CN110355348B - 减压切断阀装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供减压切断阀装置及其控制方法，其响应性高，具有：开闭阀，其将减压铸造装置的腔室与减压用通路连通或切断腔室和减压用通路；检测销，其位于腔室的下游，具有因熔液压力而移位的受压部；联动部件，其通过受压部的移位使开闭阀工作；阀室，其构成减压用通路的一部分，收容开闭阀和向打开状态侧对该开闭阀施力的第1回位弹簧；收容联动部件的收容室；收容在开闭阀的杆部设置的扩径部的气缸，杆部贯通隔离了阀室和收容室的第2隔壁，杆部的杆端部经联动部件与检测销联结，气缸在开状态下通过扩径部划分出收容工作流体的小径低压室和收容压力比低压室高的工作流体的大径高压室，联动部件通过受压部的移位使杆端部移位，使低压室与高压室连通。

Description

减压切断阀装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及减压切断阀装置及其控制方法。更详细地讲，涉及在减压铸造装置中使用的减压切断阀装置及其控制方法。

背景技术

以往，作为能够制造机械性质优异的铸件的铸造装置，已知有减压铸造装置。在减压铸造装置中设有真空泵等吸气机构和开闭阀，以排出腔室内的空气而进行减压。开闭阀具有将腔室和设有吸气机构的空间切断或连通的功能。

当通过吸气机构进行吸气时，开闭阀关闭，由此，将腔室与设有吸气机构的空间切断。由此，防止被注入腔室的金属熔液流入吸气机构。为了检测熔液与吸气机构之间的相对位置而设有响应阀。在通过该响应阀检测到熔液时，将开闭阀关闭。

在专利文献1的结构中，响应阀与开闭阀通过填充于导管中的压缩气体而连接。当响应阀被熔液按压时，填充于导管中的压缩气体被释放于存放开闭阀的低压的空间而产生压力梯度。开闭阀通过压缩气体的平流的力而移位并关闭，从而将空间切断。在专利文献2的结构中，响应阀和开闭阀通过杆而机械地连接。当响应阀被熔液按压时，按压力经由杆而传递，开闭阀关闭，由此将空间切断。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5717692号公报

专利文献2：日本专利第4892536号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在专利文献1的结构中，由于要向导管填充压缩气体而需要较多的时间。此外，由于仅通过压缩气体的平流的力使开闭阀关闭，因此，到关闭为止耗费时间，响应性低。在专利文献2的结构中，由于在杆按压开闭阀时产生的摩擦而使杆劣化，因此，需要频繁的维护。并且，在熔液的按压力不足的情况下，杆不进行动作，或者杆的动作不充分而不能使开闭阀完全关闭，熔液可能会进入吸气机构。

本发明的目的在于，提供响应性高的减压切断阀装置及其控制方法。

用于解决问题的手段

(1)本发明的减压切断阀装置(例如，后述的减压切断阀装置10)设于减压铸造装置(例如，后述的减压铸造装置100)，其特征在于，该减压切断阀装置具有：开闭阀(例如，后述的开闭阀30)，其在打开状态下将所述减压铸造装置的腔室与减压用通路(例如，后述的减压用通路15)连通，在关闭状态下将所述腔室和所述减压用通路切断；熔液位置检测部，其位于所述腔室的下游，具有通过熔液的压力进行移位的受压部(例如，后述的受压部52)；联动部件(例如，后述的联动部件60)，其通过所述受压部的移位使所述开闭阀工作；阀室(例如，后述的阀室31)，其构成所述减压用通路的一部分，收容所述开闭阀和向所述打开状态侧对该开闭阀施力的弹性部件(第1回位弹簧S1)；收容室(例如，后述的收容室17)，其收容所述联动部件；以及工作室(例如，后述的气缸40)，其收容在所述开闭阀的杆部(例如，后述的杆部33)设置的扩径部(例如，后述的扩径部37)，所述杆部贯通对所述阀室和所述收容室进行隔离的隔壁(例如，后述的第2隔壁18)而被保持为滑动自如，所述杆部中的所述收容室侧的端部即杆端部(例如，后述的杆端部36)经由所述联动部件与所述熔液位置检测部联结，在所述工作室中，在所述打开状态下通过所述扩径部而划分形成有收容工作流体的小径的低压室(例如，后述的低压室80)和收容压力比所述低压室高的工作流体的大径的高压室(例如，后述的高压室70)，所述联动部件通过所述受压部的移位使所述杆端部向所述关闭状态侧移位，使所述低压室与所述高压室连通。

根据(1)的结构，检测销50和开闭阀30通过联动部件60而机械连接。此外，不仅通过联动部件60的机械作用使开闭阀30移位，还通过压力流体的平流的作用使开闭阀30移位。因此，与仅使用联动部件60的机械作用的情况相比，联动部件60的负荷较小，结果是，耐久性提高，并且响应性提高。

(2)该情况下，所述高压室的直径大于所述低压室的直径，在所述低压室和所述高压室的边界面设置的所述扩径部的任意一方是球面。

根据(2)的结构，通过设为球面密封，能够增大扩径部与工作室的边界面的接触面压，从而可靠地进行密封。

(3)该情况下，在所述减压用通路上以能够对抽吸空气的减压单元(例如，后述的真空泵21)和供给空气的加压单元(例如，后述的加压泵24)进行切换的方式连接有所述减压单元和所述加压单元。

根据(3)的结构，能够使溢流部13的压力自由变化。

(4)减压切断阀装置设于减压铸造装置，该减压切断阀装置具有：开闭阀，其在打开状态下将所述减压铸造装置的腔室与减压用通路连通，在关闭状态下将所述腔室和所述减压用通路切断；熔液位置检测部，其位于所述腔室的下游，具有通过熔液的压力而移位的受压部；联动部件，其通过所述受压部的移位使所述开闭阀工作；阀室，其构成所述减压用通路的一部分，收容所述开闭阀和向所述打开状态侧对该开闭阀施力的弹性部件；收容室，其收容所述联动部件；以及工作室，其收容在所述开闭阀的杆部设置的扩径部，所述杆部贯通对所述阀室和所述收容室进行隔离的隔壁而被保持为滑动自如，所述杆部中的所述收容室侧的端部即杆端部经由所述联动部件与所述熔液位置检测部联结，在所述工作室中，在所述打开状态下通过所述扩径部而划分形成有收容工作流体的小径的低压室和收容压力比所述低压室高的工作流体的大径的高压室。本发明的减压切断阀装置的控制方法的特征在于，具有：减压工序，在开始铸造时，将所述开闭阀设为所述打开状态，对所述腔室进行减压；初始工序，使所述高压室的压力高于所述低压室的压力；受压部件移位工序，通过熔液压力使所述受压部移位；杆部工作工序，通过所述受压部移位，所述联动部件移位，并且所述杆端部向所述关闭状态侧移位；以及开闭阀关闭工序，通过使所述杆端部向所述关闭状态侧移位，所述扩径部移位，所述高压室内的工作流体流入所述低压室，所述开闭阀成为所述关闭状态。

根据(4)的控制方法，检测销50和开闭阀30通过联动部件60而机械连接。此外，不仅通过联动部件60的机械作用使开闭阀30移位，还通过压力流体的平流的作用使开闭阀30移位。因此，与仅使用联动部件60的机械作用的情况相比，联动部件60的负荷较小，结果是，耐久性提高，并且响应性提高。

(5)该情况下，在所述减压用通路上以能够对抽吸空气的减压单元和供给空气的加压单元进行切换的方式连接有所述减压单元和所述加压单元，所述控制方法具有：所述熔液位置检测部的初始位置恢复工序，在所述开闭阀关闭工序后，连接所述减压用通路和所述加压单元，供给加压气体；以及所述开闭阀的初始位置恢复工序，去除所述工作室的压力。

根据(5)的结构，开闭阀始终被恢复到初始位置。

发明的效果

根据本发明，能够提供响应性高的减压切断阀装置及其控制方法。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的减压切断阀装置的连通状态的剖视图。

图2是示出本发明的一个实施方式的减压切断阀装置的切断状态的剖视图。

图3是本发明的一个实施方式的减压切断阀工作方法的顺序。

标号说明

10：减压切断阀装置；15：减压用通路；17：收容室；18：隔壁；30：开闭阀；31：阀室；33：杆部；35：联结部件；36：杆端部；40：气缸(工作室)；50：检测销；52：受压部；60：联动部件；70：高压室；80：低压室；S1：第1回位弹簧

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的减压切断阀装置及其控制方法即减压切断阀工作方法进行说明。

图1和图2是示出本发明的一个实施方式的减压切断阀装置10和应用了该减压切断阀装置10的减压铸造装置100的结构的剖视图。更详细地讲，图1示出减压切断阀装置10的连通状态，图2示出减压切断阀装置10的切断状态。

减压铸造装置100具有：固定模具12；可动模具14，其被设置成通过未图示的滑动气缸而相对于该固定模具12进退自如；设于固定模具12的减压切断阀装置10；以及熔液供给装置(未图示)，其向在固定模具12与可动模具14之间形成的腔室(未图示)内供给金属(例如，铝)的熔液。使可动模具14接近固定模具12并合模，从而形成腔室。填充到腔室中的熔液流入溢流部13。以下，在图中的正交坐标中设“L”为左方、设“R”为右方、设“U”为上方并且设“D”为下方。

简要说明减压切断阀装置10的结构和作用。减压切断阀装置10例如被设于在固定模具12形成的减压用通路15。减压用通路15是在固定模具12中形成的空间。在减压用通路15中设有开闭阀30。如图1所示，当开闭阀30是打开状态时，减压用通路15与腔室成为连通状态。在连通状态下，当通过真空泵21抽吸减压用通路15的大气时，腔室的大气也被抽吸而减压。

在开闭阀30的下方设有检测销50。检测销50经由联动部件60而与开闭阀30机械连接。被注入溢流部13的金属熔液与检测销50的受压部52接触。

如图2所示，当金属熔液从下方上升并与受压部52接触时，受压部52向箭头所示的按压方向、即右方移位。伴随受压部52的移位，联动部件60使所联结的开闭阀30向右方移位。以下详细叙述，通过由于气缸40的工作流体的平流而产生的力促进开闭阀30的移位。通过开闭阀30向右方向移位，开闭阀30成为关闭状态，减压用通路15与溢流部13被切断。在切断的状态下，金属熔液不会侵入在减压用通路15中设置的真空泵21。

以下，对在减压切断阀装置10中设置的各部件即开闭阀30、检测销50和联动部件60进行详细说明。开闭阀30贯通并滑动自如地保持于与减压用通路15连通的阀室31、对气缸40和阀室31进行隔离的第1隔壁16、气缸40、以及对气缸40和收容室17进行隔离的第2隔壁18。

在开闭阀30的一端形成阀部34。在从阀部34延伸的杆部33上一体地形成联结部件35。在联结部件35的前端嵌入杆端部36。杆端部36相对于杆部33而相对地固定。在杆端部36的前端形成开闭阀侧凸缘部38。即，阀部34、杆部33、联结部件35和杆端部36位于同轴上，其相对位置被固定。联结部件35例如是金属活塞。

阀室31具有阀座32、筒部31a和凸缘部31b。阀座32呈随着朝向减压用通路15而缩径的锥状。筒部31a具有与阀座32的最小直径相同的直径。筒部31a形成为贯通固定模具12并且与阀座32和减压用通路15连通。凸缘部31b与固定模具12的第1隔壁16侧的面接合，由此，阀室31相对于固定模具12而被固定。

在初始状态即开闭阀30的打开状态下，阀部34在与筒部31a对应的位置处被与杆部33螺合的第1回位弹簧S1施力。第1回位弹簧S1的一端与阀部34抵接，另一端与在筒部31a的内周面形成的空隙31c抵接。

在开闭阀30的下方设有检测销50。检测销50具有受压部52、行程部55和长型部57。通过将受压部52轴支承于在固定模具12上形成的贯通孔53中，从而将检测销50以滑动自如的方式安装于固定模具12。受压部52的受压面52a在可动模具14的溢流部13露出。

在受压部52的与受压面52a相反的面上形成有直径比受压部52大的行程部55。在行程部55的固定模具12侧形成有检测销侧凸缘部56。行程部55被容纳在形成于第1隔壁16的行程室54中，在初始状态下被第2回位弹簧S2施力。第2回位弹簧S2的一端与固定模具12的侧面抵接，另一端与检测销侧凸缘部56的端面抵接。第2回位弹簧S2的弹簧系数小于第1回位弹簧S1。在行程部55上形成有直径比该行程部55小的细长形状的长型部57。即，受压部52、行程部55和长型部57一体地形成于同轴上。

联动部件60被容纳在收容室17中，该收容室17通过第2隔壁18而与气缸40隔离。联动部件60被保持成以支点P为中心旋转自如。联动部件60具有从支点P向下方延伸的联结部62。联结部62与卡定部61接触，从而限制联动部件60的旋转角度。

在联结部62上形成有以开闭阀30的轴为中心的贯通孔63。杆端部36以具有规定的间隙的方式贯穿插入于贯通孔63中。开闭阀侧凸缘部38与贯通孔63的外周抵接，具有防止开闭阀30从贯通孔63脱离的功能。在联结部62的长型部57侧的下端形成抵接部64。抵接部64在初始状态下与长型部57的前端部58抵接。

在第2隔壁18与第1隔壁16之间，与开闭阀30同轴地形成气缸40。作为工作室的气缸40具有高压室70和低压室80。高压室70形成在开闭阀30的与联结部件35对应的位置。在初始状态下，高压室70和低压室80通过扩径部37被密封并被切断。

在工作室中，高压室70的直径形成为大于低压室80。优选的是，低压室70与高压室80的边界面或者扩径部37的与边界面接触的面中的任意一方构成为球面。通过成为球面密封构造，扩径部37与工作室的边界面的接触面积最小，能够增大面压，因此能够可靠地进行密封。此外，扩径部37的直径与联结部件35的直径大致相等。扩径部37虽然形成所谓的球面密封，但是，优选的是，当设低压室80侧的球面为面A1、设高压室70侧的球面为面A2时，面A1与面A2的面积相等。由此，能够取消流体荷重。进而，优选将面A1与第1隔壁16的接触面积设定为较小，以产生较大的面压。

从压力流体供给部92经由供给线90将工作流体供给到高压室70。工作流体例如使用油，但是本发明不限于此。工作流体也可以为空气。从压力流体供给部92供给的工作流体穿过过滤器94，通过调节器96进行压力调整后，通过开放供给阀而流入高压室70。低压室80经由未图示的流路与四通阀20连接。在减压用通路15安装有吸气机构，例如真空泵21、加压泵24。在真空泵21与加压泵24之间设有切换阀22，通过该切换阀22来切换抽吸功能和加压功能。

图3是对减压切断阀装置10的工作方法进行说明的图。图3的左侧的顺序示出减压切断阀装置10的工作方法的各工序，图3的右侧的顺序示出铸造的工序。左侧和右侧的顺序的时间序列如图示那样对应。

首先，使可动模具14抵接于固定模具12而进行合模，从而形成腔室。进而，提高针对可动模具14的推进力，进行模具夹紧。然后，使真空泵21(参照图1)工作，并且使供给阀开放，从压力流体供给部92向高压室70供给工作流体。在工作流体中混入了异物的情况下，异物被过滤器94去除。

如图中的“减压工序”所示，真空泵21经由减压用通路15对腔室内进行减压。然后，如图中的“初始工序”所示，高压室70和低压室80被扩径部37切断。因此，当向高压室70供给工作流体时，高压室70的压力上升，但是低压室80的压力不变。低压室80维持无压状态，因此，低压室80的压力相对于高压室70的压力相对较低。此时，开闭阀30被第1回位弹簧S1施力，间隙CL维持成为正值的状态、即打开状态。

当对高压室70的工作流体的供给完成后，进行金属熔液的供给和注射。如图中的“开放阀维持开放状态”所示，当开闭阀30是打开状态时，腔室是与减压用通路15连通的状态。因此，当通过真空泵21抽吸减压用通路15的大气时，开始腔室的真空抽吸。

如图中的“响应阀移位工序”所示，在进行熔液供给后，熔液从下方上升而到达受压部52的受压面52a。熔液向图2所示的箭头的方向、即右方按压受压面52a。当受压面52a被按压时，受压部52移位，长型部57的前端部58按压抵接部64。当抵接部64被按压时，其按压力传递到联结部62，作用为以联动部件60的支点P为中心的微小的旋转运动的力。

如图中的“杆部工作工序”所示，与联动部件60的贯通孔63接合的开闭阀侧凸缘部38伴随联动部件60的微小的旋转运动而向图中的箭头方向移位。在开闭阀侧凸缘部38移位后，与杆端部36一体地形成的联结部件35也以同样的量进行移位。

此时，对高压室70与低压室80之间进行密封的扩径部37也以同样的量进行移位。在扩径部37移位后，高压室70的工作流体向低压室80平流。通过由于该平流而产生的力促进联结部件35的移位。即，根据本发明，由于设定为通过平流而产生的杆端部36的移位量大于通过联动部件60而产生的杆端部36的移位量，因此，即使对检测销50的受压面52a施加的熔液压力发生变化，联动部件60的转动量也不会对开闭阀30的移动量造成影响，因此，即使熔液压力较低，也能够可靠地迅速关闭开闭阀30。另外，由于扩径部37的直径与联结部件35的直径大致相同，因此，即使在熔液荷重存在偏差时，也能够抵消由于流体压力而向右方向施加的荷重。

如图中的“开闭阀关闭工序”所示，开闭阀30移位至间隙CL成为0为止，开闭阀30成为关闭状态。由此，开闭阀30成为关闭状态，减压用通路15与腔室被切断。在开闭阀30成为关闭状态的瞬间、即当阀部34与阀座32碰撞时，阀部34可能会与碰撞方向相反的方向回弹，但是，通过四通阀20使流体压力产生喘振，从而防止了回弹。

在熔液的注射结束后，固化时间开始。在固化时间结束后，开模完成，取出产品。然后，开闭阀30和检测销50返回图1所示的初始工序的状态。即，在排出了连通的高压室70和低压室80内的工作流体后，开闭阀30的阀部34被第1回位弹簧S1施力而成为打开状态。行程部55被第2回位弹簧S2施力，由此，前端部58与抵接部64接触，检测销50返回到初始位置。

如图中的“原位置恢复工序”所示，开闭阀30和检测销50返回到初始位置。此时，由于供给到溢流部13的熔液进入固定模具12与检测销50之间的间隙，并成为阻力，因此检测销50可能不会准确地恢复到原位置。因此，为了解决该问题，在本申请发明中，在原位置恢复工序的初始，在规定的时间内从抽吸腔室内部的空气的减压用通路15吹送高压气体。

在原位置恢复工序的初始，开闭阀30处于闭合位置，因此，吹送气体被供给到检测销50与固定模具12之间的间隙而不会从开闭阀30泄漏，通过吹送气体来排出因所进入的熔液而造成的毛刺。所排出的该毛刺通过固定模具12和可动模具14开模而被排出到模具外。此时，更优选在检测销50的长型部57与第2隔壁18之间设有O型环等密封部件。

通过该结构，检测销50的行程部55中的R方向面的面积大于L方向面的面积，因此，对该行程部55施加向L方向前进的力。而且，通过供给到行程室54的吹送气体的压力和第2回位弹簧S2的作用力使检测销50恢复到适当的原位置。

在检测销50恢复到原位置后，停止吹送空气，去除高压室70和低压室80的工作流体压力。通过该一系列的动作，开闭阀30通过第1回位弹簧S1的作用力恢复到原位置。

根据本实施方式，得到以下的效果。

根据上述实施方式，在减压切断阀装置10的机械式控制中，耐久性提高，并且响应性提高。即，检测销50和开闭阀30通过联动部件60而机械连接，但是，不仅通过联动部件60的机械作用使开闭阀30移位，还通过压力流体的平流的作用使开闭阀30移位。因此，与仅使用联动部件60的机械作用的情况相比，联动部件60的负荷较小。此外，由于熔液的按压力作用于联动部件60的前端，因此，从联动部件60的旋转中心即支点P起的作用线的距离较长，结果是，即使是微小的按压力也能够使开闭阀30移位。并且，由于通过压力流体的平流的作用来促进移位，因此相比于仅通过联动部件60而使开闭阀30移位的结构，响应性较高。

Claims (5)

1.一种减压切断阀装置，该减压切断阀装置被设于减压铸造装置，其特征在于，

该减压切断阀装置具有：

开闭阀，其在打开状态下将所述减压铸造装置的腔室与减压用通路连通，在关闭状态下将所述腔室与所述减压用通路切断；

熔液位置检测部，其位于所述腔室的下游，具有通过熔液的压力进行移位的受压部；

联动部件，其通过所述受压部的移位使所述开闭阀工作；

阀室，其构成所述减压用通路的一部分，收容所述开闭阀和向所述打开状态侧对该开闭阀施力的弹性部件；

收容室，其收容所述联动部件；以及

工作室，其收容在所述开闭阀的杆部设置的扩径部，

所述杆部贯通对所述阀室和所述收容室进行隔离的隔壁而被保持为滑动自如，

所述杆部中的所述收容室侧的端部即杆端部经由所述联动部件与所述熔液位置检测部联结，

在所述工作室中，在所述打开状态下通过所述扩径部而划分形成有收容工作流体的小径的低压室和收容压力比所述低压室高的工作流体的大径的高压室，

所述联动部件通过所述受压部的移位使所述杆端部向所述关闭状态侧移位，使所述低压室与所述高压室连通。

2.根据权利要求1所述的减压切断阀装置，其特征在于，

所述高压室的直径大于所述低压室，

在所述低压室和所述高压室的边界面设置的所述扩径部的任意一个面是球面。

3.根据权利要求1或2所述的减压切断阀装置，其特征在于，

在所述减压用通路上以能够对抽吸空气的减压单元和供给空气的加压单元进行切换的方式连接有所述减压单元和所述加压单元。

4.一种减压切断阀装置的控制方法，该减压切断阀装置被设于减压铸造装置，其特征在于，

所述减压切断阀装置具有：

开闭阀，其在打开状态下将所述减压铸造装置的腔室与减压用通路连通，在关闭状态下将所述腔室与所述减压用通路切断；

熔液位置检测部，其位于所述腔室的下游，具有通过熔液的压力进行移位的受压部；

联动部件，其通过所述受压部的移位使所述开闭阀工作；

阀室，其构成所述减压用通路的一部分，收容所述开闭阀和向所述打开状态侧对该开闭阀施力的弹性部件；

收容室，其收容所述联动部件；以及

工作室，其收容在所述开闭阀的杆部设置的扩径部，

所述杆部贯通对所述阀室和所述收容室进行隔离的隔壁而被保持为滑动自如，

所述杆部中的所述收容室侧的端部即杆端部经由所述联动部件与所述熔液位置检测部联结，

在所述工作室中，在所述打开状态下通过所述扩径部而划分形成有收容工作流体的小径的低压室和收容压力比所述低压室高的工作流体的大径的高压室，

所述控制方法具有：

减压工序，在开始铸造时，将所述开闭阀设为所述打开状态，对所述腔室进行减压；

初始工序，使所述高压室的压力高于所述低压室的压力；

受压部移位工序，通过熔液压力使所述受压部移位；

杆部工作工序，通过所述受压部移位，所述联动部件移位，并且所述杆端部向所述关闭状态侧移位；以及

开闭阀关闭工序，通过使所述杆端部向所述关闭状态侧移位，所述扩径部移位，所述高压室内的工作流体流入所述低压室，所述开闭阀成为所述关闭状态。

5.根据权利要求4所述的减压切断阀装置的控制方法，其特征在于，

在所述减压用通路上以能够对抽吸空气的减压单元和供给空气的加压单元进行切换的方式连接有所述减压单元和所述加压单元，

所述控制方法具有：

所述熔液位置检测部的初始位置恢复工序，在所述开闭阀关闭工序后，连接所述减压用通路和所述加压单元，供给加压气体；以及

所述开闭阀的初始位置恢复工序，去除所述工作室的压力。

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