JP5745591B2 - 閉塞及び放出バルブアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、概して空気及び液圧バルブに関し、特に、機械力又は手動で操作される単一の可動部品を有する３方柔軟シールバルブに関する。

３方バルブが、広範囲の用途の様々なタイプの空気及び液圧システムで流体流れを制御するために長く使用されてきた。これらのバルブアセンブリのうちあるものには、バルブ部材が、一対の弁座の間で自由に移動するボール及び二つの弁座のうちの一方にボールを押し付ける作動ピンの形態である。このタイプのボールバルブは、流体の流れを制御するのに十分に正確ではないことを含む、いくつかの制限を欠点として有している。加えて、二つの弁座の中間にボールが配置される時に、ボール部材が、時折、側部ポートを通じた流体の全流を妨げる傾向がある。

あるタイプの３方バルブは、圧力源と、圧力源により作動される少なくとも２つのバルブとの間の流体連通を制御するための閉塞及び放出バルブである。これらのタイプのバルブは、しばしば、圧力源、パイロットバルブ、及び安全バルブの間の流体流れを制御するために使用される。これらのタイプのバルブは、一般的に、バルブの機能のある段階の間、異なる圧力で作動する、バルブの異なるチャンバー部分の間に配置されたダイヤフラム又は仕切りを含む。ダイヤフラムは、バルブ操作を妨げる劣化を受けやすく、頻繁な交換を必要とする。また、これらのタイプのバルブは、マニホールド内に二つの別々のバルブ、即ち、圧力源への接続を制御する一方のバルブ及び圧力下の流体の排出又は流出を可能とする他方のバルブを含む。これらのタイプのバルブは、実際に二つの相互依存バルブを含むため、多くの構成部品から組み立てられ、複雑な接続計画を必要とし、間違ったバルブ又は一のバルブのみを操作することによる誤りを受けやすい。

本発明は、手で又は機械で作動され、それぞれ、圧力作動装置と空気圧力源又は液圧源を隔絶するための第１位置と、接続するための第２位置の間を、容易にかつ急速に移動される単一の可動部材を有する閉塞及び放出バルブアセンブリを提供することにより、従来技術のこれらの制限を回避する。圧力源を、圧力作動装置及び流体排出又は放出から隔絶するために「柔軟な」漏れのないシールが設けられる。

従って、本発明の目的は、装置の較正、修繕、修理、除去又は取替えのため、計器又は器具のような装置を圧力動力源から隔絶するための、加圧システムにおける３方空気圧又は液圧バルブを提供することにある。

本発明の他の目的は、閉塞容器又はシステムで同時に圧力の閉塞と放出を可能にする単一の可動部材を備えた圧力バルブを提供することである。

本発明のさらなる目的は、圧力の作用するシステムで、システムを止めることなく、重要な構成部品の修理又は取替えを可能とする最小の数の可動部品を有する単一の機械で又は手動で作動されるバルブを提供することにある。

本発明のさらなる目的は、開位置と閉位置の間を移動されるときに、システムの内部乱れを防ぎ、かつ、漏れを最小にするために、圧力媒体の流れを制限する、液圧又は空気圧システムのための３方バルブを提供することにある。

本発明は、圧力下の流体源、液圧作動装置、及び流体ドレンと結合されたハウジングを含む閉塞及び放出バルブアセンブリを提供する。バルブは、ハウジング内に配置され、かつ、流体源、液圧作動装置、及び流体ドレンに結合されたチャンバーをさらに備える。シール部材が、バルブチャンバー内に配置され、かつ、第１位置と第２位置の間を移動できる。シール部材の第１位置では、流体源はバルブチャンバーから隔絶され、バルブチャンバー内の流体は流体ドレンから排出される。シール部材の第２の位置では、圧力下の流体が液圧作動装置に供給され、流体がバルブチャンバーからドレンを経て排出されるのを阻止される。３方バルブは、バルブを閉じるための第１位置と、開くための第２位置との間でシール部材を移動させる、シール部材に結合された遠隔操作手段をさらに含む。

添付の特許請求の範囲は、本発明を特徴づける新規な特徴を述べる。しかしながら、発明自体並びにそのさらなる目的及び効果は、添付図面と関連してとられた好適な実施形態を参照することで、最も良く理解されるだろう。図面を通じて、同じ参照符号は、同じ要素を特定する。

本発明によれば、装置の較正、修繕、修理、除去又は取替えのため、計器又は器具のような装置を圧力動力源から隔絶するための、加圧システムにおける３方空気圧又は液圧バルブが提供される。

本発明の閉塞及び放出バルブの側方断面図である。 バルブハウジング内に配置された本発明のバルブアセンブリのバルブステムを示す横断面図であり、バルブアセンブリを閉位置で示す。 バルブハウジング内に配置された本発明のバルブアセンブリのバルブステムを示す横断面図であり、バルブアセンブリを中間位置で示す。 バルブハウジング内に配置された本発明のバルブアセンブリのバルブステムを示す横断面図であり、バルブアセンブリを開位置で示す。 本発明の閉塞及び放出バルブの横断面図であり、第１のシールがバルブを閉塞するための位置にあり、第２のシールが流体の排出のための位置にある第１の操作モードを示す。 本発明の閉塞及び放出バルブの横断面図であり、第１のシールがバルブを閉塞するための位置にあり、第２のシールが流体の排出のための位置にある第１の操作モードを示す。 本発明の閉塞及び放出バルブの横断面図であり、第２のシールが流体の排出を阻止する位置にあり、第１のシールが圧力下の流体が圧力作動装置へ流入させる開位置にある第２の操作モードを示す。 本発明の閉塞及び放出バルブの横断面図であり、第２のシールが流体の排出を阻止する位置にあり、第１のシールが圧力下の流体が圧力作動装置へ流入させる開位置にある第２の操作モードを示す。 本発明の閉塞及び放出バルブにおいて使用されるバルブステムの部分分解側面図である。 バルブステムをハウジング内で所定の位置に維持するためのバルブハウジング内に配置されたバルブライナースリーブの部分分解横断面図である。 バルブステムが本発明に従って配置されるバルブハウジングの内部分の簡略横断面図である。

図１を参照すると、本発明の原理に従った閉塞及び放出バルブアセンブリ１０の横断面図が示される。本発明の閉塞及び放出アセンブリ１０は、入口又は供給ポート１４、出口又は使用ポート１６、及びドレン通路１８を備えたバルブハウジング１２を含む。入口ポート１４、出口ポート１６、及びドレン通路１８は、ハウジング１２の内方へ進むにつれて直径が減少する円形断面形状を有する、細長い概して線形のボア又はスロット６８に接続されている。外側バルブライナースリーブ２２及び内側ステム２４の組み合わせが、ボア６８内に配置されている。外バルブライナースリーブ２２及び内ステム２４の組み合わせの横断面図が、図２，３，４に示され、これらの図は以下で詳細に記載されている。ステム２４の部分分解側面立面図が図９に示される。バルブライナースリーブ２２の横断面図が図１０に示される。バルブアセンブリハウジング内のボア又は内側スロット６８の横断面図が図１１に示される。バルブハウジング１２、バルブライナースリーブ２２、及びバルブステム２４は、全て、鋼のような硬い、高強度の材料により構成される。

ボア６８の内端部及びバルブハウジング１２内には、概して、円筒状に形成されたバルブチャンバー２７が画成される。前記入口ポート１４がバルブハウジング１２内に配置され、一方の側壁を通って延びる。前記出口ポート１６がバルブハウジング１２内に配置され、上面を通って延びる。最後に、前記ドレン又は流出通路１８が、バルブハウジング１２に配置され、その底面を通って延び、ボア６８と連通する。入口ポート１４が入口通路１７によりバルブチャンバー２７の第１の端部に接続され、出口ポート１６が装置通路３１によりバルブチャンバー２７の横部分に接続される。圧力下の流体源１５が入口ポート１４に接続され、且つ入口ポートと連通している。圧力は、空気圧（気体）又は液圧（液体）のいずれかである。空気圧又は液圧のいずれかに反応する圧力作動装置２０が出口ポート１６に取り付けられる。圧力作動装置２０は、典型的には、計器又は器具の何れかである。本発明の閉塞及び放出アセンブリ１０は、事実上、あらゆるタイプの圧力下の流体源１５及び圧力作動装置２０に使用可能である。

図１１に示すように、ねじ部分７０が外端部に隣接してボア６８の内面に配置される。図１０に示すように、対応するねじ部分６４がバルブライナースリーブ２２の外面に配置される。バルブライナー２２がボア６８に挿入された時に、図１に示すように、バルブアセンブリハウジング１２及びバルブライナースリーブの嵌り合うねじ２８を形成するように、ねじ部分６４及び７０は相互に咬み合うようになっている。間隔を隔てた第１及び第２の環状凹部４６、４８がバルブライナースリーブ２２の外面に設けられる。第１及び第２の外ガスケット又はカートリッジシール３２及び３４が、それぞれ第１及び第２の環状凹部４６、４８に配置される。図１に示すように、第１及び第２の外側ガスケット３２，３４は、また、バルブハウジング１２とバルブライナースリーブ２２との間に漏れ止めシールを形成するため、ボア６８の内面に接触している。

バルブステム２４は、細長い概して円筒状のシャフト５０を含み、該シャフトは、その長さの一部分長手部分に沿って延びるねじ部分５０ａを有する。シャフト５０の螺条部分５０ａは、バルブライナースリーブ２２の内部分の対応するねじ部分２２ａと相互咬合するようになっている。嵌り合うねじ部分２２ａ及び５０ａは、単一要素２９として図１に示され、図１の矢印３０の方向にステム２４の直線移動を可能とする。ステム２４の第１の方向の回転により、ステムのバルブハウジング１２への内向き移動を生じ、ステムの第２の反対方向の回転により、バルブハウジング内でステムが外向き移動を可能とする。ステム２４の回転移動を容易にするため、手動調整のノブ２６が、結合ピン７４及び開口７６の組み合わせによりステムの外端部に取り付けられている。手動操作が可能であるが、図２，３、４に要素７２として点線形態で示すように、バルブステム２４は、機械又は回転ドライブに結合され、そして、それによって駆動されてもよい。バルブステム２４をバルブハウジング１２内に位置決めするための機械７２の使用は、本発明の一側面に従って閉塞及び放出バルブアセンブリ１０の自動操作を提供する。図１に示すように、内ガスケット３６が、細長いシャフト５０の外面の環状凹部５２内に配置される。環状凹部５２内に配置された内ガスケット又はカートリッジシール３６は、バルブステム２４とバルブハウジングの間の流体シールを提供するため、バルブハウジング１２のボア６８と密接している。ガスケット３２、３４及び３６は、好ましくは、ゴム又は合成ポリマーなどの高強度の、柔軟な、幾分圧縮性の材料から構成される。

他の穴あき継手６０ｂがシャフト５０の内端部に配置される。穴あき継手６０ｂは、取り付け部材２５に配置された他の穴あき継ぎ手６２と結合するようになっている。取り付け部材２５は、穴あき継ぎ手６０ｂ及び６２の一直線に並んだ開口に結合ピンを挿入することで、シャフト５０の内端部にしっかりと取り付けられる。第１及び第２のシール３８及び４０が取り付け部材２５の両端部にしっかりと取り付けられる。第１及び第２のシール３８、４０は、それぞれ、ゴム又は合成ポリマーなどの圧縮性のシール材料から構成される。第１及び第２のシール３８、２０は、簡略化のため図に示されていない、接着又は機械的な結合部材などの普通の手段により取り付け部材２５の両端部に、しっかりと取り付けられている。

閉塞及び放出バルブアセンブリ１０は、以下の方法で操作する。ステム２４を、その外方から内端までステムの長手に沿って見て、時計回りに回転させた時、図１に見られるように、ステムは左方向に、又は、バルブハウジング１２の中へ移動する。この左方向を、図５及び６にそれぞれ矢印５４及び５６で示す、これらの図は、閉塞及び放出バルブアセンブリが閉塞された又は密封された時の第１及び第２のシール３８及び４０の位置を示す。ステム２４はこの回転により直線的に移動し、そのため、ステムの内端部に取り付けられた第１のシール３８が、入口通路１７とバルブチャンバー２７の接合点に配置された第１のシール面又は弁座４２に係合する。シール３８が第１のシール面４２と密接すると、流体源１５からの圧力下の流体が、バルブチャンバー２７へ流入して圧力作動装置２０へ達するのを阻止する。このバルブチャンバー２７内の第１のシール３８の閉塞位置を、図１及び２に示す。ステム２４を、外端部から見て反時計周りに回転させる時に、第１のシール３８は、第１のシール面４２から離れ、第２のシール４０が第２のシール面４４に向かって移動する。この位置をとるため、バルブステム２４は、図７及び８に夫々示す矢印５８及び５９の方向に移動する。閉塞及び放出バルブアセンブリ１０が完全に開かれた時、第１のシール３８が第１のシール面４２から移動し、圧力下の流体がバルブチャンバー２７へ流入して、圧力作動装置２０へ流通し、第２のシール４０が第２のシール面４４と密接し、流体がバルブチャンバー２７からドレン通路１８を経て排出されるのを阻止する。第１及び第２のシール面４３、４４は、閉塞及び放出バルブアセンブリ１０を開放し、或いは閉塞するときに高圧シールを提供するために、バルブチャンバー２７の隣接端に向かって進むにつれて内方に傾斜している。

かくして、バルブステム２４は、流体が圧力作動装置２０へ流れるのを阻止し、かつ、流体がバルブチャンバー２７から流れ出ることができる図２に示す全閉位置と、流体を流体源１５から圧力作動装置へ流通させるが、流体がバルブチャンバー２７から流出するのを阻止する図４に示す全開位置との間で移動できる。バルブステム２４は、これら２つの位置の間で連続した中間位置を通過し、図３にこのうち一つを示す。これらの中間位置では、第１のシール３８は第１のシール面４２と接触せず、第２のシール４０は第２のシール面４４と接触しない。概して円筒状の取り付け部材２５の外径は、圧力下の流体を、バルブチャンバー２７内で取り付け部材の外周のまわりを通って圧力作動装置２０並びにドレン通路１８へ流通させるために、バルブチャンバー２７の内径よりも小さい。かくして、バルブの開閉中、流体は圧力下で、圧力作動装置２０並びにドレン通路１８に供給される。取り付け部材２５とバルブチャンバー２７との間の空間は、閉塞及び放出バルブアセンブリ１０が用いられる用途に従って選択される。例えば、流体圧力システムの操作の、より頻繁な中断が要求されるときには、バルブの閉塞及び流出を容易にするため、取り付け部材２５及びバルブチャンバー２７の隣接部分の間に、０．０１０インチ程度の大きな間隔が要求される。他方、操作の中断がより頻繁ではなく、より少ない流量が望まれる場合には、取り付け部材２５とバルブチャンバー２７の隣接部分の間には０．００２５インチ程度のより小さな間隔が要求される。好適な実施形態では、取り付け部材２５の外面とバルブチャンバー２７との間の間隔は、バルブの開閉の間に、流体システムの内部乱れ及び漏れを避けるように、流体流れを制限するように選択される。

本発明の特定の実施形態を示し、かつ、記載したが、本発明の広い側面で発明から逸脱しないで、変更及び修正をすることができることは、当業者にとって明らかであろう。これにより、添付の特許請求の範囲の目標は、本発明の真の精神及び範囲に含まれる変更及び修正を全てを含むことにある。上記の記述及び添付の図面に記載された事項は、例示のみにより提供され、限定として提供されたものではない。本発明の実際の範囲は、従来技術に基づいて適切な視点から見た時、以下の特許請求の範囲に定義されるものである。

１０ 放出バルブアセンブリ
１２ ハウジング
１４ 供給ポート（入口ポート）
１５ 流体源
１６ 出口ポート
１７ 入口通路
１８ 流出通路
２０ 圧力作動装置
２２ バルブライナースリーブ
２４ ステム
２６ ノブ
２７ バルブチャンバー
３１ 装置通路
３２ カートリッジシール
３２ ガスケット
３６ カートリッジシール
３８、４０ シール
４２、４３、４４ シール面
４６、５２ 環状凹部
５０ シャフト
６８ スロット（ボア）

Claims (13)

1. ３方バルブであって、
   内部に細長い直線状のボアを有するハウジングと、
   前記ボアに配置されたチャンバーと、
   それぞれ、前記チャンバーに接続された入口ポート、出口ポート、及びドレンポートと、
   前記ボア内に配置された直線状スリーブと、
   前記スリーブ内に配置され、第１位置と第２位置との間を直線的に移動でき、穴あき結合機構の第１部分を含むステムと、
   前記穴あき結合機構の第２部分を含み、前記穴あき結合機構の使用中に前記ステムに前記チャンバー内で取り付けられる取付部材と、
   第１表面と、第２表面と、圧縮性シールとを含む第１シール機構であって、前記第１表面は円錐台形状で前記取付部材に配置され、前記第２表面は前記入口ポートに配置され、かつ、前記第１表面を受け入れるようにテーパー形状を呈し、前記圧縮性シールは、該圧縮性シールの一部が前記第１表面から外側へ延びるように前記ステム上に前記第１表面に直接隣接して位置している、第１シール機構と、
   第１表面と、第２表面と、圧縮性シールとを含む第２シール機構であって、該第２シール機構の第１表面は円錐台形状であって、前記取付部材に前記第１シール機構の第１表面から離間して配置され、前記第２シール機構の第２表面は、ドレンポートに配置され、前記第２シール機構の第１表面を受け入れるようにテーパー形状の面を有し、前記圧縮性シールは、該圧縮性シールの一部が円錐台形状の前記第１表面から外側へ延びるように、前記第２シール機構の第１表面に隣接して配置されている、第２シール機構と、を備え、
   前記ステムが前記第１位置にある時、前記第１シール機構は、流体が入口ポートへ入るのを阻止し、前記第２シール機構は、流体がドレンポートへ入るのを可能にするように位置し、
   前記ステムが前記第２位置にある時、前記第１シール機構は、流体が前記入口ポートへ入るのを可能にし、かつ、前記第２シール機構は流体が前記ドレンポートへ入るのを妨げる、３方バルブ。
2. さらに、相互に咬み合い、それぞれ、前記ステムの外面及び前記直線状スリーブの内面に配置された第１及び第２のねじ切り部を備える、請求項１に記載の３方バルブ。
3. 前記第１及び第２のねじ切り部は、前記ステムが第１の方向に回転される時、前記ステムを前記第１位置へ差し向け、前記ステムが反対の第２の方向に回転される時、前記第２位置へ差し向ける、請求項２に記載の３方バルブ。
4. さらに、前記ステムを回転させるためのステムに取り付けられた装置を備える請求項１に記載の３方バルブ。
5. 前記装置は、自動的に前記ステムを回転させる機械である、請求項４に記載の３方バルブ。
6. さらに、前記ステム及び直線状スリーブの間に配置され、これらステム及び直線状スリーブと係合する第１シール手段を備える、請求項１に記載の３方バルブ。
7. 前記第１シール手段は、ガスケットである、請求項６に記載の３方バルブ。
8. 前記シール機構のシールは、内部システムの乱れを防止し、流体の漏れを最小限にするため、前記ステムが第１及び第２位置の間で移動される時に、前記バルブチャンバー内の圧力下の流体の流れを規制するように前記バルブチャンバー内に寸法決めされ、かつ、間隔をあけられている、請求項１に記載の３方バルブ。
9. 前記バルブチャンバーは、概して、円筒形状であり、前記シール機構の第１及び第２シールは概して円形である、請求項１に記載の３方バルブ。
10. さらに、前記直線状スリーブの外面と、前記ボアの内面との間に配置され、これら前記直線状スリーブの外面と、前記ボアの内面とに係合する、間を隔てて設けられた複数のガスケットを含む、請求項１に記載の３方バルブ。
11. 前記ステムが第１位置にある時、前記第１シール機構のシールは、前記第１シール機構の第２表面に向かって圧縮され、流体が入口ポートへ入るのを妨げ、
    前記ステムが第２位置にある時、前記第２シール機構のシールは、前記第２シール機構の第２表面に向かって圧縮され、流体がドレンポートへ入るのを妨げる、請求項１に記載の３方バルブ。
12. 前記第１シール機構及び第２シール機構のシールは、ゴム又は合成ポリマーからなる、請求項１に記載の３方バルブ。
13. ３方バルブであって、
    内部に細長い直線状のボアを有するハウジングと、
    前記ボアに配置されたチャンバーと、
    それぞれ、前記チャンバーに接続された入口ポート、出口ポート、及びドレンポートと、
    前記ボア内に配置された直線状スリーブと、
    前記スリーブ内に配置され、第１位置と第２位置との間を直線的に移動でき、穴あき結合機構の第１部分を含むステムと、
    前記穴あき結合機構の第２部分を含み、前記穴あき結合機構の使用中に前記ステムに前記チャンバー内で取り付けられる取付部材と、
    第１表面と、第２表面と、圧縮性シールとを含む第１シール機構であって、前記第１表面は円錐台形状で前記取付部材に配置され、前記第２表面は前記入口ポートに配置され、かつ、前記第１表面を受け入れるようにテーパー形状を呈し、前記圧縮性シールは前記ステム上に前記第１表面に直接隣接して位置しており、これにより、前記第２表面は前記圧縮性シールと直接接触する、第１シール機構と、
    第１表面と、第２表面と、圧縮性シールとを含む第２シール機構であって、該第２シール機構の第１表面は円錐台形状であって、前記取付部材に前記第１シール機構の第１表面から離間して配置され、前記第２シール機構の第２表面は、ドレンポートに配置され、前記第２シール機構の第１表面を受け入れるようにテーパー形状の面を有し、前記圧縮性シールは、第１表面に隣接して配置されており、これにより、前記第２シール機構のテーパー形状の第２表面は、前記第２シール機構の圧縮シールに直接接触する第２シール機構と、を備え、
    前記ステムが前記第１位置にある時、前記第１シール機構は、流体が入口ポートへ入るのを阻止し、前記第２シール機構は、流体がドレンポートへ入るのを可能にするように位置し、
    前記ステムが前記第２位置にある時、前記第１シール機構は、流体が前記入口ポートへ入るのを可能にし、かつ、前記第２シール機構は流体が前記ドレンポートへ入るのを妨げる、３方バルブ。

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