調節ストップをもつバルブ
バルブまたはアクチュエータのための調節機構(60)が提供される。この調節機構は、1つ以上のピストン(42)と協働し、これは、次に、バルブ要素(30)と協働し、このバルブ要素のバルブシート(26)に対する軸方向変位を制限する。この調節機構は、軸方向に調節され得、それによって、ピストンおよびダイアフラム(32)が動くより大きい、またはより小さい距離を提供する。この調節機構を取り込む実施形態は、トリクルバルブ、オン/オフバルブおよび混合バルブを含む。この調節機構はまた、ピストンストロークの調節を提供し、上記バルブ要素のストロークに一致するか、またはそれを緊密に写す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(関連出願への相互参照)
本出願は、2003年3月7日および2004年1月16日にそれぞれ出願された米国仮出願第60/452,772号および同第60/481,904号の利益を主張し、それらの全体の内容は、本明細書によって参考として援用される。
【背景技術】
【0002】
多くのダイアフラムバルブは、バルブが開放または閉鎖されるか否かを制御するために空気の作用を利用している。代表的なアクチュエータは、バルブダイアフラムに連結され、このダイアフラムをバルブシートに対して移動し、バルブを閉鎖する1つ以上のピストンを含む。バルブは、通常閉鎖または通常開放され得る。通常閉鎖されるバルブでは、スプリングが、ピストンそしてそれ故ダイアフラムを、バルブシートに対して付勢し、それの閉鎖を維持する。バルブを開放するために、空気圧がアクチュエータに供給され、そしてピストン面(単数または複数)に対し、ピストンがスプリング力に逆らって移動するように作用する。アクチュエータピストンが移動するとき、それは、ダイアフラムをバルブシートから脱係合し、それによってバルブを、流れるように開放する。先行技術のアクチュエータでは、ピストンには、このアクチュエータ、およびバルブが完全に開放していることを確実にするために、さらなる移動距離が提供される。バルブアセンブリを、バルブサイクル寿命を最大にすることについて評価するとき、このアクチュエータには共通の欠陥がある。従って、このバルブアセンブリのサイクル寿命を最大にするアクチュエータを提供することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
(発明の要旨)
本発明は、バルブまたはアクチュエータの移動を制限するための調節機構に関する。この調節機構は、ダイアフラムが動く軸方向距離を決定するために1つ以上のピストンと協働する。ピストン(単数または複数)およびダイアフラムが動く距離を制限することにより、アクチュエータのサイクル寿命が増加され、そしてこのバルブ内の流体の流れが調節され得る。例えば、トリクルバルブまたは混合バルブが形成され得る。さらに、このアクチュエータのストロークが、バルブダイアフラムのストロークに一致するよう設定され得、それによって、アクチュエータピストンまたはバルブダイアフラムの過剰移動を防ぐ。いくつかの実施形態では、バルブまたはアクチュエータの移動を制限するためのこの調節機構は、バルブアセンブリの外側から接近可能であり、それによって、調節のためにこのバルブアセンブリまたはその任意の部分を分解する必要性を避ける。
【0004】
本発明のこれらおよびその他の特徴および有利な点は、添付の図面と組み合わせて考慮し、以下の詳細な説明および請求項で明らかになる。
【0005】
本発明は、特定のパーツおよびパーツの配列において物理的形態をとり得、その好適な実施形態は、本明細書で詳細に説明され、そしてその一部を形成する添付の図面で例示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
(発明の説明)
本発明は、流体流れを制御するためのバルブに関し、そして異なる構造のバルブに適用可能である。さらに、本発明は、アクチュエータピストンのストローク制限により、アクチュエータのサイクル寿命を改善するための機構を提供する。このストローク制限機構は、上記アクチュエータピストンのために、ポジティブストップ、またはその他のストローク制限機構を提供し、それによって、ピストン過剰移動(over−travel)を最小にするかまたはなくし、そしてサイクル寿命を最大にする。このアクチュエータピストンストローク制限はまた、例えば、用いられる誘導近接度センサーのような近接度感知を可能にする。本発明のストローク制限局面は、このストロークを、バルブダイアフラムによって要求されるストロークのような、所定の距離に設定されることを可能にする。従って、より大きなストロークをもつアクチュエータが、アクチュエータピストンの過剰移動、またはバルブダイアフラムの変形なくして、より小さなダイアフラムをもつバルブとともに用いられ得る。本発明はまた、上記ストロークを、上記バルブが完全開放以外であるような所望の位置に制限することにより、バルブを通る材料の流れの正確かつ反復可能な制御を可能にする。
【0007】
図1は、本発明の第1の実施形態に従って構築されたバルブ10を示す。このバルブ10は、バルブ本体またはベース12を含む。このバルブベース12は、第1および第2の経路16および18によって、それぞれバルブ10の第1および第2のポート20および22に連結されているバルブチャンバー14を規定する。このベース12は、上記第2の通路18の内側端部に位置しているバルブシート26を有している。ハウジング24は、バルブチャンバー14に隣接するベース12に固定される。代表的には、流体は、上記第1の経路18を通り、そして上記第2の経路16を通って出てバルブ10に流れる。このバルブ10を通る流れ通路は、いくつかの適用で必要なとき、逆転され得る。さらに、当業者によって認知され得るように、このバルブ10は、その他の形態を有し得、そしてこのようなバルブは、本明細書で以下に記載される調節可能なストローク特徴を取り込み得る。従って、本発明は、ダイアフラムバルブに限定されない。
【0008】
バルブ部材30は、バルブチャンバー14内に配置される。このバルブ部材30は、例えば、その全体の開示が本明細書によって参考として援用される、米国特許第6,123,320号に示されるような可撓性のダイアフラムタイプであり得る。このバルブ部材30は、可撓性ダイアフラム32を含む。このダイアフラム32の外側周縁部分34は、バルブベース12とバルブハウジング24との間に捕捉されている。このバルブ部材30のステム部分36は、バルブシート26と係合可能である先端部38を有し、上記第2の経路18を開放および閉鎖する。
【0009】
このバルブ10は、上記ハウジング24によって部分的に規定されるシリンダー40を含む。ピストン42は、バルブ10の長軸方向中央軸44に沿い、ハウジング24に対してスライドする移動のためにシリンダー40内に支持されている。このピストン42は、上記バルブチャンバー14に向いて存在している端部面46を有する。このバルブ部材30の端部部分48は、ピストン42にねじによって固定されているが、その他の連結機構もまた用いられ得る。
【0010】
ハウジング24は、圧力下の空気、またはその他の流体がそれを通ってシリンダー40中に入れられる加圧ポート(示さず)を有する。従って、このシリンダー40は、図1に見られる上方方向にピストン42の端部面46上に力を奏するように加圧され得る。キャップ50は、バルブベース12に対向してハウジング24に固定される。このキャップ50は、シリンダー40の上端部を閉鎖する。このキャップ50は、スプリングシートを形成する環状の端部壁52を有する。この端部壁52は、上記キャップ50中に貫通穴として形成されている中央開口54を有している。
【0011】
圧縮スプリング56が、バルブ10内に配置され、そしてスプリングシート52とピストン42との間で作用する。このスプリング56は、ピストン42を、バルブチャンバー14に向かう方向、すなわち、図1で見るとき下方方向に付勢する。結果として、このピストン42のシリンダー40内の位置は、ピストン42上で第1の方向に作用するスプリング56の力と、ピストン42上で反対の第2の方向に作用するシリンダー内の流体の力との間の相互作用によって制御される。上記バルブ部材30はピストン42に固定されているので、バルブチャンバー14内のバルブ部材30の位置はまた、スプリング56の力と、シリンダー40内の流体の反対の力との間の相互作用により制御される。
【0012】
このバルブ10は調節器60を含む。この調節器60は、キャップ50内の中央開口54を通り自由に延びるロッド状部材である。この調節器60の内側端部部分62は、ピストン42にねじ込まれる。結果として、この調節器60は、スプリング56により、およびシリンダー40内の流体により付与される力の影響下、ピストン42との軸方向移動について固定される。この調節器60の外側末端部分64は、キャップ50の中央開口54を通って突出する。この外側端部部分64は、外部にねじをもつ。ロックナットアセンブリ66が調節器60上に配置されている。このロックナットアセンブリ66は、第1のロックナット68と第2のロックナット70とを含む。この第1のロックナット68は、調節器60の外側末端部分64上で、キャップ50の端部壁52と係合する位置にねじ込まれる。第2のロックナット70は、調節器60上で、第1のロックナット68と係合する位置にねじ込まれる。この係合は、第1のロックナット68を調節器60上の位置にロックする。
【0013】
このバルブ10は、圧力下の流体をシリンダー40に入れることにより作動される。この流体圧力は、上記ピストン端部面46に作用し、ピストン42を、スプリング56の付勢に対して上方に移動する。その結果、このバルブ部材30は、バルブシート26を離れて移動し、バルブベース12内の第2の経路18を開放する。流体は、第1の経路16と第2の経路18との間を流れ得る。シリンダー40内の流体圧力が開放されるとき、スプリング56の力が、ピストン42に作用し、ピストンおよびバルブ部材30を、バルブシート26に向かう方向に移動する。この時点で、上記調節器60上のロックナットアセンブリ66の位置が、バルブ10の閉鎖の量を制御する。詳細には、調節器60上のロックナットアセンブリ66の位置は、調節器60そしてそれ故バルブ部材30がバルブシート26に向かう方向にどの位遠く移動するのかを制御し、それ故、バルブ10の閉鎖の量を設定する。
【0014】
上記ロックナットアセンブリ66は、上記第1のロックナット68が、上記バルブ部材30がバルブシート26に係合する前に、キャップ50の端部壁52の外側部分53と係合しないように調節器60上に位置決めされ得る。この場合、ハルブ10は、シリンダー40への流体圧力が開放され、そして第2の経路18を通る流体流れがブロックされるとき、完全に閉鎖する。あるいは、上記ロックナットアセンブリ66は、上記第1のロックナット68が、上記バルブ部材30が上記バルブシート26に係合する前にキャップ50の端部壁52の外側部分53と係合するように調節器60上に、位置決めされ得る。この場合、この第1のロックナット68のキャップ50の端部壁52の外側部分53との係合は、調節器60、ピストン42、およびバルブ部材30の閉鎖方向のさらなる移動を防ぐ。結果として、バルブ10は、シリンダー40への流体圧力が開放され、そして第2の経路18を通る流体流れが可能であるとき、完全に閉鎖されない。この第1のロックナット68の位置は、第2の経路18を通る所定の、または選択可能な流れ速度を設定するために変動され得る。例えば、バルブ部材30とバルブシート26との間に残る開口が小さい場合、バルブ10を通る流体のトリクル流れ(細い流れ)が可能である。この開口のサイズは、ロックナットアセンブリ66を調節器60上の異なる位置に設定することにより変動され得る。この第1のロックナット68は、いくらの流体流れが可能であるかを設定するためのストップとして作用する。第2のロックナット70は、第1のロックナット68に対し、この第1のロックナットを回転させないようにするためにロックする。ねじ込み調節器およびナットが例示されているけれども、ねじでない実施形態がそれに代わって用いられ得る。
【0015】
図2は、本発明の第2の実施形態に従って構築されたバルブ10aを示す。このバルブ10aは、バルブ10の構造(図1)と類似している。バルブ10の対応する部分と同じまたは類似しているバルブ10aの部分は、付け加えた接尾辞「a」をもつ同じ参照番号が与えられる。
【0016】
このバルブ10aは、バルブベース12a、ハウジング24a、およびバルブ部材30aを含む。このバルブ10aはまた、シリンダー40a、およびバルブの長軸方向中央軸44aに沿ってハウジング24aに対するスライドする移動のためにこのシリンダー内に支持されたピストン42aを含む。このバルブ部材30aは、ピストン42aにねじにより固定される。キャップ50aが、上記バルブベース12aに対向してハウジング24aに固定される。このキャップ50aは、上記シリンダー40aの上端部を閉鎖する。このキャップ50aは、内部にねじをもつ中央開口54aを有する環状の端部壁を有する。
【0017】
バルブ10aは、スプリングシート80を含む。このスプリングシート80は、キャップ50aからは別個の部材として形成され、そしてこのキャップ50aに対して移動可能である。このスプリングシート80は、円形の中央開口82を含む、ほぼディスク形状の形態を有する。この中央開口82は、ビストン42aから離れる方向に面する環状の半径方向に伸びるショルダー84によって取り囲まれている。このスプリングシート80の外部周縁部分86は、ピストン42aの方に面するスプリング係合表面88を有する。このスプリングシート80の上記キャップ50aに対する位置は、調節器60aによって制御される。この調節器60aは、スプリングシート80内の中央開口82を通り、そしてキャップ50a中のねじのある中央開口54aを通って延びるロッド状部材である。この調節器60aの内側端部部分90は、ピストン42aから離れて間隔を置いて配置され、そしてそれに対して移動可能である。この調節器60aの内側端部部分90は、バルブチャンバー14aに面する、環状の半径方向に延びるショルダー92を含む。この調節器60a上のショルダー92は、スプリングシート80上のショルダー84と係合する。
【0018】
この調節器60aの外側端部部分は、外部にねじをもつ。この外側端部部分64aは、キャップ50aのねじのある中央開口54a中にねじ込まれ、そしてキャップ50aから軸方向外側に突出する。
【0019】
単一のロックナット68aが調節器60a上に配置される。このロックナット68aは、キャップ50の端部壁52aに隣接する位置で調節器60aの突出する外側端部部分64a上にねじ込まれる。このロックナット68aは、調節器60a上で、キャップ50aの端部壁52aの外側部分53aとの係合位置にねじ込まれる。この調節器60aは、キャップ50aにねじ込まれるので、ロックナット68aは、調節器を、バルブ10a中の位置にロックし、そしてこの調節器60aを回転または軸方向に移動させない。調節器60a上のショルダー90は、スプリングトート80上のショルダー84と係合するので、この調節器は、それによって、スプリングシート80の軸方向外側への移動を制御かつ軽減する。
【0020】
圧縮スプリング56aがハルブ10aのシリンダー40a中に配置される。このスプリング56aは、ピストン42aとスプリングシート80のスプリング係合表面88との間で作用する。このスプリング56aは、ピストン42aを、バルブチャンバー14aに向く方向、すなわち、図2で見られるような下方方向に付勢する。その結果、シリンダー40a内のピストン42aの位置、およびバルブチャンバー14a内のバルブ部材30aの位置は、スプリング56aの力と、シリンダー40a内の流体の力との間の相互作用によって制御される。
【0021】
このバルブ10aは、圧力下の流体をシリンダー40aに入れることにより開放される。この流体圧力は、上記ピストン端部面46aに作用し、ピストン42aを、スプリング56aの付勢に対して上方に移動する。その結果、このバルブ部材30aは、バルブシート26aを離れて移動し、バルブベース12a内の第2の経路18aを開放する。流体は、第1の経路16aと第2の経路18aとの間を流れ得る。シリンダー40a内の流体圧力が開放されるとき、スプリング56aの力が、ピストン42aに作用し、ピストン42aおよびバルブ部材30aを、バルブシート26aに向かう方向に移動しバルブ10aを閉鎖する。
【0022】
上記調節器60a上のロックナット68aの位置が、調節器60aおよびスプリングシート80のキャップ50aに対する位置を制御し、そしてそれによって、バルブ10aを開放するために必要なスプリング力の量を制御する。詳細には、調節器60a上のロックナット68aの位置は、バルブ10aが閉鎖位置にあるとき、スプリング56aがいくら圧縮されるのか(予備負荷される量)を制御する。このロックナット68aは、調節器60a上に、この調節器60aの内側端部部分90aがバルブ10a中のシリンダー40a内に比較的大きな量だけ突出するように位置決めされ得る。この調節器60a上のショルダー92は、それ故、スプリングシート80を、キャップ50aの端部壁52aから(軸方向内側に)比較的遠い位置に維持する。この場合、スプリング56aは、比較的大きな程度まで圧縮され、そして比較的より大きな力がバルブ10aを開放するために必要である。あるいは、このロックナット68aは、調節器60a上に、この調節器の内側端部90aが小量だけシリンダー40a中に突出するように位置決めされ得る。その結果、この調節器60a上のショルダー92は、スプリングシート80がキャップ50aの端部壁52aに(軸方向外側に)より近く位置決めされる位置をとることを可能にする。この場合、このスプリング56aは、より少ない程度まで圧縮され、そしてこのバルブ10aを開放するために必要な力の量は、比較的より少ない。このロックナット68aの位置を変動することにより、バルブ10aは、変動する負荷とともに用いられ得る。これは、バルブ10aを、圧力リリーフバルブ、噴気バルブ、水撃避雷器、または圧力調節器として供することを可能にする。
【0023】
図3〜7は、本発明の第3の実施形態に従って構築されたバルブ100を示す。このバルブ100(図3)は、バルブベース101を含む。このバルブベース101は、第1の経路104によって第1のポート106に連結される第1のバルブチャンバー102を規定する。このバルブベース101は、第2の経路110によって第2のポート112に連結される第2のバルブチャンバー108を規定する。このバルブベース101はまた、上記第1のバルブチャンバー102を第2のバルブチャンバー108との間に延び、かつそれらを流体連通する連結経路114を規定する。この連結経路114は、第1のバルブチャンバー102中への第1の出口開口116、および第2のバルブチャンバー108中への第2の出口開口118で終わる。第1のバルブチャンバー102は、この第1のバルブチャンバー中への第1の出口開口116の周りに延びる第1のバルブシート120を有する。上記第2のバルブチャンバー108は、上記第2のバルブチャンバー中への第2の出口開口118の周りに延びる第2のバルブシート122を有する。この第2のバルブシート122は、上記第1のバルブシート120とは反対の軸方向に面している。このバルブベース101は、連結経路114と第3のポート126(図4〜7)との間に延び、かつそれらを連結する第3(または共通)経路124を含む。この第3の経路124の内側末端は、図3で点線の円として示されている。
【0024】
バルブ100は、第1の経路104と連結経路114との間の流体連通を選択的に可能またはブロックする第1のバルブ部材130を含む。この第1のバルブ部材130は、上記第1のバルブシート120と係合可能であり、上記第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間の流体流れをブロックする先端部132を有する。このバルブ100は、上記第2の経路110と連結経路114との間の流体連通を選択的に可能またはブロックするための第2のバルブ部材134を含む。この第2のバルブ部材134は、上記第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間の流体流れをブロックするために上記第2のバルブシート118と係合可能な先端部136を有する。
【0025】
連結ステム140は、上記連結経路114を通って延び、そして上記第1および第2のバルブ部材130および134を、互いとの移動のために固定する。この2つのバルブシート120および122は、反対の方向に面し、軸142に沿った連結ステム140の往復運動が、他方のバルブシート122が閉鎖するとき、1つのバルブシート120を開放させ得、そしてまた逆もまた真である。
【0026】
バルブ100は、バルブベース101と連結されるハウジング148、およびこのハウジングと連結されるキャップ150を含む。このキャップ150は、スプリングシートを形成する環状の端部壁152を有する。この端部壁152は、内部にねじをもつ中央開口154を有する。このバルブ100はまた、シリンダー160、およびバルブの長軸方向中央軸142に沿ってハウジング148に対してスライドする移動のための、このシリンダー内に支持されるピストン162を含む。上記第1のバルブ部材130は、ピストン162に対してねじにより固定される。いくつかの実施形態では、上記第1および第2のバルブ部材130および134は、ねじによる連結によるような、一緒に連結される別個の片であり得る。その他の実施形態では、上記第1および第2のバルブ部材130および134は、ねじによる連結によるように、中央ステム部分に連結され得る。さらに、上記第1のバルブ部材130は、例えば、クリップ、結合、または相互ロック係合を形成することのようなその他のねじでない様式でピストンに連結され得る。ピストンへの連結の結果として、上記第1および第2のバルブ部材130および134、ならびに上記連結ステム140は、ピストン162との移動のためにピストン162に固定される。圧縮スプリング166は、バルブ100内に配置され、端部壁152によって形成されるスプリングシート152と、ピストン162との間で作用する。このスプリング166は、バルブチャンバー102および108に向かう方向、すなわち、図3をみるとき、下方方向にピストン162を付勢する。その結果、シリンダー160内のピストン162の位置は、ピストン162上で第1の方向に作用するスプリング166の力と、ピストン162上で反対の第2の方向に作用するシリンダー160の力との間の相互作用によって制御される。バルブ部材130および134はピストン162に固定されているので、バルブ部材の位置はまた、スプリング166の力と、シリンダー160内の流体の反対の力との間の相互作用により制御される。
【0027】
このバルブ100は調節器170を含む。この調節器170は、シリンダー160中に延び、そしてピストン162に接する内側端部部分172を有するロッド状部材である。この調節器170の外部のねじをもつ外側端部部分174は、キャップ150の中央開口154中にねじ込まれ、そしてキャップから突出する。ロックナット180は、キャップ150の端部壁152に隣接する位置で調節器170の突出する外側端部部分174上にねじ込まれる。このロックナット180は、調節器170上で、キャップ150の端部壁152との係合位置にねじ込まれる。このロックナット180は、それによって、調節器170が回転することを防ぎ、そしてまた、バルブ100中の調節器の軸方向位置を設定する。
【0028】
このバルブ100は、圧力下の流体をシリンダー160に入れることにより作動される。この流体圧力は、上記ピストン162に作用し、このピストンを、スプリング166の付勢に対して上方に移動する。シリンダー160内の流体圧力が開放されるとき、スプリング166の力が、ピストンに作用し、ピストン162を、バルブチャンバー102と108に向かう方向(図3で見れば、下方)に移動する。
【0029】
このバルブ100は、2つの可能な状態または操作の位置を有する。このバルブ100は、ピストン162が、スプリング166の影響の下、完全に下方位置にある第1の状態(図示せず)を有する。この位置は、シリンダー160への空気圧力が開放されるときに生じる。このバルブ100が、それ故、この第1の状態にあるとき、スプリング166の力は、第1のバルブ部材134を押し、第1のバルブシート120に係合させる。流体流れは、第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間、そしてそれ故、第1の経路104と第3の経路124との間でブロックされる。流体は、第1のポート106と、第2のポート112または第3のポート126との間を流れることはできない。同時に、ピストン162は、完全に下方位置にあるので、第2のバルブ部材134は、第2のバルブシート122から離れている。流体は、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124との間を流れ得る。第2のポート112と第3のポート126とは、それによって、流体連通して連結される。
【0030】
図4は、上記バルブが第1の状態にあるとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第2のポート112を通ってバルブから流れ出得る。
【0031】
このバルブ100は、スプリング166の影響がピストン162を完全に下方位置に移動しない第2の状態を有する。この第2の状態は、圧力下にある空気が、シリンダー160に提供され、スプリング166の力に打ち勝つとき生じる。ピストン162は、シリンダー160内を上方に移動する。この移動するピストン162は、第1のバルブ部材130を、図3に示されるように、第1のバルブシート120から離して引く。その結果、流体は、上記第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間、そしてそれ故、第1の経路104と第3の経路124との間を流れ得る。この第1のポート106と第3のポート126とは、それによって、流体連通して連結される。同時に、第2のバルブ部材134は、第2のバルブシート122に向かって引かれる。ピストン162が、第2のバルブ部材134を第2のバルブシート122と係合させるに十分上方に移動する場合、流体流れは、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124と第1の経路104との間でブロックされる。そのように配置され、第2のポート112は、それによって、第3のポート126および第1のポート106との流体連通からブロックされる。
【0032】
図5は、バルブがこの第2の状態にあり、かつピストン162が第2のバルブチャンバー108を閉鎖するに十分上方に移動するとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第1のポート106を通ってバルブから流れ出得る。
【0033】
第2のバルブ部材134が第2のバルブシート122に対してシールする、この第2の状態を達成するために、調節器170が、バルブ端部壁152から外側に設置される。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩め、そして調節器170をキャップ150に対して、キャップから外側に突出する調節器のより多く、そしてシリンダー160内に配置されるより少ない調節器を有するような方向に回転することによって達成される。このロックナット180は、次に、キャップ150の端部壁152上で再び締められる。バルブ100が上記のように作動されるとき、調節器170の内側末端部分172は、バルブチャンバー102および108から比較的遠く離れ、そしてそれ故、ピストン162の上方移動を制限しない。このような上方移動は、第2のバルブ部材134が第2のバルブシート122と係合するまで止まらない。
【0034】
その一方、この調節器170は、ピストン162の上方移動を制限しないように設置され得る。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩め、そして調節器をキャップ150に対して、キャップから外側に突出する調節器のより少なく、そしてシリンダー160内に配置されるより多い調節器を有するような方向に回転することによって達成される。次に、ロックナット180は、キャップ150の端部壁152上で再び締められる。バルブ100は、その後、空気圧力で作動されるとき、ピストン162は、それが、図3に示されるように、調節器170の内側端部部分172と係合するまでのみ、上方に移動する。このピストン162は、第2のバルブ部材134を第2のバルブシート122に係合させるに十分上方には移動しない。従って、流体流れは、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間でブロックされず、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124と第1の経路104との間でブロックされない。第2のポート112と第3のポート126と第1のポート106とは、それによって、流体連通して連結される。
【0035】
図6および図7は、バルブが第1の状態と第2の状態との間にあるとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。図6に示されるように、流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第1のポート106および第2のポート112の両方を通ってバルブから流れ出ることができる。このようにして、単一流体流れは、2つの別個の流れに分割され得る。あるいは、図7に示されるように、流体は、第1のポート106および第2のポート112の両方を通ってバルブ100へと流れ、そして第3の(共通)ポート126を通ってバルブから流れ出ることができる。このようにして、バルブ100は、2つの別個の流体が一緒に混合される混合バルブとして作用する。
【0036】
これらの流れパターンは、調節器170を、それが第1の状態にあるときと、それが第2の状態にあるときの位置の間に位置決めされることによって生成される。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩めること、および調節器170をキャップ150に対して回転することにより達成される。この調節器170が適正に位置決めされるとき、ロックナット180は締められ、そしてバルブ100は第3の状態にある。第1、第2および第3の状態を達成するために調節器170の位置を決定するため、指示器(図示せず)が提供され得る。例えば、上記調節器170は、3つの状態を、各状態について1つの色で示すためにカラーコードされ得る。さらに、この3つの状態は、相対的混合部分に分割され得る。例えば、この指示器は、第3の状態について3つの色を、従って合計5つの色を有し得る。第1の色は、約25/75の混合を示し、第2の色は約50/50の混合を示し、そして第3の色は約75/25の混合を示し得る。あるいは、この指示器は、さらなるセクションに分割され得る。この指示器はまた、例えば、番号、バンドまたは溝のような、相対的位置を示す、異なる手段を用い得る。
【0037】
図8は、本発明の第4の実施形態を示し、そして一般に210で参照されるアクチュエータを含む。図8に示されるアクチュエータ210は、通常は閉鎖されたアクチュエータであるが、当業者は、通常は開放されるアクチュエータもまた用いられ得ることを認識すべきである。このアクチュエータ210は、アクチュエータハウジング225、1つ以上のピストン230、スプリング240、入口ポート242および端部キャップ243を含む。スプリング240は、ピストン230に作用し、それらを下方位置に維持し、その結果、バルブダイアフラム32との係合(図1を参照のこと)は維持される。空気は、入口ポート242を通り、そして上部ピストン230aのステム245中の流れチャネル244を通って侵入する。空気は、上部作動容量248を充填し、そして上部ピストン230aの表面249に作用する。空気は、次いで、下部ピストン230bのステム252中の流れチャネル251を通って続く。空気は、下部作動容量254を充填し、そして下部ピストン230bの表面255に作用する。この上部作動容量248および下部作動容量254を充填し、そして表面249および255に作用する空気は、ピストン230をスプリング240の力に対して上方に移動させる。図8は、複数ピストンアクチュエータアセンブリを示しているけれども、当業者は、本発明が、単一ピストンアクチュエータとともに用いられ得ることを認識すべきである。静止ピストン260は、各作動ピストンの下側の空気圧力を維持するために用いられ、そしてストローク制限機構270がピストン(単数または複数)230aのポジティブストップとして作用する。図8では、このストローク制限機構270は、セットスクリュー271である。
【0038】
ステム245がこのセットスクリュー271に繰り返し接触するとき、このセットスクリューは緩み得る。従って、このセットスクリュー271を所定の位置に固定する機構が、緩みを防ぐために用いられ得る。図9は、第2のセットスクリュー272が第1のセットスクリュー271を所定の位置にロックするために用いられる1つの実施形態を示す。別の実施形態では、例えば、ロックタイト(locktite)のようなロック材料または接着剤が、セットスクリュー271を所定の位置にロックするために用いられる。別の実施形態では、このセットスクリュー271は、干渉適合により所定の位置にロックされる。これは、干渉適合を提供するねじのピッチを変更することによって達成され得る。当業者は、干渉貫通適合を提供する任意の従来手段がセットスクリューを所定の位置に固定するために採用され得ることを認識すべきである。
【0039】
図10では、ワンピース調節ポート280を用いてピストンストローク制限を提供する。このワンピース調節ポート280は、端部キャップ243に貫かれる。このワンピース調節ポート280は、上部ピストン230aのステム245を受容する逆穴284をもつほぼ円筒形のシャフト282からなる。この円筒形シャフト282は、ピストン230の隆起したステップ部分249と接触する端部部分247を含む。この接触は、ピストン230に対するポジティブストップを提供する。ピストン230がストップされる位置は、上記円筒形シャフト282の調節に依存して変動され得る。ピストン230のストロークがより小さく所望される場合、この円筒形シャフト282は、端部部分247がアクチュエータハウジング225中にさらに突出し、それによって、ピストンのより少ない軸方向移動でピストン230の隆起した部分249との接触を提供するように調節される。その他の実施形態では、ブリッジ285が入口ポート242と逆穴284との間に配置される。上記ステム245は、上記アクチュエータ210が開放位置にあるとき、このブリッジ285と接触する。これは、アクチュエータピストン230に対するポジティブストップを提供し、それによってピストンストロークを制限する。このブリッジ285は、単独、または上記円筒形シャフト282の端部部分247と接触する、隆起した部分249と組み合わせて用いられ得る。ワンピース調節ポート280と端部キャップ243との間の貫通係合は、ストローク高さを調節する手段を提供する。アクチュエータハウジング225と端部キャップ243との間の貫通係合は、このストローク高さを調節するさらなる手段を提供し得る。
【0040】
図11では、ツーピース調節ポート290が、ピストンストローク制限を提供するために用いられる。貫通ストローク制限キャップ295は、入口ポート242の対向する端部で端部キャップ243中に貫かれる。このストローク制限キャップ295は、上部ピストン230aのステム245を受容する逆穴297をもつほぼ円筒形のシャフト296からなる。ポジティブストップは、この円筒形シャフト296の端部部分247と、ピストン230の隆起した部分249との間、または上記逆穴297の端部298と、ステム245との間の接触により達成され得る。このストローク制限キャップ295と端部キャップ243との間の貫通係合は、ストローク高さを調節する手段を提供する。アクチュエータハウジング225と端部キャップ243との間の貫通係合は、このストローク高さを調節するさらなる手段を提供し得る。
【0041】
図12では、一体ストローク制限機構300をもつ端部キャップ243’が示される。この端部キャップ243’は、アクチュエータハウジング225上を貫き、そして次にロックナットまたはピン302によってその場に固定される。このストローク制限機構300は、ピストン230の隆起した部分249と接触するシャフト300の端部部分247から構成される。あるいは、または、この端部部分ストローク制限に加え、ブリッジが306に位置決めされ得、これは、入口ポート242を上記逆穴304から分離し得、そしてピストン230のステム243とともにポジティブストップを提供する。306に配置されるブリッジが用いられるとき、上部ピストン230aのステム243は逆穴304中に受容され、そしてこのブリッジと接触し、上部ピストン230aのためのポジティブストップを提供する。これら実施形態の各々では、端部キャップ243’とアクチュエータハウジング225との間の貫通係合が、ストローク高さを調節する手段を提供する。
【0042】
図8〜12に示される実施形態の各々では、ストローク制限機構270は、バルブを通る材料の流れを制御する手段を提供し得る。このストローク制限機構270は、ストローク高さを変更するように調節され得る。このようにして、バルブを通る材料の流れが制御され得る。例えば、ストローク高さが、バルブダイアフラムがバルブ経路を半分のみを開放するよう位置決めされ得ると、上記アクチュエータを用い、通常開放または通常閉鎖および半開放位置との間を制御し得る。さらに、上記ストローク高さが制限され得るので、近接度センサーを用いて上記アクチュエータピストン230の位置を決定し得る。先行技術アクチュエータの場合には、アクチュエータピストンのさらなる移動距離が、しばしば、ピストンを、大部分の従来の近接度センサーの範囲から外に持ち出す。本明細書に開示されるストローク制限機構は、ストローク高さを制限し、そしてそれによって、ピストンを、従来の近接度センサーの範囲内に残ることを可能にする。
【0043】
ストップ機構の調節により、アクチュエータのストロークは、所定の距離に設定され得る。例えば、しばしば、バルブダイアフラムのストロークより大きなストロークをもつアクチュエータが用いられる。このような場合、このアクチュエータピストンは、バルブを作動するために必要であるより大きな距離を移動する。この過剰移動は、ピストンおよびピストンシールを擦り減らし、そしてダイアフラムがより大きな距離を移動させられ、そしてそれがそのために設計されている場合ダイアフラムの歪みを引き起こし得る。本明細書に記載されるストローク制限機構を取り込むことにより、アクチュエータストロークは、バルブダイアフラムストロークと同じ距離に設定され得る。さらに、これらの調節は、バルブアセンブリの外側からなされ得るので、ストロークは、バルブアセンブリの分解なくして調節され得る。
【0044】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明している。本明細書を読みかつ理解する際に改変および変更は発明者以外の人により見出され得る。それらが、添付の請求項またはその等価物の範囲内に入る限り、すべてのそのような改変および変更を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】図1は、本明細書に記載される本発明の第1の実施形態を取り込むバルブの断面図である。
【図2】図2は、本明細書に記載される本発明の第2の実施形態を取り込むバルブの断面図である。
【図3】図3は、本明細書に記載される本発明を取り込む3方向バルブの断面図である。
【図4】図4は、第1の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図5】図5は、第2の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図6】図6は、単一流れを分割する第3の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図7】図7は、2つの流れを混合する第3の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図8】図8は、単一セットスクリューの調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図9】図9は、2セットスクリューを含む調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図10】図10は、ワンピースポート調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図11】図11は、ツーピースポート調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図12】図12は、調節末端キャップを固定するための側方ピンを含むアクチュエータの断面図である。
【技術分野】
【0001】
(関連出願への相互参照)
本出願は、2003年3月7日および2004年1月16日にそれぞれ出願された米国仮出願第60/452,772号および同第60/481,904号の利益を主張し、それらの全体の内容は、本明細書によって参考として援用される。
【背景技術】
【0002】
多くのダイアフラムバルブは、バルブが開放または閉鎖されるか否かを制御するために空気の作用を利用している。代表的なアクチュエータは、バルブダイアフラムに連結され、このダイアフラムをバルブシートに対して移動し、バルブを閉鎖する1つ以上のピストンを含む。バルブは、通常閉鎖または通常開放され得る。通常閉鎖されるバルブでは、スプリングが、ピストンそしてそれ故ダイアフラムを、バルブシートに対して付勢し、それの閉鎖を維持する。バルブを開放するために、空気圧がアクチュエータに供給され、そしてピストン面(単数または複数)に対し、ピストンがスプリング力に逆らって移動するように作用する。アクチュエータピストンが移動するとき、それは、ダイアフラムをバルブシートから脱係合し、それによってバルブを、流れるように開放する。先行技術のアクチュエータでは、ピストンには、このアクチュエータ、およびバルブが完全に開放していることを確実にするために、さらなる移動距離が提供される。バルブアセンブリを、バルブサイクル寿命を最大にすることについて評価するとき、このアクチュエータには共通の欠陥がある。従って、このバルブアセンブリのサイクル寿命を最大にするアクチュエータを提供することが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0003】
(発明の要旨)
本発明は、バルブまたはアクチュエータの移動を制限するための調節機構に関する。この調節機構は、ダイアフラムが動く軸方向距離を決定するために1つ以上のピストンと協働する。ピストン(単数または複数)およびダイアフラムが動く距離を制限することにより、アクチュエータのサイクル寿命が増加され、そしてこのバルブ内の流体の流れが調節され得る。例えば、トリクルバルブまたは混合バルブが形成され得る。さらに、このアクチュエータのストロークが、バルブダイアフラムのストロークに一致するよう設定され得、それによって、アクチュエータピストンまたはバルブダイアフラムの過剰移動を防ぐ。いくつかの実施形態では、バルブまたはアクチュエータの移動を制限するためのこの調節機構は、バルブアセンブリの外側から接近可能であり、それによって、調節のためにこのバルブアセンブリまたはその任意の部分を分解する必要性を避ける。
【0004】
本発明のこれらおよびその他の特徴および有利な点は、添付の図面と組み合わせて考慮し、以下の詳細な説明および請求項で明らかになる。
【0005】
本発明は、特定のパーツおよびパーツの配列において物理的形態をとり得、その好適な実施形態は、本明細書で詳細に説明され、そしてその一部を形成する添付の図面で例示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
(発明の説明)
本発明は、流体流れを制御するためのバルブに関し、そして異なる構造のバルブに適用可能である。さらに、本発明は、アクチュエータピストンのストローク制限により、アクチュエータのサイクル寿命を改善するための機構を提供する。このストローク制限機構は、上記アクチュエータピストンのために、ポジティブストップ、またはその他のストローク制限機構を提供し、それによって、ピストン過剰移動(over−travel)を最小にするかまたはなくし、そしてサイクル寿命を最大にする。このアクチュエータピストンストローク制限はまた、例えば、用いられる誘導近接度センサーのような近接度感知を可能にする。本発明のストローク制限局面は、このストロークを、バルブダイアフラムによって要求されるストロークのような、所定の距離に設定されることを可能にする。従って、より大きなストロークをもつアクチュエータが、アクチュエータピストンの過剰移動、またはバルブダイアフラムの変形なくして、より小さなダイアフラムをもつバルブとともに用いられ得る。本発明はまた、上記ストロークを、上記バルブが完全開放以外であるような所望の位置に制限することにより、バルブを通る材料の流れの正確かつ反復可能な制御を可能にする。
【0007】
図1は、本発明の第1の実施形態に従って構築されたバルブ10を示す。このバルブ10は、バルブ本体またはベース12を含む。このバルブベース12は、第1および第2の経路16および18によって、それぞれバルブ10の第1および第2のポート20および22に連結されているバルブチャンバー14を規定する。このベース12は、上記第2の通路18の内側端部に位置しているバルブシート26を有している。ハウジング24は、バルブチャンバー14に隣接するベース12に固定される。代表的には、流体は、上記第1の経路18を通り、そして上記第2の経路16を通って出てバルブ10に流れる。このバルブ10を通る流れ通路は、いくつかの適用で必要なとき、逆転され得る。さらに、当業者によって認知され得るように、このバルブ10は、その他の形態を有し得、そしてこのようなバルブは、本明細書で以下に記載される調節可能なストローク特徴を取り込み得る。従って、本発明は、ダイアフラムバルブに限定されない。
【0008】
バルブ部材30は、バルブチャンバー14内に配置される。このバルブ部材30は、例えば、その全体の開示が本明細書によって参考として援用される、米国特許第6,123,320号に示されるような可撓性のダイアフラムタイプであり得る。このバルブ部材30は、可撓性ダイアフラム32を含む。このダイアフラム32の外側周縁部分34は、バルブベース12とバルブハウジング24との間に捕捉されている。このバルブ部材30のステム部分36は、バルブシート26と係合可能である先端部38を有し、上記第2の経路18を開放および閉鎖する。
【0009】
このバルブ10は、上記ハウジング24によって部分的に規定されるシリンダー40を含む。ピストン42は、バルブ10の長軸方向中央軸44に沿い、ハウジング24に対してスライドする移動のためにシリンダー40内に支持されている。このピストン42は、上記バルブチャンバー14に向いて存在している端部面46を有する。このバルブ部材30の端部部分48は、ピストン42にねじによって固定されているが、その他の連結機構もまた用いられ得る。
【0010】
ハウジング24は、圧力下の空気、またはその他の流体がそれを通ってシリンダー40中に入れられる加圧ポート(示さず)を有する。従って、このシリンダー40は、図1に見られる上方方向にピストン42の端部面46上に力を奏するように加圧され得る。キャップ50は、バルブベース12に対向してハウジング24に固定される。このキャップ50は、シリンダー40の上端部を閉鎖する。このキャップ50は、スプリングシートを形成する環状の端部壁52を有する。この端部壁52は、上記キャップ50中に貫通穴として形成されている中央開口54を有している。
【0011】
圧縮スプリング56が、バルブ10内に配置され、そしてスプリングシート52とピストン42との間で作用する。このスプリング56は、ピストン42を、バルブチャンバー14に向かう方向、すなわち、図1で見るとき下方方向に付勢する。結果として、このピストン42のシリンダー40内の位置は、ピストン42上で第1の方向に作用するスプリング56の力と、ピストン42上で反対の第2の方向に作用するシリンダー内の流体の力との間の相互作用によって制御される。上記バルブ部材30はピストン42に固定されているので、バルブチャンバー14内のバルブ部材30の位置はまた、スプリング56の力と、シリンダー40内の流体の反対の力との間の相互作用により制御される。
【0012】
このバルブ10は調節器60を含む。この調節器60は、キャップ50内の中央開口54を通り自由に延びるロッド状部材である。この調節器60の内側端部部分62は、ピストン42にねじ込まれる。結果として、この調節器60は、スプリング56により、およびシリンダー40内の流体により付与される力の影響下、ピストン42との軸方向移動について固定される。この調節器60の外側末端部分64は、キャップ50の中央開口54を通って突出する。この外側端部部分64は、外部にねじをもつ。ロックナットアセンブリ66が調節器60上に配置されている。このロックナットアセンブリ66は、第1のロックナット68と第2のロックナット70とを含む。この第1のロックナット68は、調節器60の外側末端部分64上で、キャップ50の端部壁52と係合する位置にねじ込まれる。第2のロックナット70は、調節器60上で、第1のロックナット68と係合する位置にねじ込まれる。この係合は、第1のロックナット68を調節器60上の位置にロックする。
【0013】
このバルブ10は、圧力下の流体をシリンダー40に入れることにより作動される。この流体圧力は、上記ピストン端部面46に作用し、ピストン42を、スプリング56の付勢に対して上方に移動する。その結果、このバルブ部材30は、バルブシート26を離れて移動し、バルブベース12内の第2の経路18を開放する。流体は、第1の経路16と第2の経路18との間を流れ得る。シリンダー40内の流体圧力が開放されるとき、スプリング56の力が、ピストン42に作用し、ピストンおよびバルブ部材30を、バルブシート26に向かう方向に移動する。この時点で、上記調節器60上のロックナットアセンブリ66の位置が、バルブ10の閉鎖の量を制御する。詳細には、調節器60上のロックナットアセンブリ66の位置は、調節器60そしてそれ故バルブ部材30がバルブシート26に向かう方向にどの位遠く移動するのかを制御し、それ故、バルブ10の閉鎖の量を設定する。
【0014】
上記ロックナットアセンブリ66は、上記第1のロックナット68が、上記バルブ部材30がバルブシート26に係合する前に、キャップ50の端部壁52の外側部分53と係合しないように調節器60上に位置決めされ得る。この場合、ハルブ10は、シリンダー40への流体圧力が開放され、そして第2の経路18を通る流体流れがブロックされるとき、完全に閉鎖する。あるいは、上記ロックナットアセンブリ66は、上記第1のロックナット68が、上記バルブ部材30が上記バルブシート26に係合する前にキャップ50の端部壁52の外側部分53と係合するように調節器60上に、位置決めされ得る。この場合、この第1のロックナット68のキャップ50の端部壁52の外側部分53との係合は、調節器60、ピストン42、およびバルブ部材30の閉鎖方向のさらなる移動を防ぐ。結果として、バルブ10は、シリンダー40への流体圧力が開放され、そして第2の経路18を通る流体流れが可能であるとき、完全に閉鎖されない。この第1のロックナット68の位置は、第2の経路18を通る所定の、または選択可能な流れ速度を設定するために変動され得る。例えば、バルブ部材30とバルブシート26との間に残る開口が小さい場合、バルブ10を通る流体のトリクル流れ(細い流れ)が可能である。この開口のサイズは、ロックナットアセンブリ66を調節器60上の異なる位置に設定することにより変動され得る。この第1のロックナット68は、いくらの流体流れが可能であるかを設定するためのストップとして作用する。第2のロックナット70は、第1のロックナット68に対し、この第1のロックナットを回転させないようにするためにロックする。ねじ込み調節器およびナットが例示されているけれども、ねじでない実施形態がそれに代わって用いられ得る。
【0015】
図2は、本発明の第2の実施形態に従って構築されたバルブ10aを示す。このバルブ10aは、バルブ10の構造(図1)と類似している。バルブ10の対応する部分と同じまたは類似しているバルブ10aの部分は、付け加えた接尾辞「a」をもつ同じ参照番号が与えられる。
【0016】
このバルブ10aは、バルブベース12a、ハウジング24a、およびバルブ部材30aを含む。このバルブ10aはまた、シリンダー40a、およびバルブの長軸方向中央軸44aに沿ってハウジング24aに対するスライドする移動のためにこのシリンダー内に支持されたピストン42aを含む。このバルブ部材30aは、ピストン42aにねじにより固定される。キャップ50aが、上記バルブベース12aに対向してハウジング24aに固定される。このキャップ50aは、上記シリンダー40aの上端部を閉鎖する。このキャップ50aは、内部にねじをもつ中央開口54aを有する環状の端部壁を有する。
【0017】
バルブ10aは、スプリングシート80を含む。このスプリングシート80は、キャップ50aからは別個の部材として形成され、そしてこのキャップ50aに対して移動可能である。このスプリングシート80は、円形の中央開口82を含む、ほぼディスク形状の形態を有する。この中央開口82は、ビストン42aから離れる方向に面する環状の半径方向に伸びるショルダー84によって取り囲まれている。このスプリングシート80の外部周縁部分86は、ピストン42aの方に面するスプリング係合表面88を有する。このスプリングシート80の上記キャップ50aに対する位置は、調節器60aによって制御される。この調節器60aは、スプリングシート80内の中央開口82を通り、そしてキャップ50a中のねじのある中央開口54aを通って延びるロッド状部材である。この調節器60aの内側端部部分90は、ピストン42aから離れて間隔を置いて配置され、そしてそれに対して移動可能である。この調節器60aの内側端部部分90は、バルブチャンバー14aに面する、環状の半径方向に延びるショルダー92を含む。この調節器60a上のショルダー92は、スプリングシート80上のショルダー84と係合する。
【0018】
この調節器60aの外側端部部分は、外部にねじをもつ。この外側端部部分64aは、キャップ50aのねじのある中央開口54a中にねじ込まれ、そしてキャップ50aから軸方向外側に突出する。
【0019】
単一のロックナット68aが調節器60a上に配置される。このロックナット68aは、キャップ50の端部壁52aに隣接する位置で調節器60aの突出する外側端部部分64a上にねじ込まれる。このロックナット68aは、調節器60a上で、キャップ50aの端部壁52aの外側部分53aとの係合位置にねじ込まれる。この調節器60aは、キャップ50aにねじ込まれるので、ロックナット68aは、調節器を、バルブ10a中の位置にロックし、そしてこの調節器60aを回転または軸方向に移動させない。調節器60a上のショルダー90は、スプリングトート80上のショルダー84と係合するので、この調節器は、それによって、スプリングシート80の軸方向外側への移動を制御かつ軽減する。
【0020】
圧縮スプリング56aがハルブ10aのシリンダー40a中に配置される。このスプリング56aは、ピストン42aとスプリングシート80のスプリング係合表面88との間で作用する。このスプリング56aは、ピストン42aを、バルブチャンバー14aに向く方向、すなわち、図2で見られるような下方方向に付勢する。その結果、シリンダー40a内のピストン42aの位置、およびバルブチャンバー14a内のバルブ部材30aの位置は、スプリング56aの力と、シリンダー40a内の流体の力との間の相互作用によって制御される。
【0021】
このバルブ10aは、圧力下の流体をシリンダー40aに入れることにより開放される。この流体圧力は、上記ピストン端部面46aに作用し、ピストン42aを、スプリング56aの付勢に対して上方に移動する。その結果、このバルブ部材30aは、バルブシート26aを離れて移動し、バルブベース12a内の第2の経路18aを開放する。流体は、第1の経路16aと第2の経路18aとの間を流れ得る。シリンダー40a内の流体圧力が開放されるとき、スプリング56aの力が、ピストン42aに作用し、ピストン42aおよびバルブ部材30aを、バルブシート26aに向かう方向に移動しバルブ10aを閉鎖する。
【0022】
上記調節器60a上のロックナット68aの位置が、調節器60aおよびスプリングシート80のキャップ50aに対する位置を制御し、そしてそれによって、バルブ10aを開放するために必要なスプリング力の量を制御する。詳細には、調節器60a上のロックナット68aの位置は、バルブ10aが閉鎖位置にあるとき、スプリング56aがいくら圧縮されるのか(予備負荷される量)を制御する。このロックナット68aは、調節器60a上に、この調節器60aの内側端部部分90aがバルブ10a中のシリンダー40a内に比較的大きな量だけ突出するように位置決めされ得る。この調節器60a上のショルダー92は、それ故、スプリングシート80を、キャップ50aの端部壁52aから(軸方向内側に)比較的遠い位置に維持する。この場合、スプリング56aは、比較的大きな程度まで圧縮され、そして比較的より大きな力がバルブ10aを開放するために必要である。あるいは、このロックナット68aは、調節器60a上に、この調節器の内側端部90aが小量だけシリンダー40a中に突出するように位置決めされ得る。その結果、この調節器60a上のショルダー92は、スプリングシート80がキャップ50aの端部壁52aに(軸方向外側に)より近く位置決めされる位置をとることを可能にする。この場合、このスプリング56aは、より少ない程度まで圧縮され、そしてこのバルブ10aを開放するために必要な力の量は、比較的より少ない。このロックナット68aの位置を変動することにより、バルブ10aは、変動する負荷とともに用いられ得る。これは、バルブ10aを、圧力リリーフバルブ、噴気バルブ、水撃避雷器、または圧力調節器として供することを可能にする。
【0023】
図3〜7は、本発明の第3の実施形態に従って構築されたバルブ100を示す。このバルブ100(図3)は、バルブベース101を含む。このバルブベース101は、第1の経路104によって第1のポート106に連結される第1のバルブチャンバー102を規定する。このバルブベース101は、第2の経路110によって第2のポート112に連結される第2のバルブチャンバー108を規定する。このバルブベース101はまた、上記第1のバルブチャンバー102を第2のバルブチャンバー108との間に延び、かつそれらを流体連通する連結経路114を規定する。この連結経路114は、第1のバルブチャンバー102中への第1の出口開口116、および第2のバルブチャンバー108中への第2の出口開口118で終わる。第1のバルブチャンバー102は、この第1のバルブチャンバー中への第1の出口開口116の周りに延びる第1のバルブシート120を有する。上記第2のバルブチャンバー108は、上記第2のバルブチャンバー中への第2の出口開口118の周りに延びる第2のバルブシート122を有する。この第2のバルブシート122は、上記第1のバルブシート120とは反対の軸方向に面している。このバルブベース101は、連結経路114と第3のポート126(図4〜7)との間に延び、かつそれらを連結する第3(または共通)経路124を含む。この第3の経路124の内側末端は、図3で点線の円として示されている。
【0024】
バルブ100は、第1の経路104と連結経路114との間の流体連通を選択的に可能またはブロックする第1のバルブ部材130を含む。この第1のバルブ部材130は、上記第1のバルブシート120と係合可能であり、上記第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間の流体流れをブロックする先端部132を有する。このバルブ100は、上記第2の経路110と連結経路114との間の流体連通を選択的に可能またはブロックするための第2のバルブ部材134を含む。この第2のバルブ部材134は、上記第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間の流体流れをブロックするために上記第2のバルブシート118と係合可能な先端部136を有する。
【0025】
連結ステム140は、上記連結経路114を通って延び、そして上記第1および第2のバルブ部材130および134を、互いとの移動のために固定する。この2つのバルブシート120および122は、反対の方向に面し、軸142に沿った連結ステム140の往復運動が、他方のバルブシート122が閉鎖するとき、1つのバルブシート120を開放させ得、そしてまた逆もまた真である。
【0026】
バルブ100は、バルブベース101と連結されるハウジング148、およびこのハウジングと連結されるキャップ150を含む。このキャップ150は、スプリングシートを形成する環状の端部壁152を有する。この端部壁152は、内部にねじをもつ中央開口154を有する。このバルブ100はまた、シリンダー160、およびバルブの長軸方向中央軸142に沿ってハウジング148に対してスライドする移動のための、このシリンダー内に支持されるピストン162を含む。上記第1のバルブ部材130は、ピストン162に対してねじにより固定される。いくつかの実施形態では、上記第1および第2のバルブ部材130および134は、ねじによる連結によるような、一緒に連結される別個の片であり得る。その他の実施形態では、上記第1および第2のバルブ部材130および134は、ねじによる連結によるように、中央ステム部分に連結され得る。さらに、上記第1のバルブ部材130は、例えば、クリップ、結合、または相互ロック係合を形成することのようなその他のねじでない様式でピストンに連結され得る。ピストンへの連結の結果として、上記第1および第2のバルブ部材130および134、ならびに上記連結ステム140は、ピストン162との移動のためにピストン162に固定される。圧縮スプリング166は、バルブ100内に配置され、端部壁152によって形成されるスプリングシート152と、ピストン162との間で作用する。このスプリング166は、バルブチャンバー102および108に向かう方向、すなわち、図3をみるとき、下方方向にピストン162を付勢する。その結果、シリンダー160内のピストン162の位置は、ピストン162上で第1の方向に作用するスプリング166の力と、ピストン162上で反対の第2の方向に作用するシリンダー160の力との間の相互作用によって制御される。バルブ部材130および134はピストン162に固定されているので、バルブ部材の位置はまた、スプリング166の力と、シリンダー160内の流体の反対の力との間の相互作用により制御される。
【0027】
このバルブ100は調節器170を含む。この調節器170は、シリンダー160中に延び、そしてピストン162に接する内側端部部分172を有するロッド状部材である。この調節器170の外部のねじをもつ外側端部部分174は、キャップ150の中央開口154中にねじ込まれ、そしてキャップから突出する。ロックナット180は、キャップ150の端部壁152に隣接する位置で調節器170の突出する外側端部部分174上にねじ込まれる。このロックナット180は、調節器170上で、キャップ150の端部壁152との係合位置にねじ込まれる。このロックナット180は、それによって、調節器170が回転することを防ぎ、そしてまた、バルブ100中の調節器の軸方向位置を設定する。
【0028】
このバルブ100は、圧力下の流体をシリンダー160に入れることにより作動される。この流体圧力は、上記ピストン162に作用し、このピストンを、スプリング166の付勢に対して上方に移動する。シリンダー160内の流体圧力が開放されるとき、スプリング166の力が、ピストンに作用し、ピストン162を、バルブチャンバー102と108に向かう方向(図3で見れば、下方)に移動する。
【0029】
このバルブ100は、2つの可能な状態または操作の位置を有する。このバルブ100は、ピストン162が、スプリング166の影響の下、完全に下方位置にある第1の状態(図示せず)を有する。この位置は、シリンダー160への空気圧力が開放されるときに生じる。このバルブ100が、それ故、この第1の状態にあるとき、スプリング166の力は、第1のバルブ部材134を押し、第1のバルブシート120に係合させる。流体流れは、第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間、そしてそれ故、第1の経路104と第3の経路124との間でブロックされる。流体は、第1のポート106と、第2のポート112または第3のポート126との間を流れることはできない。同時に、ピストン162は、完全に下方位置にあるので、第2のバルブ部材134は、第2のバルブシート122から離れている。流体は、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124との間を流れ得る。第2のポート112と第3のポート126とは、それによって、流体連通して連結される。
【0030】
図4は、上記バルブが第1の状態にあるとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第2のポート112を通ってバルブから流れ出得る。
【0031】
このバルブ100は、スプリング166の影響がピストン162を完全に下方位置に移動しない第2の状態を有する。この第2の状態は、圧力下にある空気が、シリンダー160に提供され、スプリング166の力に打ち勝つとき生じる。ピストン162は、シリンダー160内を上方に移動する。この移動するピストン162は、第1のバルブ部材130を、図3に示されるように、第1のバルブシート120から離して引く。その結果、流体は、上記第1のバルブチャンバー102と連結経路114との間、そしてそれ故、第1の経路104と第3の経路124との間を流れ得る。この第1のポート106と第3のポート126とは、それによって、流体連通して連結される。同時に、第2のバルブ部材134は、第2のバルブシート122に向かって引かれる。ピストン162が、第2のバルブ部材134を第2のバルブシート122と係合させるに十分上方に移動する場合、流体流れは、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124と第1の経路104との間でブロックされる。そのように配置され、第2のポート112は、それによって、第3のポート126および第1のポート106との流体連通からブロックされる。
【0032】
図5は、バルブがこの第2の状態にあり、かつピストン162が第2のバルブチャンバー108を閉鎖するに十分上方に移動するとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第1のポート106を通ってバルブから流れ出得る。
【0033】
第2のバルブ部材134が第2のバルブシート122に対してシールする、この第2の状態を達成するために、調節器170が、バルブ端部壁152から外側に設置される。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩め、そして調節器170をキャップ150に対して、キャップから外側に突出する調節器のより多く、そしてシリンダー160内に配置されるより少ない調節器を有するような方向に回転することによって達成される。このロックナット180は、次に、キャップ150の端部壁152上で再び締められる。バルブ100が上記のように作動されるとき、調節器170の内側末端部分172は、バルブチャンバー102および108から比較的遠く離れ、そしてそれ故、ピストン162の上方移動を制限しない。このような上方移動は、第2のバルブ部材134が第2のバルブシート122と係合するまで止まらない。
【0034】
その一方、この調節器170は、ピストン162の上方移動を制限しないように設置され得る。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩め、そして調節器をキャップ150に対して、キャップから外側に突出する調節器のより少なく、そしてシリンダー160内に配置されるより多い調節器を有するような方向に回転することによって達成される。次に、ロックナット180は、キャップ150の端部壁152上で再び締められる。バルブ100は、その後、空気圧力で作動されるとき、ピストン162は、それが、図3に示されるように、調節器170の内側端部部分172と係合するまでのみ、上方に移動する。このピストン162は、第2のバルブ部材134を第2のバルブシート122に係合させるに十分上方には移動しない。従って、流体流れは、第2のバルブチャンバー108と連結経路114との間でブロックされず、そしてそれ故、第2の経路110と第3の経路124と第1の経路104との間でブロックされない。第2のポート112と第3のポート126と第1のポート106とは、それによって、流体連通して連結される。
【0035】
図6および図7は、バルブが第1の状態と第2の状態との間にあるとき、バルブ100を通る可能な流体流れパターンを示す。図6に示されるように、流体は、第3(共通)ポート126を通ってバルブ100中に流れ、そして第1のポート106および第2のポート112の両方を通ってバルブから流れ出ることができる。このようにして、単一流体流れは、2つの別個の流れに分割され得る。あるいは、図7に示されるように、流体は、第1のポート106および第2のポート112の両方を通ってバルブ100へと流れ、そして第3の(共通)ポート126を通ってバルブから流れ出ることができる。このようにして、バルブ100は、2つの別個の流体が一緒に混合される混合バルブとして作用する。
【0036】
これらの流れパターンは、調節器170を、それが第1の状態にあるときと、それが第2の状態にあるときの位置の間に位置決めされることによって生成される。調節器170のこのような設定は、ロックナット180を緩めること、および調節器170をキャップ150に対して回転することにより達成される。この調節器170が適正に位置決めされるとき、ロックナット180は締められ、そしてバルブ100は第3の状態にある。第1、第2および第3の状態を達成するために調節器170の位置を決定するため、指示器(図示せず)が提供され得る。例えば、上記調節器170は、3つの状態を、各状態について1つの色で示すためにカラーコードされ得る。さらに、この3つの状態は、相対的混合部分に分割され得る。例えば、この指示器は、第3の状態について3つの色を、従って合計5つの色を有し得る。第1の色は、約25/75の混合を示し、第2の色は約50/50の混合を示し、そして第3の色は約75/25の混合を示し得る。あるいは、この指示器は、さらなるセクションに分割され得る。この指示器はまた、例えば、番号、バンドまたは溝のような、相対的位置を示す、異なる手段を用い得る。
【0037】
図8は、本発明の第4の実施形態を示し、そして一般に210で参照されるアクチュエータを含む。図8に示されるアクチュエータ210は、通常は閉鎖されたアクチュエータであるが、当業者は、通常は開放されるアクチュエータもまた用いられ得ることを認識すべきである。このアクチュエータ210は、アクチュエータハウジング225、1つ以上のピストン230、スプリング240、入口ポート242および端部キャップ243を含む。スプリング240は、ピストン230に作用し、それらを下方位置に維持し、その結果、バルブダイアフラム32との係合(図1を参照のこと)は維持される。空気は、入口ポート242を通り、そして上部ピストン230aのステム245中の流れチャネル244を通って侵入する。空気は、上部作動容量248を充填し、そして上部ピストン230aの表面249に作用する。空気は、次いで、下部ピストン230bのステム252中の流れチャネル251を通って続く。空気は、下部作動容量254を充填し、そして下部ピストン230bの表面255に作用する。この上部作動容量248および下部作動容量254を充填し、そして表面249および255に作用する空気は、ピストン230をスプリング240の力に対して上方に移動させる。図8は、複数ピストンアクチュエータアセンブリを示しているけれども、当業者は、本発明が、単一ピストンアクチュエータとともに用いられ得ることを認識すべきである。静止ピストン260は、各作動ピストンの下側の空気圧力を維持するために用いられ、そしてストローク制限機構270がピストン(単数または複数)230aのポジティブストップとして作用する。図8では、このストローク制限機構270は、セットスクリュー271である。
【0038】
ステム245がこのセットスクリュー271に繰り返し接触するとき、このセットスクリューは緩み得る。従って、このセットスクリュー271を所定の位置に固定する機構が、緩みを防ぐために用いられ得る。図9は、第2のセットスクリュー272が第1のセットスクリュー271を所定の位置にロックするために用いられる1つの実施形態を示す。別の実施形態では、例えば、ロックタイト(locktite)のようなロック材料または接着剤が、セットスクリュー271を所定の位置にロックするために用いられる。別の実施形態では、このセットスクリュー271は、干渉適合により所定の位置にロックされる。これは、干渉適合を提供するねじのピッチを変更することによって達成され得る。当業者は、干渉貫通適合を提供する任意の従来手段がセットスクリューを所定の位置に固定するために採用され得ることを認識すべきである。
【0039】
図10では、ワンピース調節ポート280を用いてピストンストローク制限を提供する。このワンピース調節ポート280は、端部キャップ243に貫かれる。このワンピース調節ポート280は、上部ピストン230aのステム245を受容する逆穴284をもつほぼ円筒形のシャフト282からなる。この円筒形シャフト282は、ピストン230の隆起したステップ部分249と接触する端部部分247を含む。この接触は、ピストン230に対するポジティブストップを提供する。ピストン230がストップされる位置は、上記円筒形シャフト282の調節に依存して変動され得る。ピストン230のストロークがより小さく所望される場合、この円筒形シャフト282は、端部部分247がアクチュエータハウジング225中にさらに突出し、それによって、ピストンのより少ない軸方向移動でピストン230の隆起した部分249との接触を提供するように調節される。その他の実施形態では、ブリッジ285が入口ポート242と逆穴284との間に配置される。上記ステム245は、上記アクチュエータ210が開放位置にあるとき、このブリッジ285と接触する。これは、アクチュエータピストン230に対するポジティブストップを提供し、それによってピストンストロークを制限する。このブリッジ285は、単独、または上記円筒形シャフト282の端部部分247と接触する、隆起した部分249と組み合わせて用いられ得る。ワンピース調節ポート280と端部キャップ243との間の貫通係合は、ストローク高さを調節する手段を提供する。アクチュエータハウジング225と端部キャップ243との間の貫通係合は、このストローク高さを調節するさらなる手段を提供し得る。
【0040】
図11では、ツーピース調節ポート290が、ピストンストローク制限を提供するために用いられる。貫通ストローク制限キャップ295は、入口ポート242の対向する端部で端部キャップ243中に貫かれる。このストローク制限キャップ295は、上部ピストン230aのステム245を受容する逆穴297をもつほぼ円筒形のシャフト296からなる。ポジティブストップは、この円筒形シャフト296の端部部分247と、ピストン230の隆起した部分249との間、または上記逆穴297の端部298と、ステム245との間の接触により達成され得る。このストローク制限キャップ295と端部キャップ243との間の貫通係合は、ストローク高さを調節する手段を提供する。アクチュエータハウジング225と端部キャップ243との間の貫通係合は、このストローク高さを調節するさらなる手段を提供し得る。
【0041】
図12では、一体ストローク制限機構300をもつ端部キャップ243’が示される。この端部キャップ243’は、アクチュエータハウジング225上を貫き、そして次にロックナットまたはピン302によってその場に固定される。このストローク制限機構300は、ピストン230の隆起した部分249と接触するシャフト300の端部部分247から構成される。あるいは、または、この端部部分ストローク制限に加え、ブリッジが306に位置決めされ得、これは、入口ポート242を上記逆穴304から分離し得、そしてピストン230のステム243とともにポジティブストップを提供する。306に配置されるブリッジが用いられるとき、上部ピストン230aのステム243は逆穴304中に受容され、そしてこのブリッジと接触し、上部ピストン230aのためのポジティブストップを提供する。これら実施形態の各々では、端部キャップ243’とアクチュエータハウジング225との間の貫通係合が、ストローク高さを調節する手段を提供する。
【0042】
図8〜12に示される実施形態の各々では、ストローク制限機構270は、バルブを通る材料の流れを制御する手段を提供し得る。このストローク制限機構270は、ストローク高さを変更するように調節され得る。このようにして、バルブを通る材料の流れが制御され得る。例えば、ストローク高さが、バルブダイアフラムがバルブ経路を半分のみを開放するよう位置決めされ得ると、上記アクチュエータを用い、通常開放または通常閉鎖および半開放位置との間を制御し得る。さらに、上記ストローク高さが制限され得るので、近接度センサーを用いて上記アクチュエータピストン230の位置を決定し得る。先行技術アクチュエータの場合には、アクチュエータピストンのさらなる移動距離が、しばしば、ピストンを、大部分の従来の近接度センサーの範囲から外に持ち出す。本明細書に開示されるストローク制限機構は、ストローク高さを制限し、そしてそれによって、ピストンを、従来の近接度センサーの範囲内に残ることを可能にする。
【0043】
ストップ機構の調節により、アクチュエータのストロークは、所定の距離に設定され得る。例えば、しばしば、バルブダイアフラムのストロークより大きなストロークをもつアクチュエータが用いられる。このような場合、このアクチュエータピストンは、バルブを作動するために必要であるより大きな距離を移動する。この過剰移動は、ピストンおよびピストンシールを擦り減らし、そしてダイアフラムがより大きな距離を移動させられ、そしてそれがそのために設計されている場合ダイアフラムの歪みを引き起こし得る。本明細書に記載されるストローク制限機構を取り込むことにより、アクチュエータストロークは、バルブダイアフラムストロークと同じ距離に設定され得る。さらに、これらの調節は、バルブアセンブリの外側からなされ得るので、ストロークは、バルブアセンブリの分解なくして調節され得る。
【0044】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明している。本明細書を読みかつ理解する際に改変および変更は発明者以外の人により見出され得る。それらが、添付の請求項またはその等価物の範囲内に入る限り、すべてのそのような改変および変更を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】図1は、本明細書に記載される本発明の第1の実施形態を取り込むバルブの断面図である。
【図2】図2は、本明細書に記載される本発明の第2の実施形態を取り込むバルブの断面図である。
【図3】図3は、本明細書に記載される本発明を取り込む3方向バルブの断面図である。
【図4】図4は、第1の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図5】図5は、第2の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図6】図6は、単一流れを分割する第3の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図7】図7は、2つの流れを混合する第3の状態にある3方向バルブの流れ経路の図である。
【図8】図8は、単一セットスクリューの調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図9】図9は、2セットスクリューを含む調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図10】図10は、ワンピースポート調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図11】図11は、ツーピースポート調節停止機構を取り込むアクチュエータの断面図である。
【図12】図12は、調節末端キャップを固定するための側方ピンを含むアクチュエータの断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1のポートおよび第2のポート、およびそれらの間の流れ経路;
該ポートの1つの周りに形成されたバルブシート;
該バルブシートとシールする係合に選択的に移動、およびそれから離れるバルブ部材;
該バルブ部材に連結し、該バルブ部材を該バルブシートとシールする係合に移動し、およびそれから離すアクチュエータ;および
該アクチュエータと協働し、該アクチュエータおよび該バルブ部材の軸方向移動を決定する調節機構を備える、バルブ。
【請求項2】
前記調節機構が、前記アクチュエータとねじにより係合するロッド状部材である調節器を含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項3】
前記調節機構が、前記アクチュエータの上部分に位置するステムを含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項4】
前記調節機構が、前記アクチュエータの一部分と接触するシャフトを含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項5】
前記アクチュエータの前記一部分が、該アクチュエータの上表面の上に隆起している、請求項4に記載のバルブ。
【請求項6】
前記調節機構が、前記調節器上にねじにより係合している第1のロックナットを備える、請求項2に記載のバルブ。
【請求項7】
前記第1のロックナットが、前記調節器の第1の位置上に位置するとき、バルブハウジングの一部分と係合し、該バルブハウジングとの係合が、前記バルブ部材が前記バルブシートを係合すること防ぐ、請求項6に記載のバルブ。
【請求項8】
前記第1のロックナットと係合してその回転を防ぐ第2のロックナットをさらに備える、請求項7に記載のバルブ。
【請求項9】
前記調節機構が、バルブハウジングの一部分とねじにより係合する第1のセットのスクリューを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項10】
前記第1のセットのスクリューと係合しその回転を防ぐ、第2のセットのスクリューをさらに備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項11】
前記調節機構が、バルブハウジングの上部分にねじ込まれているワンピース調節ポートを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項12】
前記ワンピース調節ポートが、前記アクチュエータの一部分と係合するシャフトを備える、請求項11に記載のバルブ。
【請求項13】
前記ワンピース調節ポートが、前記アクチュエータと係合し、ピストンが軸方向に移動することを防ぐ、請求項12に記載のバルブ。
【請求項14】
前記調節機構が、バルブハウジングの上部分にねじ込まれているツーピース調節ポートを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項15】
バルブハウジング上にねじ込まれている端部キャップをさらに備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項16】
前記端部キャップが、前記アクチュエータおよびバルブ部材の軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされる、請求項15に記載のバルブ。
【請求項17】
前記調節機構が、前記バルブが閉鎖位置にあるとき、前記バルブ部材が前記バルブシートに対してシールすることを防ぐために位置決めされる、請求項1に記載のバルブ。
【請求項18】
各々が流体経路を有する3つの流体ポート;
該ポートの流体経路の各々が連結する連結流体経路;
2つのシール部材を含むバルブ要素であって、1つのシール部材が、該バルブ要素が第1の位置にあるとき、該連結流体経路の第1の端部に位置する第1のバルブシートに対してシールし、そして1つのシール部材が、該バルブ要素が第2の位置にあるとき、該連結流体経路の第2の端部に位置する第2のバルブシートに対してシールする、バルブ要素;
該バルブ要素に連結されるピストン;および
該バルブ要素の軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされる調節機構、を備える、バルブ。
【請求項19】
前記バルブ要素が第3の位置にあるとき、前記第1または第2のシール部材のいずれもがそれらのそれぞれのバルブシートに対してシールしない、請求項18に記載のバルブ。
【請求項20】
アクチュエータハウジング内に含まれる少なくとも1つのピストン;および
該少なくとも1つのピストンの軸方向移動を選択的に調節するために該少なくとも1つのピストンの少なくとも一部分と選択的に係合する調節機構を含む、バルブアクチュエータ。
【請求項21】
前記調節機構が、1つ以上のセットのスクリューを備える、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項22】
前記調節機構が、ワンピースポートである、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項23】
前記調節機構が、ツーピースポートである、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項24】
前記アクチュエータハウジングにねじによりマウントされる端部キャップをさらに備える、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項25】
前記端部キャップが、前記1つ以上のピストンの軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされ得る、請求項24に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項26】
前記端部キャップを、前記アクチュエータハウジング上の所定の位置にロックするナット部材をさらに備える、請求項24に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項27】
少なくとも2つのポートおよびそれらの間の流体経路;
該流体経路を通じる流れを決定するために該ポートの少なくとも1つと整列する部分を含むバルブ部材;
該バルブ部材を、軸方向に、該流体経路の該少なくとも1つに向かい、かつそれから離れて選択的に移動するために該バルブ部材と協働するピストン;および
該バルブ部材の該部分が該流体経路の該少なくとも1つに対してシールすることを防ぎ、それによって、該流体経路の該少なくとも1つを通る流れを防ぐための手段を備える、バルブ。
【請求項28】
少なくとも1つのポート;
該少なくとも1つのポートと整列し、それを通る流れを制御する部分を含むバルブ要素;
該バルブ要素を、軸方向に、該少なくとも1つのポートに向かって、かつそれから離れて選択的に移動するために該バルブ要素と協働するピストン;および
該バルブ要素を、該少なくとも1つのポートから離れて移動するために必要な力を調節するための手段を備える、バルブ。
【請求項29】
前記バルブ要素を、前記少なくとも1つのポートから離れて移動するために必要な力を調節するための手段が、スプリングおよびスプリング係合表面を備え、ここで、該スプリング係合表面の位置が、該スプリングの拡張を、圧縮または可能にするために軸方向に調節され得る、請求項28に記載のバルブ。
【請求項30】
バルブシートと係合し、かつ係合から離れて軸方向に移動するダイアフラム;
該ダイアフラムと連結するピストンであって、軸方向に総ピストン移動距離を移動可能なピストン;および
該総ピストン移動距離を調節するための手段を備える、バルブ。
【請求項31】
前記総ピストン移動距離が、前記ダイアフラムを前記バルブシートに対してシールするために必要な距離より少ない、請求項30に記載のバルブ。
【請求項32】
各々が流体経路を有する3つ以上の流体ポート;
該ポートの流体経路の各々が流れる、連結流体経路;
2つの係合部材を含むダイアフラム要素であって、第1の係合部材が該連結流体経路の第1の端部に位置する第1のバルブシートと係合し、および第2の係合部材が該連結流体経路の第2の端部に位置する第2のバルブシートと係合する、ダイアフラム要素;および
該ダイアフラム要素に連結し、かつ、該ダイアフラム部材を、該第1の係合部材が該第1のバルブシートと係合する第1の位置、該第2の係合部材が該第2のバルブシートと係合する第2の位置、または該第1の位置と第2の位置の間の第3の位置に選択的に配置するために軸方向に移動可能であるピストン、を備える、バルブ。
【請求項33】
バルブ部材に連結されるピストンであって、軸方向に、総ピストン移動距離を移動可能である、ピストン;および
該総ピストン移動距離を調節する手段、を備える、アクチュエータ。
【請求項34】
第1の距離に等しいストロークを有するアクチュエータ;
バルブ部材を含むバルブであって、該バルブ部材が該バルブを通る流れを制御するために少なくとも1つのポートと選択的に係合し、第2の距離に等しいストロークを有するバルブ;および
該アクチュエータのストロークを調節する手段、を備える、バルブアセンブリ。
【請求項35】
前記第1の距離が、前記第2の距離より大きい、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項36】
前記アクチュエータのストロークを調節する手段が、前記第1の距離を、前記第2の距離に実質的に等しくするために用いられる、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項37】
前記アクチュエータのストロークを調節する手段が、前記バルブアセンブリの外側部分から接近可能である、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項38】
アクチュエータ;
バルブ部材を含むバルブであって、該バルブ部材が該バルブを通る流れを制御するために少なくとも1つのポートと選択的に係合し、該アクチュエータと連結される、バルブ;および
該アクチュエータの軸方向変位を制御する調節機構であって、該バルブアセンブリの外側部分から接近可能である、調節機構を備える、バルブアセンブリ。
【請求項39】
3つ以上のポート;
該3つ以上のポート間の流れを選択的に制御するバルブ部材;および該3つ以上のポート間の相対的流れを制御する調節機構、を備える、バルブアセンブリ。
【請求項1】
第1のポートおよび第2のポート、およびそれらの間の流れ経路;
該ポートの1つの周りに形成されたバルブシート;
該バルブシートとシールする係合に選択的に移動、およびそれから離れるバルブ部材;
該バルブ部材に連結し、該バルブ部材を該バルブシートとシールする係合に移動し、およびそれから離すアクチュエータ;および
該アクチュエータと協働し、該アクチュエータおよび該バルブ部材の軸方向移動を決定する調節機構を備える、バルブ。
【請求項2】
前記調節機構が、前記アクチュエータとねじにより係合するロッド状部材である調節器を含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項3】
前記調節機構が、前記アクチュエータの上部分に位置するステムを含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項4】
前記調節機構が、前記アクチュエータの一部分と接触するシャフトを含む、請求項1に記載のバルブ。
【請求項5】
前記アクチュエータの前記一部分が、該アクチュエータの上表面の上に隆起している、請求項4に記載のバルブ。
【請求項6】
前記調節機構が、前記調節器上にねじにより係合している第1のロックナットを備える、請求項2に記載のバルブ。
【請求項7】
前記第1のロックナットが、前記調節器の第1の位置上に位置するとき、バルブハウジングの一部分と係合し、該バルブハウジングとの係合が、前記バルブ部材が前記バルブシートを係合すること防ぐ、請求項6に記載のバルブ。
【請求項8】
前記第1のロックナットと係合してその回転を防ぐ第2のロックナットをさらに備える、請求項7に記載のバルブ。
【請求項9】
前記調節機構が、バルブハウジングの一部分とねじにより係合する第1のセットのスクリューを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項10】
前記第1のセットのスクリューと係合しその回転を防ぐ、第2のセットのスクリューをさらに備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項11】
前記調節機構が、バルブハウジングの上部分にねじ込まれているワンピース調節ポートを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項12】
前記ワンピース調節ポートが、前記アクチュエータの一部分と係合するシャフトを備える、請求項11に記載のバルブ。
【請求項13】
前記ワンピース調節ポートが、前記アクチュエータと係合し、ピストンが軸方向に移動することを防ぐ、請求項12に記載のバルブ。
【請求項14】
前記調節機構が、バルブハウジングの上部分にねじ込まれているツーピース調節ポートを備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項15】
バルブハウジング上にねじ込まれている端部キャップをさらに備える、請求項1に記載のバルブ。
【請求項16】
前記端部キャップが、前記アクチュエータおよびバルブ部材の軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされる、請求項15に記載のバルブ。
【請求項17】
前記調節機構が、前記バルブが閉鎖位置にあるとき、前記バルブ部材が前記バルブシートに対してシールすることを防ぐために位置決めされる、請求項1に記載のバルブ。
【請求項18】
各々が流体経路を有する3つの流体ポート;
該ポートの流体経路の各々が連結する連結流体経路;
2つのシール部材を含むバルブ要素であって、1つのシール部材が、該バルブ要素が第1の位置にあるとき、該連結流体経路の第1の端部に位置する第1のバルブシートに対してシールし、そして1つのシール部材が、該バルブ要素が第2の位置にあるとき、該連結流体経路の第2の端部に位置する第2のバルブシートに対してシールする、バルブ要素;
該バルブ要素に連結されるピストン;および
該バルブ要素の軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされる調節機構、を備える、バルブ。
【請求項19】
前記バルブ要素が第3の位置にあるとき、前記第1または第2のシール部材のいずれもがそれらのそれぞれのバルブシートに対してシールしない、請求項18に記載のバルブ。
【請求項20】
アクチュエータハウジング内に含まれる少なくとも1つのピストン;および
該少なくとも1つのピストンの軸方向移動を選択的に調節するために該少なくとも1つのピストンの少なくとも一部分と選択的に係合する調節機構を含む、バルブアクチュエータ。
【請求項21】
前記調節機構が、1つ以上のセットのスクリューを備える、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項22】
前記調節機構が、ワンピースポートである、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項23】
前記調節機構が、ツーピースポートである、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項24】
前記アクチュエータハウジングにねじによりマウントされる端部キャップをさらに備える、請求項20に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項25】
前記端部キャップが、前記1つ以上のピストンの軸方向移動を決定するために選択的に位置決めされ得る、請求項24に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項26】
前記端部キャップを、前記アクチュエータハウジング上の所定の位置にロックするナット部材をさらに備える、請求項24に記載のバルブアクチュエータ。
【請求項27】
少なくとも2つのポートおよびそれらの間の流体経路;
該流体経路を通じる流れを決定するために該ポートの少なくとも1つと整列する部分を含むバルブ部材;
該バルブ部材を、軸方向に、該流体経路の該少なくとも1つに向かい、かつそれから離れて選択的に移動するために該バルブ部材と協働するピストン;および
該バルブ部材の該部分が該流体経路の該少なくとも1つに対してシールすることを防ぎ、それによって、該流体経路の該少なくとも1つを通る流れを防ぐための手段を備える、バルブ。
【請求項28】
少なくとも1つのポート;
該少なくとも1つのポートと整列し、それを通る流れを制御する部分を含むバルブ要素;
該バルブ要素を、軸方向に、該少なくとも1つのポートに向かって、かつそれから離れて選択的に移動するために該バルブ要素と協働するピストン;および
該バルブ要素を、該少なくとも1つのポートから離れて移動するために必要な力を調節するための手段を備える、バルブ。
【請求項29】
前記バルブ要素を、前記少なくとも1つのポートから離れて移動するために必要な力を調節するための手段が、スプリングおよびスプリング係合表面を備え、ここで、該スプリング係合表面の位置が、該スプリングの拡張を、圧縮または可能にするために軸方向に調節され得る、請求項28に記載のバルブ。
【請求項30】
バルブシートと係合し、かつ係合から離れて軸方向に移動するダイアフラム;
該ダイアフラムと連結するピストンであって、軸方向に総ピストン移動距離を移動可能なピストン;および
該総ピストン移動距離を調節するための手段を備える、バルブ。
【請求項31】
前記総ピストン移動距離が、前記ダイアフラムを前記バルブシートに対してシールするために必要な距離より少ない、請求項30に記載のバルブ。
【請求項32】
各々が流体経路を有する3つ以上の流体ポート;
該ポートの流体経路の各々が流れる、連結流体経路;
2つの係合部材を含むダイアフラム要素であって、第1の係合部材が該連結流体経路の第1の端部に位置する第1のバルブシートと係合し、および第2の係合部材が該連結流体経路の第2の端部に位置する第2のバルブシートと係合する、ダイアフラム要素;および
該ダイアフラム要素に連結し、かつ、該ダイアフラム部材を、該第1の係合部材が該第1のバルブシートと係合する第1の位置、該第2の係合部材が該第2のバルブシートと係合する第2の位置、または該第1の位置と第2の位置の間の第3の位置に選択的に配置するために軸方向に移動可能であるピストン、を備える、バルブ。
【請求項33】
バルブ部材に連結されるピストンであって、軸方向に、総ピストン移動距離を移動可能である、ピストン;および
該総ピストン移動距離を調節する手段、を備える、アクチュエータ。
【請求項34】
第1の距離に等しいストロークを有するアクチュエータ;
バルブ部材を含むバルブであって、該バルブ部材が該バルブを通る流れを制御するために少なくとも1つのポートと選択的に係合し、第2の距離に等しいストロークを有するバルブ;および
該アクチュエータのストロークを調節する手段、を備える、バルブアセンブリ。
【請求項35】
前記第1の距離が、前記第2の距離より大きい、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項36】
前記アクチュエータのストロークを調節する手段が、前記第1の距離を、前記第2の距離に実質的に等しくするために用いられる、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項37】
前記アクチュエータのストロークを調節する手段が、前記バルブアセンブリの外側部分から接近可能である、請求項34に記載のバルブアセンブリ。
【請求項38】
アクチュエータ;
バルブ部材を含むバルブであって、該バルブ部材が該バルブを通る流れを制御するために少なくとも1つのポートと選択的に係合し、該アクチュエータと連結される、バルブ;および
該アクチュエータの軸方向変位を制御する調節機構であって、該バルブアセンブリの外側部分から接近可能である、調節機構を備える、バルブアセンブリ。
【請求項39】
3つ以上のポート;
該3つ以上のポート間の流れを選択的に制御するバルブ部材;および該3つ以上のポート間の相対的流れを制御する調節機構、を備える、バルブアセンブリ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公表番号】特表2006−519971(P2006−519971A)
【公表日】平成18年8月31日(2006.8.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−509239(P2006−509239)
【出願日】平成16年3月8日(2004.3.8)
【国際出願番号】PCT/US2004/006990
【国際公開番号】WO2004/081428
【国際公開日】平成16年9月23日(2004.9.23)
【出願人】(505194402)スワゲロック カンパニー (20)
【公表日】平成18年8月31日(2006.8.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成16年3月8日(2004.3.8)
【国際出願番号】PCT/US2004/006990
【国際公開番号】WO2004/081428
【国際公開日】平成16年9月23日(2004.9.23)
【出願人】(505194402)スワゲロック カンパニー (20)
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