое зажатие этого более тонкостенного участка в образуемом этими фиксаторами промежутке. При этом в предлагаемой конструкции передние концы монтажных фиксаторов 156b являются отогнутыми в радиальном направлении наружу, что обеспечивает возможность плавного направления зажима относительно вставной трубчатой части 60 при установке этого зажима.
При установке зажима 156 его соединительный участок 156а вставляется в монтажную выточку 154 дополнительного отсека 20, обеспечивая тем самым фиксацию этого дополнительного отсека 20 вставной трубчатой части 60. Таким образом, за счет сцепления пары монтажных фиксаторов b относительно более тонкостенного участка 60b и фиксации соединительного участка 156а в монтажной выточке 154 обеспечивается монтаж устройства 12 настройки и отображения расхода на клапане 14 регулирования расхода. Следовательно, в случае необходимости демонтажа и снятия устройства 12 настройки и отображения расхода с клапана 14 регулирования расхода достаточно просто оттянуть зажим 156 в направлении Х2 и вывести это устройство и этот клапан из состояния взаимного соединения, что обеспечивает возможность совершенно беспрепятственного снятия устройства 12 настройки и отображения расхода.
Кроме того, как показано на фиг. 3, на внешней окружной поверхности дополнительного отсека 20 в направлении Х2 сформирован монтажный крюкообразный участок 158а сравнительно большого размера с увеличенным в радиальном направлении наружу диаметром, который входит в зацепление с окном 138 зацепления верхнего кожуха 124 со стороны направления Х2.
Основание 148 нижнего кожуха 126 имеет форму, обеспечивающую возможность монтажа нижнего установочного участка 130 верхнего кожуха 124 на этом основании. Монтажный крюкообразный участок 158b выполнен в виде двух выступов, выступающих со стороны направлении X1, - верхнего и нижнего, один из которых вставляется в окно 138 зацепления, а другой - обеспечивает поджатие нижней торцевой поверхности нижнего установочного участка 130, в результате которого нижний торец верхнего кожуха 124 зажимается между этими выступами. На чертежах это не показано, однако монтажные крюкообразные участки сформированы и по обе стороны основания 148 в направлении. В частности, монтажные крюкообразные участки 158а, 158b и непоказанные монтажные крюкообразные участки входят в зацепление с соответствующими четырьмя окнами 138 зацепления, сформированными в направлении X и направлении Y, за счет которого обеспечивается надежное соединение верхнего кожуха 124 и нижнего кожуха 126 одного с другим.
На верхней поверхности основания 148 имеется поверхность 148а размещения, на которой размещено кольцо 114 отображения. На поверхности 148а размещения сформированы пара распорок 160 (см. фиг. 4А), которые выступают в направлении вверх со стороны направления Х2, и фиксатор 162 (упругий ограничительный элемент), вставленный внутрь кольца 114 отображения. Распорки 160 располагаются напротив кольца 114 отображения и ограничивают смещение этого кольца 114 отображения в направлении Х2.
Фиксатор 162 располагается на участке от примерного положения центра поверхности 148а размещения до внутренней поверхности кольца 114 отображения со стороны направления X1, и образует механизм ограничения вращения, который в результате упругого контакта с кольцом 114 отображения обеспечивает предотвращение ненужного вращения кольца 114 отображения.
Как показано на фиг. 4А, фиксатор 162 включает в себя основание 164, размещенное во взаимной связи с поверхностью 148а размещения в виде выступа на этой поверхности, пару изогнутых участков 166, проходящих в направлении X1 от противоположных торцов основания 164 в направлении Y, которые после изгиба внутрь вновь возвращаются на направление X1, и перемычку 168, которая соединяет торцы пары изогнутых участков 166 со стороны направления X1. За счет поддерживания со стороны основания 164 изогнутые участки 166 и перемычка 168 располагаются в приподнятом в направлении вверх от поверхности 148а положении (см. фиг. 3) и могут поддаваться упругой деформации в плоскости X-Y. Перемычка 168 фиксатора 162 находится в контакте с участком кольца 114 отображения между зубьями 176 внутреннего зацепления и за счет упругого поджатие кольца 114 отображения в направлении X1 обеспечивает ограничение вращения кольца 114 отображения.
Как показано на фиг. 3 и 4А, кольцо 114 отображения имеет форму кольца с отверстием 172, через которое вставляется элемент 110 передачи вращения. При размещении кольца 114 отображения на поверхности 148а размещения центральная ось кольца 114 отображения смещается относительно положения вставленного элемента 110 передачи вращения. Кроме того, кольцо 114 отображения имеет конусообразную поверхность, образующую наклонную внешнюю окружную поверхность с верхней стороны. На этой конусообразной поверхности напечатана шкала 174 (участок отображения) для отображения изменения расхода текучей среды. В результате размещения кольца 114 отображения с эксцентриситетом в направлении X1 внутри кожуха 16 шкала 174 оказывается обращенной точно к окну 24 отображения и хорошо видна оператору.
При размещении кольца 114 отображения таком положении элемент 110 передачи вращения вставляется через отверстие 172, и фиксатор 162 располагается на нижней стороне отверстия 172. На внутренней окружной поверхности кольца 114 отображения, которая образует отверстие 172, сформировано множество зубьев 176 (зубчатое колесо) внутреннего зацепления (десять на фиг. 4А). Впадина 177 между соседними зубьями 176 внутреннего зацепления задается такой, чтобы обеспечить возможность вхождения (зацепления) участка 122 зубчатого зацепления, сформированного на элементе 110 передачи вращения, в эту впадину. Движение кольца 114 отображения в направлении вращения обеспечивается за счет зубчатого зацепления участка 122 зубчатого зацепления с зубьями 176 внутреннего зацепления.
Ширина зубьев 176 внутреннего зацепления задается такой, чтобы после того, как участок 122 зубчатого зацепления вставляется в одну из впадин 177 между зубьями и за счет зубчатого зацепления с одним из зубьев обеспечивает движение кольца 114 отображения на определенную величину перемещения, а затем выходит из зубчатого зацепления, обеспечить возможность поворота участка 122 зубчатого зацепления на один оборот и вхождение этого участка зубчатого зацепления точно в следующую впадину 177 между зубьями. Зубья 176 внутреннего зацепления выступают в радиальном направлении внутрь на заданную величину, а боковые поверхности со стороны выступания образованы дугообразными поверхностями 176а, кривизна которых практически совпадает с кривизной элемента 110 передачи вращения (участка 178 холостого хода).
В то же время участок 122 зубчатого зацепления сформирован с выступанием от внешней окружной поверхности элемента 110 передачи вращения на величину, которая практически совпадает с глубиной впадин 177 между зубьями. Внешняя окружная поверхность элемента 110 передачи вращения, располагающаяся в окружном направлении вдоль участка 122 зубчатого зацепления, образует дугу, на которой располагается только участок 178 холостого хода. В состоянии, при котором участок 122 зубчатого зацеплении не входит в зубчатое зацепление с зубьями внутреннего зацепления 176 (в состоянии отсутствия зубчатого зацепления), несмотря на контакт участка 178 холостого хода с дугообразными поверхностями 176а, площадь поверхности контакта является небольшой, что, таким образом, обеспечивает возможность совершенно беспрепятственного вращения элемента 110 передачи вращения.
Кривизна перемычки 168 фиксатора 162 меньше кривизны дугообразных поверхностей 176а, а ширина превышает ширину одного зуба 176 внутреннего зацепления. Перемычка 168 поддерживается изогнутыми участками 166 с поджатием наружу в направлении X1 так, чтобы в состоянии, при котором участок 179 холостого хода располагается напротив и в контакте с зубьями 176 внутреннего зацепления, обеспечить упругий контакт перемычки 168 с обоими концами дугообразной поверхности 176а, и приложение достаточной силы упругости к кольцу 114 отображения. Следовательно, кольцо 114 отображения зажимается между кожухом 16 (крышкой 132 с верхней стороны) и фиксатором 162, и обеспечивается надежное предотвращение перемещения кольца 114 отображения (изменения положения шкалы 174).
Конструкция устройства 12 настройки и отображения расхода согласно рассматриваемому варианту осуществления не ограничивается только вышеупомянутыми признаками конструкции и предполагает возможность использования других конструкций, обеспечивающих возможность физической реализации вращения и прекращения вращения кольца 114 отображения. Рассмотрим ниже несколько других примеров конструкции (примеров конструкции с первого по шестой).
В устройстве 12А настройки и отображения расхода согласно первому примеру конструкции, показанной на фиг. 5А, число зубьев 176А внутреннего зацепления, сформированных на кольце 114 отображения является удвоенным по сравнению с числом зубьев 176 внутреннего зацепления, сформированных на кольце 114 отображения согласно рассматриваемому варианту осуществления, (то есть составляет 20 зубьев). Кроме того, на центральном в направлении ширины перемычки 168 фиксатора 162А участке имеется выступ 170. В состоянии отсутствия зубчатого зацепления между элементом 110 передачи вращения и кольцом 114 отображения выступ 170 вставляется в одну из впадин 177 между зубьями, что обеспечивает более надежное ограничение вращения кольца 114 отображения и, следовательно, более надежное предотвращение изменения положения шкалы 174. Кроме того, при вхождении участка 122 зубчатого зацепления в зубчатое зацепление с зубьями 176А внутреннего зацепления и передаче вращения на кольцо 114 отображения выступ 170 (перемычка 168) в результате упругой деформации перемещается в направлении Х2, и кольцо 114 отображения получает возможность вращения. Следовательно, устройство 12 настройки и отображения расхода может обладать теми же преимуществами и обеспечивать те же эффекты, как и устройство 12 настройки и отображения расхода согласно рассматриваемому варианту осуществления.
Устройство 12В настройки и отображения расхода согласно второму примеру конструкции, показанной на фиг.5 В, отличается от устройств 12 и 12А настройки и отображения расхода тем, что элемент 110А передачи вращения имеет два (пару) участка 122А зацепления. Кольцо 114А отображения и фиксатор 162А являются такими же, как и в устройстве 12А настройки и отображения расхода согласно первому примеру конструкции. Участки 122А зацепления отстоят один от другого на расстоянии, обеспечивающем возможность одному из зубьев 176А внутреннего зацепления кольца 114А отображения вставляться и зажиматься между этими участками 122А зубчатого зацепления. Следовательно, участки 122 А зубчатого зацепления и зубья 176А внутреннего зацепления входят в зубчатое зацепление одни с другими, что обеспечивает возможность вращения кольца 114А отображения надлежащим образом.
В устройстве 12С настройки и отображения расхода согласно третьему пример конструкции, показанной на фиг. 6А, основание 180 фиксатора 162В имеет дугообразную форму и выполнено во взаимной связи на поверхности 148а размещения. Кроме того, фиксатор 162В включает в себя внешний дугообразный участок 182, который проходит в виде дуги вблизи множества зубьев 176 внутреннего зацепления и соединяет оба конца основания 180 в направлении Y, внутренний дугообразный участок 184, располагающийся с заданным промежутком на внутренней стороне внешнего дугообразного участка 182, и выступ 170, сформированный на боковой поверхности внешнего дугообразного участка 182 в направлении X1. Выступ 170 вставляется в углубление на поверхности вершин зубьев 176 внутреннего зацепления (дугообразной поверхностью 176А) и, таким образом, входит в зацепление с зубьев 176 внутреннего зацепления, за счет которого обеспечивается поджатие кольца 114 отображения. Поэтому фиксатор 162В получает возможность ограничивать вращение кольца 114 отображения в состоянии отсутствия зубчатого зацепления надлежащим образом. Кроме того, в случае изгибания внешнего дугообразного участка 182 внутрь в процессе вращения кольца 114 отображения фиксатор 162В может обеспечивать упругую поддержку внешнего дугообразного участка 182 с помощью внутреннего дугообразного участка 184.
Устройство 12D настройки и отображения расхода согласно четвертому примеру конструкции, показанной на фиг. 6В, снабжено фиксатором 162С, имеющему практически такую же форму, как и фиксатор 162В согласно третьему примеру конструкции, однако отличается от этого фиксатора 162В наличием пары выступов 170А, сформированных на внешнем дугообразном участке 182. Выступы 170А отстоят один от другого на расстоянии, при котором один из зубьев внутреннего зацепления 176 может зажиматься между ними, и в состоянии отсутствия зубчатого зацепления выступы 170А вставляются в соответствующие впадины 177 между зубьями, расположенные по обе стороны от одного из зубьев 176 внутреннего зацепления, обеспечивая, таким образом, поджатие кольца 114 отображения. Поэтому фиксатор 162С получает возможность надежного ограничения вращения кольца 114 отображения в состоянии отсутствия зубчатого зацепления.
Фиксатор, 162D в составе устройства устройство 12Е настройки и отображения расхода согласно пятому примеру конструкции, показанной на фиг. 7А, состоит из основания 186 с плоскостной поверхностью 186а в направлении X1 и дугообразного участка 188, сформированного на одном конце (на конце в направлении Y1) основания 186. Кольцеобразный участок 188, который, как и фиксатор 162В в третьем примере конструкции, проходит в виде дуги вблизи множества зубьев 176 внутреннего зацепления, снабжен выступом 170, сформированном на конце этого участка в направлении X1. В случае такой конструкции фиксатора 162D появляется возможность обеспечения упругого поджатия углублений на поверхности вершин зубьев 176 внутреннего зацепления (на дугообразной поверхности 176а) за счет выступа 170 и обеспечивается возможность ограничения вращения кольца 114 отображения надлежащим образом.
Фиксатор 162Е устройства 12F настройки и отображения расхода согласно шестому примеру конструкции, показанной на фиг. 7В, отличается от фиксатора 162D согласно пятому примеру конструкции тем, что дугообразный участок 190 соединяет концы основания 186 в направлении Y, имеющего плоскую поверхность 186а в направлении X1. Выступ 170 сформирован на боковой поверхности дугообразного участка 190 в направлении X1. При такой конструкции фиксатор может обладать теми же преимуществами и обеспечивать те же эффекты, как и фиксаторы 162A-162D согласно примерам конструкции с первого по пятый.
Устройство 10 регулирования расхода согласно рассматриваемому варианту осуществления в основном имеет описанную выше конструкцию. Рассмотрим ниже процесс работы и преимущества устройства 10 регулирования расхода.
На фиг. 8 представлен вид в сечении, иллюстрирующий состояние игольчатого клапана 42 в устройстве 10 регулирования расхода на фиг.3, в перемещенном вверх состоянии. Фиг. 9 является первой иллюстрацией процесса работы кольца 114 отображения, представленного на фиг. 4А, а фиг. 9В - второй иллюстрацией процесса работы кольца 114 отображения, представленного на фиг. 4А. Рассмотрим ниже сначала весь процесс работы клапана 14 регулирования расхода в деталях со ссылками на виды в сечении, представленные на фиг. 3 и 8.
В устройстве 10 регулирования расхода на фиг. 3 игольчатый клапан 42 показан в перемещенном к нижнему торцу (в направлении Z2) состоянии. Это состояние соответствует закрытому состоянию, при котором участок 96 регулирования расхода на игольчатом клапане 42 вставляется в канал 76 для направления текучей среды в составе корпуса 26 и, таким образом, блокирует сообщение через проточный канал 40. В то же время в устройстве 10 регулирования расхода на фиг.8,игольчатый клапан показан в перемещенном к верхнему торцу (в направлении Z1) состоянии. Это состояние соответствует открытому состоянию, при котором за счет перемещения нижнего торца участка 96 регулирования расхода в полости 68 скольжения устанавливается сообщение через проточный канал 40.
Как показано на фиг. 3, при закрытом состоянии клапана 14 регулирования расхода, когда текучая среда под давлением подается к первому порту 28 первого тела 36 через первый трубопровод 32 от гидро- или пневмопривода (непоказанного) или т.п., то эта текучая среда под давлением проходит в канал 46 прохождения потока со стороны первого порта и в камеру 48 для размещения клапанного элемента и доходит до нижней части канала 76 для направления текучей среды. Однако, в камере 48 для размещения клапанного элемента установлен контрольный клапан 50 с мембраной 50b, которая проходит в направлении наружу и контактирует с внутренней поверхностью первого тела 36. Поэтому контрольный клапан 50 и участок 96 регулирования расхода препятствуют прохождению текучей среды под давлением в камере 48 для размещения клапанного элемента в сторону ниже по потоку (в сторону второго порта 30).
В случае необходимости обеспечения прохождения заданного количества текучей среды под давлением из этого закрытого состояния игольчатый клапан 42 перемещают в направлении вверх в результате поворота круглой рукоятки 18 в составе устройства 12 настройки и отображения расхода. При этом оператор оттягивает круглую рукоятку 18 в направлении вверх (в направлении Z1), обеспечивая тем самым взаимного разобщение упорного элемента 147 и элемента 140 ограничения вращения круглой рукоятки. При этом внутренний боковой выступ 18а круглой рукоятки 18 перемещается из положение ниже второго кольцевого выступа 144 в положению между вторым кольцевой выступом 144 и первым кольцевым выступом 142. В результате вращение становится возможным.
При захвате и вращении круглой рукоятки 18 во вращение как одно целое приводится и элемент 110 передачи вращения, вставленный внутрь фитинга 146, и вращение элемента 110 передачи вращения передается на вал 100 игольчатого клапана 42. Вал 100, наружная резьба 106 которого входит в зацепление с резьбой гайки 108, совершает при этом прямолинейное движение в направлении вверх-вниз относительно гайки 108 в соответствии с углом поворота круглой рукоятки 18. То есть в результате поворота круглой рукоятки 18 в заданном направлении весь игольчатый клапан 42 перемещается в направлении вверх (в направлении Z1). При этом совпадение форм сечения вала 100 и полости 120 возвратно-поступательного движения одной с другой обеспечивает возможность устойчивого направления игольчатого клапана 42 в осевом направлении элемента 110 передачи вращения.
В результате участок 96 регулирования расхода за скоростью потока на игольчатом клапане 42 входит внутрь полости 68 скольжения, в которой канавки 102 устанавливаются напротив соединительного отверстия 72. При этом размещение канавок 102 напротив соединительного отверстия 102 обеспечивает возможность установления сообщения по проточному каналу клапана 14 регулирования расхода и, таким образом, возможность прохождения текучей среды под давлением по этому каналу. В результате текучая среда под давлением, поступающая в канал 76 для направления текучей среды, направляется через канавки 102, полость 68 скольжения и соединительное отверстие 72 в кольцевой канал 66 прохождения потока, а затем из этого кольцевого канала 66 прохождения потока выходит через соединительный канал 82 и канал 80 прохождения потока со стороны второго порта во второй трубопровод 34. При этом за счет прохождения через канавки 78а для прохождения текучей среды во фланце 78 движение текучей среды под давлением ускоряется.
Расход текучей среды под давлением изменяется пропорционально степени вхождения канавок 102 в полость 68 скольжения, то есть пропорционально величине перемещения игольчатого клапана 42 в направлении вверх. В процессе перемещения игольчатого клапана 42 вверх при слабом открытии канавок 102 в полость 68 скольжения, расход является небольшим, а по мере постепенного дальнейшего продвижения игольчатого клапана 42 в направлении вверх и увеличения степени открытия канавок в полость 68 скольжения расход текучей среды увеличивается.
Как показано на фиг. 8, при достаточном перемещении игольчатого клапана 42 в направлении вверх и достижении предела перемещения нижняя торцевая поверхность участка 96 регулирования расхода входит в полость 68 скольжения и, тем самым, обеспечивает возможность прохождения большого объема текучей среды под давлением через клапан 14 регулирования расхода (через проточный канал 40).
Кроме того, в случае достижения требуемого расхода в процессе перемещения игольчатого клапана 42 круглую рукоятку 18, находящуюся в оттянутом вверх состоянии, перемещают в направлении вниз (в направлении Z2), обеспечивая тем самым ограничение вращения этой круглой рукоятки 18, то есть блокировку круглой рукоятки 18. В результате обеспечивается надежное поддерживание игольчатого клапана 42 в перемещенном состоянии и поддержание расхода текучей среды под давлением. Кроме того, обеспечивается надежное предотвращение, например, изменения расхода текучей среды под давлением вследствие перемещения игольчатого клапана 42 при ошибочном повороте круглой рукоятки 18.
В случае необходимости настройки расхода текучей среды под давлением оператор смотрит на шкалу 174 устройства 12 настройки и отображения расхода текущий расход и выполняет действия, обеспечивающие достижение требуемого расхода. С этой целью внутри устройства 12 настройки и отображения расхода выполняются действия, обеспечивающие изменение положения шала 174 в результате поворота круглой рукоятки 18.
Как показано на фиг. 4А, 9А и 9В, в устройстве 12 настройки и отображения расхода поворот оператором круглой рукоятки 18 вызывает поворот столбчатого элемента 118 с верхней стороны в составе элемента 110 передачи вращения вокруг своей оси, вместе с которым как одно целое поворачивается и участок 122 зубчатого зацепления. В состоянии, при котором участок 178 холостого хода на элементе 110 передачи вращения находится в контакте с зубьями 176 внутреннего зацепления на стороне направления Х2 кольца 114 отображения (в состоянии отсутствия зубчатого зацепления, см. фиг. 4А и 9В), кольцо 114 находится в состоянии прекращения вращения. То есть перемычка 168 фиксатора 162 располагается в контакте с зубьями 176 внутреннего зацепления и поджимает кольцо 114 отображения в направлении X1, что ограничивает перемещение кольца 114 отображения. Поэтому шкала 174 на кольце 114 отображения занимает фиксированное положение и отображение заданного значения расхода текучей среды под давлением продолжается.
При этом, как показано на фиг. 9А, при повороте элемента 110 передачи вращения участок 122 зубчатого зацепления на этом элементе вставляется во впадину 177 между зубьями на стороне кольца 114 отображения в направлении Х2 и входит в зубчатое зацепление с зубьями 176 внутреннего зацепления, и в результате поворота элемента 110 передачи вращения в течение сохранения зубчатого зацепления участка 122 зубчатого зацепления с зубьями 176 внутреннего зацепления обеспечивается перемещение кольца 114 отображения. При этом кольцо 114 отображения преодолевает силу упругости фиксатора 162, который поджимает кольцо 114 отображения в направлении X1, и в результате последующего поворота кольца 114 отображения перемычка 168 и изогнутые участки 166 подвергаются упругой деформации в направлении Х2. Кроме того, происходит изгиб соединительных участков между перемычкой 168 и изогнутыми участками 166, и обеспечивается совершенно беспрепятственное направление дугообразных поверхностей 176а зубьев 176 внутреннего зацепления в направлении вращения при одновременном поджатии этих поверхностей в направлении X1. Следовательно, шкала 174 перемещается на постоянную величину. Например, в случае поворота элемента 110 передачи вращения на один оборот шкала 174 перемещается с помощью участка 122 зубчатого зацепления на величину, соответствующую одному из зубьев 176 внутреннего зацепления. В результате в окне 124 отображения в устройстве 12 настройки и отображения расхода устанавливается шкала 174, положение которой изменилось на один оборот.
Как указано выше, в устройстве 10 регулирования расхода согласно рассматриваемому варианту осуществления кольцо 114 отображения размещено со смещением центра своего вращения относительно положения вставленного элемента 110 передачи вращения, за счет чего обеспечивается возможность непосредственного зацепления участка 122 зубчатого зацепления на элементе 110 передачи вращения с кольцом 114 отображения и плавной передачи силы вращения элемента 110 передачи вращения на кольцо 114 отображения. Другими словами, исчезает необходимость установки другого элемента (например, зубчатого колеса как в выложенной заявке на патент Японии, опубликованной под №2011-043196) между элементом 110 передачи вращения и кольцом 114 отображения. Поэтому появляется возможность уменьшения ошибки зубчатого зацепления элемента передачи вращения 110 с кольцом 114 отображения, а также возможность повышения точности отображения изменения расхода текучей среды. Следует также отметить, что за счет возможности сокращения числа деталей в составе устройства 12 настройки и отображения расхода появляется возможность снижения расходов на изготовление и повышения эффективности процесса сборки устройства. Кроме того, размещение шкалы 174 кольца 114 отображения в смещенном положении относительно круглой рукоятки 18, управляемой оператором, открывает оператору беспрепятственный визуальный доступ к шкале 174 и обеспечивает возможность свободного задания расхода.
Размещение в устройстве 10 регулирования расхода на внешней окружной поверхности элемент 110 передачи вращения в окружном направлении в ряд участка 122 зубчатого зацепления, входящего в зубчатое зацепление с зубьями 176 внутреннего зацепления, и участка 178 холостого хода, не входящего в зубчатое зацепление с зубьями 176 внутреннего зацепления, обеспечивает возможность привода кольца 114 отображения только в период поддержания зубчатого зацепления между участком 122 зубчатого зацепления и зубьями 176 внутреннего зацепления. Кроме того, в случае, когда участок 178 холостого хода располагается напротив зубьев 176 внутреннего зацепления, вращение вращающегося элемент прекращается, и отображение расхода текучей среды может продолжаться надлежащим образом в качестве заданного значения.
Кроме того, выполнение фиксатора 162 во взаимной связи с кожухом 16 обеспечивает возможность дополнительного сокращения деталей в конструкции устройства. Следует также отметить, что за счет упругого поджатая одного из зубьев 176 внутреннего зацепления, располагающегося с противоположной от центра вращения кольца 114 отображения стороны относительно положения размещения элемента 110 передачи вращения, с помощью фиксатора 162 обеспечивается возможность приложения силы упругости, под действием которой кольцо 114 отображения смещается в сторону элемента 110 передачи вращения.
Кроме того, устройство 12 настройки и отображения расхода выполнено в виде блока с возможностью монтажа и демонтажа, и соединения корпуса 26 и кожуха 16 одного с другим с помощью зажима 156 обеспечивает возможность совершенного беспрепятственного монтажа и демонтажа этого блока, а также возможность настройки множества клапанов 14 регулирования расхода текучей среды с помощью одного такого блока (с помощью устройства 12 настройки и отображения расхода).
Выше было приведено описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, однако настоящее изобретение не ограничивается только этим вышеупомянутым вариантом осуществления, и допускает принятие различных модификаций, которые не выходят за рамки существенного объема настоящего изобретения. Например, установка вышеописанного устройства 12 настройки и отображения расхода на другое устройство (например, на редукционный клапан), которое регулирует поток текучей среды, обеспечивает возможность управления и устройством, на которое установлено устройство 12 настройки и отображения расхода.
1. Устройство (10) регулирования расхода, снабженное корпусом (26), проточным каналом (40), который располагается внутри корпуса (26) и через который может проходить текучая среда, подвижным элементом (42), обеспечивающим в результате своего перемещения относительно проточного канала (40) регулирование расхода текучей среды, проходящей по этому каналу, и механизмом (12, 12A-12F) настройки и отображения расхода, который обеспечивает перемещение подвижного элемента (42), где механизм (12, 12A-12F) настройки и отображения расхода содержит:
основную часть (16) тела;
исполнительный элемент (110) для перемещения, размещенный с возможностью вращения относительно основной части (16) тела, соединенный с подвижным элементом (42) и предназначенный для обеспечения перемещения подвижного элемента (42) в результате вращения исполнительного элемента (110) для перемещения; и
вращающийся элемент (114) в форме кольца с отверстием (172), в которое вставлен исполнительный элемент (110) для перемещения, где вращающийся элемент (114) размещен в основной части (16) тела со смещением центра вращения вращающегося элемента (114) относительно положения вставленного исполнительного элемента (110) для перемещения, причем
исполнительный элемент (110) для перемещения содержит участок (122, 122А) зацепления, входящий в непосредственное зацепление с вращающимся элементом (114) при вращении исполнительного элемента (110) для перемещения, а
вращающийся элемент (114) имеет участок (174) отображения, на котором в окружном направлении этого элемента отображается изменение расхода текучей среды, и положение участка (174) отображения изменяется в окружном направлении в результате зацепления с участком (122, 122А) зацепления.
2. Устройство (10) регулирования расхода по п. 1, отличающееся тем, что:
на внутренней окружной поверхности вращающегося элемента (114), который образует отверстие (172), в окружном направлении сформировано множество зубьев (176, 176А) внутреннего зацепления; а
на внешней окружной поверхности исполнительного элемента (110) для перемещения в окружном направлении в ряд размещены участок (122, 122А) зубчатого зацепления, входящий в зубчатое зацепление с зубьями (176, 176А) внутреннего зацепления и служащий в качестве участка (122, 122А) зацепления, и участок (178) холостого хода, не входящий в зубчатое зацепление с зубьями (176, 176А) внутреннего зацепления.
3. Устройство (10) регулирования расхода по п. 2, отличающееся тем, что на основной части (16) тела установлен механизм (162, 162А-162Е) ограничения вращения, обеспечивающий возможность ограничения вращения вращающегося элемента (114) в состоянии, при котором участок (178) холостого хода исполнительного элемента (110) для перемещения располагается напротив зубьев (176, 176А) внутреннего зацепления.
4. Устройство (10) регулирования расхода по п. 3, отличающееся тем, что механизм (162, 162А-162Е) ограничения вращения образован упругим ограничительным элементом (162, 162А-162Е), установленным во взаимной связи внутри основной части (16) тела в контакте с зубьями (176, 176А) внутреннего зацепления для обеспечения упругого поджатия вращающегося элемента (114).
5. Устройство (10) регулирования расхода по п. 4, отличающееся тем, что упругий ограничительный элемент (162А-162Е) имеет выступ (выступ 170), который может входить в углубления (176а), сформированные на поверхности вершин зубьев (176, 176А) внутреннего зацепления, или во впадины между множеством зубьев (176, 176А) внутреннего зацепления.
6. Устройство (10) регулирования расхода по п. 4, отличающееся тем, что упругий ограничительный элемент (162, 162А-162Е) обеспечивает упругое поджатие вращающегося элемента (114) с противоположной от центра вращения вращающегося элемента (114) стороны относительно положения размещения исполнительного элемента (110) для перемещения.
7. Устройство (10) регулирования расхода по п. 1, отличающееся тем, что механизм (12, 12A-12F) настройки и отображения расхода выполнен в виде блока с возможностью монтажа и демонтажа относительно корпуса (26).
8. Устройство (10) регулирования расхода по п. 7, отличающееся тем, что:
основная часть (16) тела включает в себя установочное отверстие (150), в которое может быть вставлена часть корпуса (26); и
после установки корпуса (26) в это установочное отверстие (150) на основную часть (16) тела надевается зажим (156) для поддержания соединения между корпусом (26) и основной частью (16) тела.
