JP2004003649A - 流れ制御を備えた高圧ボールポペット制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】流れ制御を備えた高圧ボールポペット制御弁。
【解決手段】流体作動される装置を操作するための制御弁は、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間に流体連通し長手方向軸を画定する通路と、を含む。弁座が通路に配置され、上流の直径と下流の直径とを含み、下流の直径は上流の直径よりも小さい。ボールポペットは、弁座との座線接触位置に位置決めすることができる。弁座は、長手方向軸の中心線に対して弁座角度を有し、これは、中心線と座線接触位置でボールポペットに接する線とによって形成される角度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願は、２０００年３月１６日に出願された米国特許出願第０９／５２７，３９５号の一部継続出願である２０００年９月２７日に出願された米国特許出願第０９／６７１，８４１号の一部継続出願である。上記出願の開示は、参照してここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、主に、流体作動装置を操作するための流体制御弁に関し、特に、１つまたはそれ以上のボールポペットを使用する流体制御弁に関する。
【０００３】
【従来の技術】
流体制御弁は、プラスチックボトルまたは他のそのような容器をブロー成型する等の広く様々な高圧用途に使用されることが多い。これらの制御弁は一般に満足のいくように機能してきたが、高い流体圧力にさらされることによって生じる過剰磨耗のためライフスパンが短いことが多く、また、内部流体漏れを経験することもある。これらの内部流体漏れ、たとえば交錯漏れ（ｃｒｏｓｓｏｖｅｒ　ｌｅａｋｓ）は、流体作動装置を駆動するために、弁の入口ポートを開口し同時に弁の出口ポートを閉鎖する間に発生することがある。結果として、これらの要因は、先行技術のシステムの高い操作コストおよび高い維持コストに寄与している。
【０００４】
さらに、多くの商業的用途では、制御弁は複数の圧力を出力することができることが好ましい。たとえば、プラスチックボトルをブロー成型することに関して、プラスチック（または他の材料）を型キャビティ（単数または複数）に導入するために初期には比較的低い圧力を型に導入し、次いで型キャビティに適合するように材料を強制するかまたは膨張させるために比較的高い圧力を導入することが好ましいことが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、関連業界では、弁の有効寿命を最大限にし且つ関連操作および維持コストを最小限にするように、磨耗および内部流体漏れを最小限にすることができる高圧または複数圧力の流体制御弁を提供する必要性が存在する。さらに、関連業界では、複数の圧力を流体作動装置へ選択的に出力することができる流体制御弁を提供する必要性が存在する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の広い教示にしたがって、流体作動される装置を操作するための主要制御弁は、流体入口と、流体出口と、流体入口と流体出口との間に流体連通し長手方向軸を画定する通路と、を含む。弁座が通路に配置され、上流の直径と下流の直径とを含む。下流の直径は上流の直径よりも小さい。ボールポペットが、弁座との座線接触位置に位置決めされることができる。弁座は、長手方向軸の中心線に対する弁座角度を有し、これは、中心線と座線接触位置でボールポペットへ接する線とによって形成される角度よりも大きい。
【０００７】
好適な円錐台供給弁座の各側は、供給弁座の中心線に対する供給座角度を有し、これは、供給ボールポペットが閉鎖位置にあるときに供給弁座の中心線と上述の実質的な線接触における供給ボールポペットへ接する線とによって形成される角度よりも大きい。中心線の両側における弁座角度の夾角関係は、およそ９０度であることが好ましい。この結果として、供給弁座と球形供給ボールポペットとの間に環状空間が形成され、これは、供給ボールポペットが当初はその開口位置へ動くにつれ、且つ、高速高圧の作動流体が当初は、弁座のより小さな直径の端を通って供給ボールポペットを過ぎて下流に流れるにつれて、上述の実質的な線接触の上流に制限された供給流れ領域を画定する。これは、環状の制限された供給流れ領域を通って高速高圧の作動流体が当初流れることによって生じたいずれの音響流れ腐食（ｓｏｎｉｃ　ｆｌｏｗ　ｅｒｏｓｉｏｎ）が、このようにして、そのような環状の制限された供給流れ領域に隣接する供給弁座の上流表面へ実質的に即座に移されるため、非常に有利である。もっとも重大なことは、供給弁座のそのような上流表面は、供給ボールポペットによって封止的に接触されない領域であることである。したがって、音響的に損傷しやすい領域（ｓｏｎｉｃ　ｄａｍａｇｅ）をこのように即座に移すことによって、供給ボールポペットによって実質的に線接触される供給弁座のほぼ「刃先」のより小さな直径の下流端の音響腐食が実質的に最小限になる。供給弁と排出弁との両方を有する本発明にしたがった制御弁において、装填出口通路（と装填出口）と排出出口との間で排出流体に流体連通する排出通路に、類似配列が設けられることが好ましい。上述のように、この配列は、後述されるような圧力セレクタ流体制御弁に等しく適用可能である。
【０００８】
加えて、本発明は、供給および／または排出弁座のより大きな直径の上流端のすぐ上流に略円筒形のキャビティを含むことが好ましく、そのようなキャビティは、それぞれの弁座のより大きな直径の上流端よりも直径がより大きいことが好ましい。円筒形のポペットガイドまたはボールポペットガイドが、流体通路のこの直径が拡大されたキャビティに位置し、ボールポペットガイドはそれを通って軸方向に延在する中心ガイド内腔を有する。多数の円周方向に間隔をおいて離れて軸方向に延在するガイドピンが、ガイド内腔内に半径方向に内向きに突出し、ボールポペットはガイド内腔内に受け取られて、その開口位置と閉鎖位置との間でガイドフィンの半径方向に内向きの縁内に軸方向に動く。上述のキャビティの内径は、ボールポペットガイドおよびボールポペットがキャビティ内で幾分半径方向に浮動することができるために、ボールポペットガイドの外径よりもわずかに大きいことが好ましい。これによって、略球形のボールポペットは、それぞれの供給および／または排出弁座のより小さな直径の端との線接触を封止するために実質的に自動的に中心に戻ることができる。そのような円周方向に間隔をおいたガイドフィンによって、高圧作動流体がその間を流れることができ、ボールポペットガイドが、高速流体流れ内でがたつくかまたは他のやり方で半径方向に動くことができるならば結果として生じるであろうボールポペットおよび／または弁座上の磨耗を実質的に最小限にする。そのようなボールポペットガイドは、後述されるような圧力セレクタ流体制御弁にも使用することができる。
【０００９】
本発明は、排出ボールポペットアクチュエータを付勢し、したがって、供給ボールポペットアクチュエータを付勢する直前に、制御弁の排出側を閉鎖し、次いで供給側を開口し、装填通路およびポートへの供給流れを開始することによって、供給弁と排出弁との両方を有する高圧流体制御弁における交錯漏れも実質的になくす。
【００１０】
上述のボールポペット（主要流体制御弁またはセレクタ流体制御弁のいずれか）は、たとえばステンレス鋼等の金属材料から構成されることが好ましく、上述のボールポペットガイドは、たとえばナイロン等の合成材料から構成されることが好ましい。使用されている特定の作動流体（空気圧式または液体）、および、関与する特定の作動流体圧力に依存して、さらに、本発明の流体制御弁が使用される特定の用途に依存して、他の金属、合成または非合成の材料もボールポペットおよび／またはボールポペットガイドに使用することができることを、当業者はたやすく理解する。
【００１１】
本発明は、少なくとも２つの異なる作動流体圧力を、直接かまたは上記に検討されたような主要流体制御弁によって、流体作動される装置へ選択的に供給するための、圧力セレクタ流体制御弁も提供する。本発明による例示的なセレクタ流体制御弁は、比較的高圧の作動流体の源と流体連通する高圧入口と、比較的低圧の作動流体の源と流体連通する低圧入口と、流体作動される装置または主要流体制御弁入口と流体連通して相互接続された装填流体出口通路と、を有する。そのようなセレクタ流体制御弁は、高圧入口から装填流体出口通路へ高圧流体が選択的に流れることができるように高圧入口と装填流体出口通路との間に流体連通する通常閉鎖した高圧弁機構、および、低圧入口から装填流体出口通路へ低圧流体が選択的に流れることができるように低圧入口と装填流体出口通路との間に流体連通する通常開口した低圧弁機構をさらに含む。パイロットアクチュエータが設けられ、通常閉鎖した高圧弁機構を開口位置へ強制し、且つ、上記高圧流体が高圧入口から装填流体出口通路へ流れることを可能にするように選択的に操作可能である。装填流体出口通路内へ入ることができるこの高圧流体は、通常開口した低圧弁機構を閉鎖位置へ強制し、低圧入口と装填流体出口通路との間を流体が流れることを防止する。このようにして、パイロットアクチュエータが、高圧かまたは低圧かのいずれかの作動流体（たとえば空気圧式作動流体）を選択的に作動または付勢することを、流体作動される装置の入口で、または、上述のもの等のまたは事実上いずれの種類の主要流体制御弁の入口で、認めることができる。
【００１２】
上記に検討された高圧および低圧の弁機構の少なくとも一方または好ましくは両方が、装填流体出口通路に流体連通する弁流体通路に位置する略円錐台弁座を含むことができ、弁座はより小さな直径の下流端とより大きな直径の上流端とを有する。略球形のボールポペットは、供給弁座の上記より小さな直径の端との封止のための実質的なボールポペット線接触内に且つこれから、それぞれの閉鎖位置および開口位置の間を選択的に動くことができる。略球形のボールポペットは、弁座のより大きな直径の上流端よりも小さい弁座のより小さな直径の下流端との上記線接触で弦寸法を有することが好ましい。略円錐台弁座は、供給弁座の長手方向軸の中心線に対する座角度を有することが好ましく、これは、ボールポペットが閉鎖位置にあるときに弁座の中心線とボールポペット線接触で球形ボールポペットへ接する線とによって形成される角度よりも大きく、そのような座角度は、弁座の直径に沿って反対の部分の間で座角度全体がおよそ９０度であるように、およそ４５度であることが好ましい。弁座と球形のボールポペットとの間に形成された環状空間は、このようにして、球形のボールポペットが当初は上記線接触からその開口位置へ動くにつれ、且つ、作動流体が当初は上記弁座のより小さな直径の端を通ってボールポペットを過ぎて下流に流れるにつれて、球形のボールポペットと弁座のより小さな直径の下流端との間にボールポペット線接触の上流に制限された流れ領域を画定する。そのような配列によって、開口ボールポペットを過ぎる当初作動流体の流れによって生じたいずれの音響流れ腐食が、制限された供給流れ領域に隣接し且つ球形のボールポペットによって封止的に接触されない弁座の上流領域へ実質的に即座に移される。これによって、ボールポペットが閉鎖位置にあるときに封止的に係合される上記弁座のより小さな直径の下流端への音響損傷が実質的に最小限になる。これは、弁座の封止部分の磨耗を最小限にすることによって、制御弁の寿命を大幅に増大する。
【００１３】
流体弁通路の一方または両方が、弁座のより大きな直径の上流端のすぐ上流に略円筒形のキャビティを含むことができ、キャビティは、より大きな直径の上流端よりも直径が大きい。弁機構は上記流体通路のキャビティ内に位置する略円筒形のボールポペットガイドを含むことが好ましく、ボールポペットガイドは、それを通って軸方向に延在する中心ガイド内腔を有する。ボールポペットガイドは、多数の円周方向に間隔をおいて離れた軸方向に延在するガイドフィンを有し、これはガイド内腔内に半径方向に内向きに突出すのが好ましく、ボールポペットはガイド内腔内に受け取られ、その開口位置と閉鎖位置との間でガイドフィンの半径方向に内向きの縁内に軸方向に動く。キャビティの内径は、ボールポペットガイドがキャビティ内に半径方向に浮動することができ且つ上記円錐台弁座のより小さな直径の端との線接触を封止するために球形のボールポペットが実質的に自動的に中心に戻ることができるために、ボールポペットガイドの外径よりも大きい。
【００１４】
本発明による例示的なセレクタ流体制御弁は、代替的に、比較的に高圧の作動流体の源に流体連通する高圧入口と、比較的に低圧の作動流体の源に流体連通する低圧入口と、流体作動される装置または選択的に調整可能な制御ステムを有する主要流体制御弁入口に流体連通して相互接続された装填流体出口通路と、を含んでもよい。制御ステムは、低圧入口を通って作動流体の流れを限定するために、閉鎖位置、完全に開口した位置、および、その間の複数の中間位置を含む複数の位置へ、選択的に調整する。
【００１５】
本発明による主要流体制御弁または圧力セレクタ流体制御弁のいずれにおいて、円錐台弁座は代替的に、弁本体のものよりも固い材料製である交換可能な弁座ディスクに位置することができる。
【００１６】
本発明のさらなる目的、利点および特徴は、添付の図面と併せて、下記の説明および添付の特許請求の範囲から明らかになる。
【００１７】
本発明の適用のさらなる領域は、下記に提供された詳細な説明から明らかになる。詳細な説明および特定の実施例は、本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、例示目的のみであり、本発明の範囲を限定する意図はないことを理解すべきである。
【００１８】
本発明は、詳細な説明および添付の図面からより完全に理解される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
好適な実施形態（単／複）の下記の説明は、単に例示的な性質のものであり、本発明、その適用または使用を限定する意図はまったくない。
【００２０】
図１を参照すると、例示的な主要流体制御弁１０が、本体１２とパイロットキャップ１４とマニホールド１６とを有して示される。本体１２およびパイロットキャップ１４は、多数のボルト１８によってマニホールド１６に留められる。しかし、本体１２およびパイロットキャップ１４は、ねじ込みポートが代わりに設けられているならば、マニホールド１６を使用せずに、流体パイプによって一緒に連結されてもよいことを理解すべきである。
【００２１】
例示的な主要制御弁１０は、入口ポート２０と出口または装填ポート２２と排出ポート２４とを含む。作動流体供給通路２８は、入口ポート２０から出口ポート２２へ作動流体連通を提供し、これは、たとえばマニホールド１６によって、流体作動される装置に接続される。同様に、排出通路３０は、装填ポート２２と排出ポート２４との間に排出流体連通を提供する。
【００２２】
例示的な主要制御弁１０において、供給通路２８および排出通路３０はそれぞれ円錐台供給弁座３６および円錐台排出弁座４６を含む。円錐台供給弁座３６は、より小さな直径の端３８とより大きな直径の端４０と含む。同様に、円錐台排出弁座４６は、より小さな直径の端４８とより大きな直径の端５０とを含む。略球形の供給ボールポペット４２と類似の略球形の排出ボールポペット５２とが設けられて、それぞれの円錐台供給弁座３６および４６に対する開閉運動を行う。
【００２３】
供給ボールポペット４２は、供給パイロットアクチュエータ８０によって可動式に作動されることが好ましく、パイロットエア通路９７からパイロットエアを受け取り、通路９７が今度は、パイロットエア入口９６に流体連通して接続される。供給パイロットアクチュエータ８０が付勢されるときには、パイロットエアの力が供給ピストン８１に伝えられ、次に供給プッシュロッド８２に伝えられ、供給ボールポペット４２を供給弁座３６から離れるように促され、したがって制御弁１０の供給弁部分を開口する。供給パイロットアクチュエータ８０が付勢停止されるときには、ボールポペット４２は、入口流体圧力および戻りばね５８の影響下でその閉鎖位置に戻る。
【００２４】
同様に、排出ボールポペット５２は、排出パイロットアクチュエータ９０の付勢によって排出弁座４６に対してその閉鎖位置内に促される。これに関して、パイロットアクチュエータ９０は、パイロットエアの力を排出ピストン９１にかけるように作動し、次に、図面（図１）の排出プッシュロッド９８に、排出ボールポペット５２にかける。排出パイロットアクチュエータ９０の付勢停止時に、排出ボールポペット５２は、排出通路３０の高圧作動流体の影響下で開口位置に戻るように促される。
【００２５】
例示的な電気空気式供給パイロットアクチュエータ８０および電気空気式排出パイロットアクチュエータ９０以外のアクチュエータを代わりに使用することができることを、当業者はたやすく理解する。そのような作動装置は、たとえば、局所的または遠隔式の電気機械ソレノイド、機械運動伝達装置、または、当業者に公知の広く様々な他の作動装置を含むことができる。
【００２６】
主に図６および７を参照すると、図面に描かれた例示的な高圧流体制御弁１０は、供給弁座３６のより大きな直径の上流端４０のすぐ上流に略円筒形の供給キャビティ６０も含むことが好ましい。図４から６に例示されるように、略円筒形の供給ポペットガイド６２が、好適な直径に沿って拡大した円筒形の供給キャビティ６０内に上流に設けられる。供給ポペットガイド６２は、それを通って軸方向に延在する略円筒形の中心供給ガイド内腔６４を含み、多数の円周方向に間隔をおいて離れて軸方向に延在するガイドフィン６６が供給ガイド内腔６４内に半径方向に内向きに突出する。供給ボールポペット４２は、供給ガイド内腔６４内に受け取られて、供給弁座３６に対するその開口位置と閉鎖位置との間で供給ガイドフィン６６の半径方向に内向きの縁内に軸方向に動く。おそらく図６および７に最良に示されるように、供給キャビティ６０の内径は、供給ボールポペットガイド６２の外径よりもわずかに大きく、したがって、ポペットガイド６２およびボールポペット４２は供給キャビティ６０内で半径方向に浮動することができる。そのようであるため、略球形の供給ボールポペット４２は、供給弁座３６のより小さな直径の端３８との実質的な線接触４４を封止するために、自動的に中心に戻る。
【００２７】
加えて、供給ガイドフィン６６は、軸方向に下流に延在して、供給ポペットガイド６２の一方の端に供給ガイドフィン拡張部分６３を形成することが好ましい。ポペットガイド６２を供給キャビティ６０の反対の上流端へ向けて弾性的に促すために、Ｏリング等の弾性リング６１が拡張部分６３を囲繞する。この作用は、供給キャビティ６０の床と供給ボールポペットガイド６２の残りの部分との間で弾性リング６１を圧縮することから得られる。
【００２８】
図４から７に示されるように、上記配列が、円錐台排出弁座４６に対して実質的に典型的であることに注意すべきである。さらに説明されるように、より小さな直径の上流端４８は、略球形の排出ポペット５２に実質的に線接触して係合するように配列され、それらはすべて図１に示される。図４および５に示される供給ポペットガイド６２も実質的に排出ポペットガイド７２に典型的であり、これは直径に沿って拡大した略円筒形の排出キャビティ７０内に受け取られ、類似の中心排出ガイド内腔７４と類似排出ガイドフィン７６を有し、これらも図１、８および９に見ることができる。
【００２９】
特に図６および７を参照すると、例示的な制御弁１０の供給弁部分の拡大詳細図が示される。ボールポペット４２は、図６では閉鎖位置で示される。ボールポペット４２は、供給弁座３６のより小さな直径の端３８の縁との実質的な線接触４４に封止的に係合される。同様に、ボールポペット４２は、図７では部分的に開口して示され、したがってそのような実質的な線接触４４から動く。円錐台供給弁座３６は、ボールポペット４２が図６に示される実質的な線接触４４にあるときに、ボールポペット４２への（中心線５７に対して）接線５６の正接角度５９よりもわずかに大きい弁座角度３７（弁座３６の中心線５７に対して）を有することが好ましい。
【００３０】
この弁座配列は、結果として環状空間４３になり、供給線接触４４およびより小さな直径の端３８のちょうど上流に制限された供給流れ領域を形成する。供給ボールポペット４２が当初そのような線接触４４から図７に示される開口位置へ動くにつれ、作動流体が供給弁座３６のより小さな直径の端３８を通ってボールポペット４２を過ぎて下流に流れるにつれて、制限された流れ領域が形成される。結果として、高圧作動流体のそのような当初流れによって生じるいずれの音響流れ腐食損傷が、供給弁座３６の上流領域４５へ実質的に即座に移される。これは、そのような音響流れ腐食よって生じる磨耗または損傷を、ボールポペット４２に接触するのではなく環状空間４３に隣接する供給弁座３６の領域へ移すため、非常に有利である。したがって、供給弁座３６のより小さな直径の下流封止端３８への音響損傷は、最小限にされる。結果として、ボールポペット４２の弁座３６の実際の封止表面への損傷およびその磨耗も同様に実質的に最小限にされ、例示的な制御弁１０の機能寿命は対応して大きく伸ばされる。これに関して、本発明による制御弁１０を使用するシステムでは、停止時間および維持コストが減少する。
【００３１】
当業者にはたやすく認識されるように、図６および７に示されるような供給弁座３６に対するボールポペット４２の上述の機能は、排出ボールポペット５２および排出弁座４６の機能および関係に類似する。
【００３２】
主に図８および９を参照すると、図面に描かれた例示的な高圧流体制御弁１０は、排出弁座４６のより大きな直径の下流端５０のすぐ下流に略円筒形の排出キャビティ７０を含むことが好ましい。略円筒形の排出ポペットガイド７２（図５および６の供給ポペットガイド６２に類似する）が、好適な直径に沿って拡大した円筒形の排出キャビティ７０内に下流に設けられる。排出ポペットガイド７２は、それを通って軸方向に延在する略円筒形の中心排出ガイド内腔７４を含み、多数の円周方向に間隔をおいて離れて軸方向に延在する排出ガイドフィン７６が排出ガイド内腔７４内に半径方向に内向きに突出する。排出ボールポペット５２が排出ガイド内腔７４内に受け取られて、排出弁座４６に対するその開口位置と閉鎖位置との間で排出ガイドフィン７６の半径方向に内向きの縁内に軸方向に動く。排出キャビティ７０の内径は、排出ポペットガイド７２の外径よりもわずかに大きく、したがって、ポペットガイド７２および排出ボールポペット５２は排出キャビティ７０内で半径方向に浮動することができる。結果として、略球形の排出ボールポペット５２は、排出弁座４６のより小さな直径の端４８との実質的な線接触５４を封止するために、自動的に中心に戻る。
【００３３】
排出ガイドフィン７６は、軸方向に上流に延在して、排出ポペットガイド７２に排出ガイドフィン拡張部分７３を形成することが好ましい。ポペットガイド７２を排出キャビティ７０の反対の下流端へ向けて促すために、Ｏリング等の弾性リング７１が拡張部分７３を囲繞する。この作用は、排出キャビティ７０の床と排出ボールポペットガイド７２の残りの部分との間で弾性リング７１を圧縮することから得られる。
【００３４】
特に図８および９を参照すると、例示的な制御弁１０の排出弁部分の拡大詳細図が示される。排出ボールポペット５２は、図８では閉鎖位置に示され、ボールポペット５２は、排出弁座４６のより小さな直径の端４８との実質的な線接触５４に封止的に係合される。同様に、ボールポペット５２は、図９では、部分的に開口して示され、したがってそのような実質的な線接触５４から動く。円錐台排出弁座４６は、ボールポペット５２が図８に示される実質的な線接触５４にあるときに、排出ボールポペット５２への（中心線６７に対して）排出接線６５の排出正接角度６９よりもわずかに大きい排出弁座角度４７（弁座４６の排出中心線６７に対して）を有することが好ましい。
【００３５】
この弁座配列は、結果として環状空間５３になり、排出線接触５４およびより小さな直径の端４８のちょうど下流に制限された排出流れ領域を形成する。排出ボールポペット５２が当初そのような線接触５４から図９に示されるその当初開口位置へ動くにつれ、排出流体が排出弁座４６のより小さな直径端４８を通ってボールポペット５２を過ぎて下流に流れるにつれて、制限された流れ領域が形成される。結果として、高圧排出流体のそのような当初流れによって生じるいずれの音響流れ腐食損傷は、排出弁座４６に隣接する上流流れ領域へ実質的に即座に移される。これは、そのような音響流れ腐食よって生じる磨耗または損傷を、ボールポペット５２に接触するのではなく環状空間５３へ移すため、非常に有利である。したがって、排出弁座４６のより小さな直径の上流封止端４８への音響損傷は、最小限にされる。結果として、ボールポペット５２の弁座４６の実際の封止表面への損傷およびその磨耗も同様に実質的に最小限にされ、例示的な制御弁１０の機能寿命は対応して大きく伸ばされる。弁座４６は、ステンレス鋼等の剛性金属製であることが好ましいが、それに限定されない。これに関して、本発明による制御弁１０を使用するシステムでは、停止時間および維持コストが減少する。
【００３６】
主に図１を参照すると、供給パイロットアクチュエータ８０を付勢してボールポペット４２を開口する直前に排出パイロットアクチュエータ９０を付勢して排出ボールポペット５２を閉鎖することによって、図面に描かれた例示的な流体制御弁１０の交錯漏れは、実質的に最小限にされる。作動流体をそのような高圧状態に上げるために必要な機器およびエネルギのため、交錯漏れを最小限にすることが、そうでなければ高圧作動流体の過剰浪費または排出から生じる操作コストを大幅に下げる。そのような高圧作動流体は、空気圧式であっても油圧式であってもよいが、空気圧式であることが好ましく、３００ｐｓｉｇから９００ｐｓｉｇの範囲であることが多く、上述のブロー成型過程では一般におよそ６００ｐｓｉｇである。
【００３７】
最後に、ボールポペット４２および５２の一方または両方が、ステンレス鋼等の金属材料、または、所与の適用のために当業者によって有利と思われる他の金属材料または非金属材料から構成されることが好ましい。同様に、供給ポペットガイド６２および排出ポペットガイド７２の一方または両方は、ナイロン等の合成材料から構成されることが好ましいが、ステンレス鋼等の金属材料または当業者に公知の他の適切な材料から構成されてもよい。
【００３８】
図１０から１５は、単独で使用されることができ、または、図１から９に関連して上記に検討された主要流体制御弁とともに（供給側）使用されることができるセレクタ流体制御弁の様々な種類を例示する。図１０から１５に例示された弁の多くの構成要素は、図１から９に例示された弁の多くの構成要素と、同一であるかまたは、少なくとも機能において実質的に類似であるかのいずれであるため、図１０から１５のそのような構成要素は、図１から９の構成要素と同一の参照符号によって示されるが、それらは、２００、３００、または、４００が前に付けられる。
【００３９】
図１０から１３において、例示的なセレクタ流体制御弁２１０は、本体２１２とパイロットキャップ２１４とマニホールド２１６とを（図１１から１３に示されるように）含む。本体２１２およびパイロットキャップ２１４は、図１から９に関連して上述されたものに類似したやり方で、マニホールド２１６に留められる。しかし、本体２１２およびパイロットキャップ２１４は、ねじ込みポートが代わりに設けられているならば、マニホールド２１６を使用せずに、流体パイプによって一緒に連結されてもよいことを理解すべきである。
【００４０】
例示的なセレクタ流体制御弁２１０は、入口ポート２２０および２２１を含み、これは、作動流体の別個の源に流体連通する。入口ポート２２０は、比較的高い圧力の流体に連通するように構成され、一方、入口ポート２２１は、比較的低い圧力の流体に連通するように構成される。そのような比較的高い圧力はここでは「高圧」と称され、そのような比較的低い圧力は同様に「低圧」と称される。ここに記載される入口ポートおよび出口ポートは、代わりにねじ山が切られてもよいことを理解すべきである。
【００４１】
装填流体出口通路２２８は、セレクタ流体制御弁２１０の本体２１２を通って延在し、出口装填ポート２２２に流体連通する。セレクタ流体制御弁２１０は、単独で使用されることができ、または、図１から９の主要流体制御弁１０等の主要流体制御弁と組み合わせて使用されることができる。そのような適用において、セレクタ流体制御弁２１０は、流体パイプによって、または図１１のマニホールド２１６によってのいずれかで、主要流体制御弁１０の入口ポート２０に流体連通して相互接続されるその装填出口ポート２２２を有することができる。
【００４２】
セレクタ流体制御弁２１０は、高圧入口ポート２２０と装填流体出口通路２２８との間に流体連通した通常閉鎖した高圧弁機構も含む。同様に、通常開口した低圧弁機構が、低圧入口ポート２２１と装填流体出口通路２２８との間に流体連通する。例示的なセレクタ流体制御弁２１０において、高圧弁機構は円錐台弁座２３６を含み、これは今度は、より小さな直径の端２３８とより大きな直径の端２４０と含む。ボールポペット２４２は、形状および構成が略球形であることが好ましく、図１から９の供給の弁座３６およびボールポペット４２に関連して先により詳細に説明されたやり方で、実質的な線接触係合で弁座２３６に係合する。同様に、低圧弁機構は、より小さな直径の端２４８とより大きな直径の端２５０とを有する弁座２４６を含み、低圧ボールポペット２５２は、上記に検討されたものと同一種類の線接触で、より小さな直径の端２４８に係合する。
【００４３】
高圧ボールポペット２４２は、図１から９のボールポペットガイド６２に類似した高圧ボールポペットガイド２６２内に受け取られる。類似のやり方で、低圧ボールポペット２５２は、低圧ボールポペットガイド２７２内に受け取られる。ガイド２６２および２７２は、図１から９のガイド６２および７２に関連して、半径方向に浮動しボールポペットが自動的に中心に戻る能力を維持する。しかし、対照的に、フィン２６６および２７６は、上記に検討されたガイド６２および７２からのフィン６６および７６のように、必ずしもそれぞれのガイド２６２および２７２を超えて軸方向に延在する必要はない。そのような配列において、図１から９のＯリング６１および７１の代わりに、弾性的な波状の座金またはばね波座金２６１および２７１が設けられて、それぞれのガイド２６２および２７２を、それぞれのガイド内腔２６４および２７４内のそれぞれの適切な位置へ向けて弾性的に偏倚する。しかし、実質的にすべての他の点で、ボールポペットガイド２６２および２７２は、上記に検討された対応するガイド６２および７２と実質的に同一に機能する。
【００４４】
好適なセレクタ流体制御弁２１０において、高圧ボールポペット２４２は、ボールポペットパーチ２７５によってボールポペット２４２に作用する戻りばね２５８によって、その通常閉鎖した位置へ向けて弾性的に偏倚される。パイロットアクチュエータ２８０が、高圧ボールポペット２４２に接続して設けられ、ボールポペット２４２をそのそれぞれの弁座２３６からその開口位置内へ強制するように選択的に作動可能であり、パイロットアクチュエータ２８０は高圧作動ピストンアセンブリ２８１およびプッシュロッド２８２を通って作用する。
【００４５】
低圧弁機構において、ボールポペット２５２は、ボールポペット２５２に且つ低力保持ばね２５１の偏倚力に対して作用する低圧入口２２１からの低圧作動流体の影響下で、通常開口位置にある。低圧ボールポペット２５２は、図１０ａに例示されるように、それを通って延在する略Ｕ字型開口２７８を有する保持プラグ２４９によって適所に保持される。低圧ボールポペット２５２の開口移動は、保持プラグ２４９と固定的に相互接続され保持プラグ通路２７８内に延在する停止ロッドまたはピン２７７に接触することによって限定される。
【００４６】
操作において、セレクタ流体制御弁２１０を使用して、２つの異なる作動流体の一方（好ましくは空気圧式作動流体）を、セレクタ流体制御弁２１０の出口装填ポート２２２によって、流体作動される装置かまたは主要制御弁（上記に検討された主要流体制御弁１０等）の入口かのいずれかに、選択的に供給する。当初は、比較的低圧の作動流体の源が低圧入口ポート２２１に供給され、通常開口したボールポペット２５２によって、装填流体出口通路２２８および出口装填ポート２２２へ通る。そのような比較的低圧の作動流体は、十分な力を低圧ボールポペット２５２にかけ、これを、流体が回路を流れている限り、低力保持ばね２５１の偏倚力に対して、その開口位置内に維持する。このようにして、この状態で、図１０に例示されるように、高圧入口ポート２２０に供給される比較的高圧の作動流体が、通常閉鎖した高圧ボールポペット２４２によって、装填流体出口通路２２８内の比較的低圧の作動流体から隔離される。通常閉鎖した高圧ボールポペットは、戻りばね２５８の影響下でそれぞれの弁座２３６に対して強制される。この状態で、そのような比較的低圧の作動流体が出口装填ポート２２２に供給される。
【００４７】
しかし、比較的高圧の作動流体を装填流体出口通路２２８へ且つ出口装填ポート２２２へ入れるのが望ましいときには、パイロットアクチュエータ２８０が選択的に付勢される。パイロットアクチュエータ２８０は、たとえば、空気圧式に操作されてもよく、電気式に操作されてもよく、または、機械式に操作されてもよいことに注意すべきである。
【００４８】
パイロットアクチュエータ２８０を付勢することによって、ピストンアセンブリ２８１およびプッシュロッド２８２は高圧ボールポペット２４２を、戻りばね２５８の偏倚力および入口２２０の高圧流体に対して開口位置へ強制する。このように高圧ボールポペット２４２を開口することによって、比較的高圧の作動流体が高圧入口ポート２２０から装填流体出口通路２２８内へ流れ込むことができる。今や装填流体出口通路２２８内に入った高圧作動流体は、（低力保持ばね２５１とともに）通常開口したボールポペット２５２を弁座２４６と封止係合するその閉鎖位置に促すように作用する。このようにして、この状態で、低圧入口ポート２２１からの比較的低圧の作動流体が、装填流体出口通路２２８、保持プラグ通路２７８および出口装填ポート２２２内の比較的高圧の作動流体から隔離される。上述のように、これによって、比較的低圧の作動流体かまたは比較的高圧の作動流体かのいずれかを、出口装填ポート２２２から、流体作動される装置または図１から９に例示された主要流体制御弁１０等の主要弁の入口２０へ選択的に供給するのが可能になる。この後者の配列は、図１１から１３に例示され、セレクタ流体制御弁２１０および主要制御弁１０がマニホールド２１６に一緒に装着される。再度、マニホールド２１６は、代わりに、代替ねじ込みポートが設けられるのであれば、別個の流体パイプと交換されてもよい。
【００４９】
図１４には、３つ以上の異なる作動流体圧力を、直接かまたは上記に検討され図１から９に示されたような主要流体制御弁１０等の主要流体制御弁を通して、流体作動される装置へ供給するために適合されたような制御弁に、本発明が等しく適用可能であることを例示する目的のために、本発明によるセレクタ流体制御弁の代替実施形態が描かれる。図１４のセレクタ流体制御弁４１０は、図１０の流体セレクタ制御弁２１０の構成要素と同一であるかまたは機能的に実質的に類似する多数の構成要素を有する。しかし、図１４では、そのような対応する構成要素は、４００が前に付けられた参照符号によって示され、互いに同一である構成要素の場合には、ａまたはｂが後に付けられた参照符号によって示される。
【００５０】
セレクタ流体制御弁４１０の本体４１２は、２つの上記に検討された高圧入口４２０ａおよび４２０ｂを含み、２つの上記に検討されたパイロットアクチュエータ４８０ａおよび４８０ｂを備え、その各々は、それぞれのボールポペット４４２ａおよび４４２ｂをそれぞれの開口位置内へ促すように、別個に且つ選択的に操作可能である。しかし、事実上、他のすべての点で、セレクタ流体制御弁４１０は、上記に検討されたセレクタ流体制御弁２１０と実質的に同一のやり方で作動する。
【００５１】
セレクタ流体制御弁４１０とセレクタ流体制御弁２１０との間の操作の差は、３つの異なる圧力または作動流体を、装填出口ポート４２２によって、直接かまたは上述の主要流体制御弁によって、流体作動される装置へ選択的に供給するのを可能にするために、パイロットアクチュエータ４８０ａおよび４８０ｂを、別個に且つ選択的に作動するかまたは付勢することができ、または、作動停止するかまたは付勢停止することができることである。図１４は単に本発明の例示的な多圧力適用を例示するのみであり、本発明のセレクタ流体制御弁によっていずれの数の異なる圧力を適用することができることは当業者にはたやすく理解されることに注意すべきである。
【００５２】
図１５には、本発明のさらに別の代替配列が描かれ、弾性のあるばね波座金３６１が、図１０に描かれたものよりも、ボールポペットガイドに対して反対位置へ動く。この配列において、交換可能な弁座ディスク３８８は、その中に弁座３３６を含み、ボールポペットガイド３６２とガイド内腔３６４の下流端との間に閉じ込められる。弁座ディスク３８８は、Ｏリング３８４によって封止的に係合される面取りされた縁３８６を含み、弁本体のものよりも固い材料から構成されることが好ましい。そのような配列のため、図１０の本体２１２の弁座２３６を処分するかまたは再機械加工する必要なく、単に弁座ディスク３８８を交換することによって磨耗した弁座３３６を便利に交換することができる。このようにして、１つのセレクタ流体制御弁を部分的に解体して、別のセレクタ流体制御弁を使用している間に、弁座ディスク３８８をそのように交換することによって修理することができる。そのように修理されたセレクタ流体制御弁は、次いで、現在使用されている磨耗したセレクタ流体制御弁を即座に交換するために、使用を維持することができる。あるいは類似の交換可能な弁座ディスクを、図１から１５に示される弁機構または配列のいずれかとともに使用することができることに注意すべきである。
【００５３】
最後に、好適な空気圧式高圧作動流体（単数または複数）は、事実上、低圧作動流体を超えるいずれの圧力であってもよく、たとえば、３００ｐｓｉｇから９００ｐｓｉｇの範囲の圧力であり、１つの適用では、およそ６００ｐｓｉｇの高圧作動流体を必要とする。同様に、低圧作動流体は、事実上、高圧作動流体より低いいずれの圧力であってもよく、たとえば、１０ｐｓｉｇから３００ｐｓｉｇの範囲の圧力であり、少なくとも１つの適用では、およそ１００ｐｓｉｇの低圧作動流体を必要とする。さらに、上述のように、本発明の主要流体制御弁およびセレクタ制御弁は、様々な液体または空気圧式流体制御または作動システムにおいて幅広い適用を有する。そのような適用の１つの例は、プラスチックボトルまたは他の容器のブロー成型用の空気圧式システムであり、これは、プラスチック材料を型キャビティ内に促すために第１の比較的低い圧力を必要とし、次いで、プラスチック材料を型の内側輪郭に対して強制することによってブロー成型過程を完了するために比較的高い圧力の作動流体を必要とする。しかし、これは、本発明の多くの適用の１例に過ぎないことを当業者はたやすく理解する。
【００５４】
図１６に移ると、本発明によるセレクタ流体制御弁の代替実施形態が示される。図１６のセレクタ流体制御弁６１０は、図１０の流体セレクタ制御弁２１０の構成要素と同一であるかまたは機能的に実質的に類似する多数の構成要素を有する。しかし、図１６では、そのような対応する構成要素は、互いに同一である構成要素の場合には、５００が前に付けられた参照符号によって示される。さらに、調整ステム６０２を組み込むセレクタ弁６１０に対応する構成要素は、６００が前に付けられた参照符号によって示される。
【００５５】
セレクタ流体制御弁５１０の本体５１２は、上記に検討された高圧入口５２０を含み、上記に検討されたパイロットアクチュエータ５８０を備え、ボールポペット５４２をそれぞれの開口位置内へ促すように選択的に操作可能である。波ばね５６１および５７１が、ボールポペット５４２および５５２の両側に再配置されていることに注意されたい。加えて、下記に詳細に説明されるように、通常開口したボールポペット５５２が流体制御調整ステム６０２に協働する。しかし、事実上、他のすべての点で、セレクタ流体制御弁６１０は、上述のセレクタ流体制御弁２１０と実質的に同一のやり方で作動する。
【００５６】
続けて図１６を参照すると、流体制御調整ステム６０２は、流れ制御ノブ６０６の回転時に、内腔６０４を通して選択的に線状に作動される。これに関して、調整ステム６０２の線状移動は、カラー６１１によって表面６０８と６１２との間に制限される。調整ステム６０２の補完的なねじ山６１８と協働するために、ねじ山６２４がプラグ６１６に組み込まれる。締結具６２６がプラグ６１６をパイロットキャップ６１４にねじ込み可能に留める。薄ナット６４０および座金６４２が、制御ノブ６０６とパイロットキャップ６１４との間に位置決めされる。薄ナット６４０はねじ山６２２に係合して、ステム６０２をパイロットキャップ６１４に係止する。ピンまたは係合部分６３０は、調整ステム６０２の遠位端から延在して、ボールポペット５５２に係合し、その許容可能な変位を限定する。戻りばね６３２がピン６３０のまわりに組み込まれる。
【００５７】
次に調整ステム６０２の操作を詳細に説明する。ボールポペット５５２のまわりに可能な流量は、ボールポペット５５２の弁座５４６からの変位によって決定される。これに関して、ボールポペット５５２が弁座５４６から離れて動くにつれて、流量が増加する。ボールポペット５５２の弁座５４６からの許容可能な変位は、調整ステム６０２から延在するピン６３０の場所によって制御される。さらに説明されるように、低圧入口ポート５２１を通る流体流れは、ボールポペット５５２を弁座５４６から離れてピン６３０に接触するように促す。このようにして、調整ステム６０２は、ボールポペット５５２のまわりに所望の流量を得るために所定の位置に位置決めされてもよい。ひとたび所望の流量に達すると、制御ノブ６０６が不注意に回転するのを排除するように、薄ナット６４０がパイロットキャップ６１４に係合するように進められてもよい。
【００５８】
前述の検討は、単に、例示目的のためのみに本発明の例示的実施形態を開示し記述するだけである。そのような検討から且つ添付の図面および特許請求の範囲から、特許請求の範囲に定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更、修正および変形を作ることができることを当業者はたやすく理解する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による例示的な流体制御弁の断面図である。
【図２】図１の流体制御弁の端面図である。
【図３】図１および２の流体制御弁の上面図であり、上部カバーまたはキャップは取り除かれている。
【図４】図１の制御弁の供給ボールポペットおよび排出ボールポペットのいずれかまたは両方で使用されるボールポペットガイドの上面図である。
【図５】図４のポペットガイドの側面図である。
【図６】図１の制御弁の供給弁部分の拡大詳細図であり、供給ボールポペットは閉鎖位置で示される。
【図７】図６のものに類似した拡大詳細図であるが、当初開口位置にある供給ボールポペットを例示する。
【図８】図１の制御弁の排出弁部分の拡大詳細図であり、排出ボールポペットは閉鎖位置で示される。
【図９】図８のものに類似した拡大詳細図であるが、当初開口位置にある排出ボールポペットを例示する。
【図１０】本発明による例示的な二重圧力セレクタ流体制御弁の断面図である。
【図１０ａ】図１０の線１０ａ−１０ａにほぼ沿って取られた断面図である。
【図１１】図１０の例示的な二重圧力セレクタ流体制御弁の上面図であり、図１から９に例示されたような主要流体制御弁に作用的に相互接続され、その両方が流体マニホールドに装着されている。
【図１２】図１１の流体制御弁配列の正面図である。
【図１３】図１１および１２の流体制御弁配列の端面図である。
【図１４】図１０のものに類似した例示的な圧力セレクタ流体制御弁の断面図であるが、セレクタ流体制御弁の代替三重圧力版を示す。
【図１５】本発明による制御弁のボールポペット部分の代替版の拡大詳細図であり、交換可能な弁座ディスクを有し、図１から１４のいずれの流体制御弁に適用可能である。
【図１６】本発明による調整可能な制御ステムを含む例示的な二重圧力セレクタ流体制御弁の断面図である。
【符号の説明】
１０…主要流体制御弁，１２…本体，１４…パイロットキャップ１４，１６…マニホールド，２０…入口ポート、２２…出口または装填ポート，２４…排出ポート、２８…作動流体供給通路，３０…排出通路，３６…円錐台供給弁座，３８…下流封止端，４２…供給ボールポペット，４３…環状空間，４５…上流領域，４６…円錐台排出弁座，５２…排出ボールポペット，５８…戻りばね，６０…供給キャビティ，６１…弾性リング，６２…供給ポペットガイド，６３…拡張部分，６４…供給ガイド内腔，６６…ガイドフィン，７０…排出キャビティ，７１…弾性リング，７２…排出ポペットガイド，７３…ガイドフィン，７４…中心排出ガイド内腔，７６…ガイドフィン，８０…パイロットアクチュエータ，８１…ピストン，８２…プッシュロッド，９０…排出パイロットアクチュエータ，９７…パイロットエア通路，９６…パイロットエア入口。

Claims (41)

1. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
   流体入口と、
   流体出口と、
   前記流体入口と前記流体出口との間に流体連通し、長手方向軸を画定する通路と、
   前記通路に配置される弁座であって、下流の直径と上流の直径との間に延在する座表面を有し、前記下流の直径は前記上流の直径よりも小さい弁座と、
   閉鎖位置を画定するために前記弁表面上の接触点で前記弁座に係合可能なボールポペットであって、前記弁表面は前記長手方向軸の中心線に対して弁座角度を画定し、これは、前記中心線と前記接触点で前記ボールポペットに接する線とによって形成される角度よりも大きいボールポペットと、
   を具備する制御弁。
2. 前記弁座と前記ボールポペットとの間に形成されて前記接触点の上流に制限された流れ領域を画定する環状空間をさらに具備する請求項１記載の制御弁。
3. 作動流体が前記弁座と前記ボールポペットとの間を通過するにつれて、前記ボールポペットが前記弁座から離れて開口位置へ動くことによって、前記作動流体によって生じる音響流れ腐食が、前記弁座の上流の領域にほぼ含まれるようにする請求項２記載の制御弁。
4. 前記通路に配置される略円筒形の供給ポペットガイドであって、それを通って軸方向に延在する中心内腔を有し、複数の軸方向に延在するフィンを有しそれが半径方向に内向きに突出する供給ポペットガイドをさらに具備する請求項１記載の制御弁。
5. 前記ボールポペットは、前記供給ポペットガイドの前記内腔内に摺動可能に配置され、前記複数のフィンの各々が前記ボールポペットにしっかりと適合するようにサイズづけられる請求項４記載の制御弁。
6. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
   流体入口と、
   流体出口と、
   前記流体入口と前記流体出口との間に流体連通し、長手方向軸を画定する通路と、
   前記通路に配置される弁座であって、下流の直径と上流の直径との間に延在する座表面を有し、前記下流の直径は前記上流の直径よりも小さい弁座と、
   閉鎖位置を画定するために前記弁表面上の接触点で前記弁座に係合可能なボールポペットと、
   前記上流および下流の直径を接続する傾斜壁であって、前記接触点で前記ボールポペットに接する表面で画定される傾斜壁よりも大きな傾斜を有する傾斜壁と、
   を具備する制御弁。
7. 前記弁座は、前記弁座の中心線に対して供給座角度を画定し、これは、前記弁座の前記中心線と前記接触点で前記ボールポペットに接する線とによって形成される角度よりも大きい請求項６記載の制御弁。
8. 作動流体が前記弁座と前記ボールポペットとの間を通過するにつれて、前記ボールポペットが前記弁座から離れて開口位置へ動くことによって、前記作動流体によって生じる音響流れ腐食が、前記弁座の上流の領域にほぼ含まれるようにする請求項６記載の制御弁。
9. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
   円筒形のキャビティを有する流体入口と、
   流体出口と、
   前記入口および前記出口を流体的に接続する通路と、
   弁座に係合可能なボールポペットと、
   前記円筒形のキャビティ内に配置される円筒形のポペットガイドであって、それを通って軸方向に延在するガイド内腔を有し、前記円筒形のキャビティの内径よりも小さい外径を有して、前記弁座に座すために前記ポペットガイドが前記円筒形のキャビティ内に実質的に自動的に中心に戻ることを可能にするポペットガイドと、
   を具備する制御弁。
10. 前記ボールポペットは、前記ポペットガイドの前記ガイド内腔内に摺動可能に配置される請求項９記載の制御弁。
11. 前記ポペットガイドは、複数の軸方向に延在するガイドフィンをさらに含み、それが前記ガイド内腔内に半径方向に内向きに突出する請求項１０記載の制御弁。
12. 前記ガイドフィンの軸方向長さは、前記ポペットガイドの残りのものの軸方向長さよりも長く、それから軸方向に前記弁座に向けた方向に突出して、前記ポペットガイドのガイドフィン拡張部分を形成する請求項１１記載の制御弁。
13. 前記ガイドフィン拡張部を囲繞する弾性リングをさらに含み、前記弾性リングは前記ポペットガイドを前記弁座から離れた軸方向に促す請求項１２記載の制御弁。
14. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
    第１の圧力の第１の流体入口と、
    第２の圧力の第２の流体入口であって、前記第１の圧力は前記第２の圧力よりも高い第２の流体入口と、
    前記流体作動される装置に流体的に接続可能な出口通路と、
    前記第１の入口と前記出口通路との間に流体連通する第１の弁機構と、
    前記第２の入口と前記出口通路との間に流体連通する第２の弁機構であって、作動流体がそれを通って流れることが排除される閉鎖位置と、前記作動流体がそれを通って流れることが許可される完全に開口した位置と、複数の中間位置との間を動くことができる第２の弁機構と、
    前記第２の弁機構に作用可能に連結された制御ステムであって、前記第２の弁機構を前記閉鎖位置、前記完全に開口した位置および前記複数の中間位置内に作動するために複数の位置へ選択的に調整可能であり、それによって前記第２の弁機構を通る作動流体の流れを限定する制御ステムと、
    を具備する制御弁。
15. 前記第１および第２の弁機構の少なくとも一方が、前記閉鎖位置と前記完全に開口した位置との間を選択的に動くことができる略球形のボールポペットを含む請求項１４記載の制御弁。
16. 前記制御ステムは、近位端に組み込まれた調整部分と遠位端に組み込まれた係合部分とを有する長手方向本体部分を含み、前記係合部分は、前記閉鎖位置へ向けた前記調整部分の調整時に前記ボールポペットに向けて選択的に進み、前記係合部分は、前記完全に開口した位置へ向けた前記調整部分の調整時に前記ボールポペットから引っ込む請求項１５記載の制御弁。
17. 前記第１および第２の弁機構の少なくとも一方が、前記出口通路に流体連通する弁流体通路に位置する弁座であって、より小さい直径の端とより大きい直径の端とを有する弁座と、前記弁座の前記小さい直径の端との封止のための前記閉鎖位置でその接触点で前記弁座に係合可能である略球形のボールポペットであって、前記弁座のより大きな直径の端よりも小さい弁座のより小さな直径の端との前記線接触で弦寸法を有する略球形のボールポペットと、を含み、前記弁座は、前記弁座の中心線に対する座角度を有し、これは、前記ボールポペットが前記閉鎖位置にあるときに前記弁座の前記中心線と前記接触点で前記球形のボールポペットに接する線とによって形成される角度よりも大きい請求項１６記載の制御弁。
18. 前記弁座と前記球形のボールポペットとの間に形成される環状空間であって、前記球形のボールポペットが当初は前記接触点から離れてその開口位置へ動くにつれ、且つ、前記作動流体が当初は前記ボールポペットを過ぎて流れるのにつれて、前記球形のボールポペットと前記弁座の前記より小さい直径の端との間で前記接触点に隣接して制限された流れ領域を画定する環状空間をさらに具備し、それによって、前記当初の作動流体流れによって生じるいずれの音響流れ腐食が、前記接触点に隣接し前記球形のボールポペットによって封止的に接触されない上流流れ領域へ実質的に即座に移され、したがって前記弁座の前記より小さい直径の端への音響的損傷が実質的に最小限になる請求項１７記載の制御弁。
19. 前記制御ステムの前記係合部分は、前記ボールポペットが前記弁座からずれた所定の場所へ移動するのを制限する請求項１８記載の制御弁。
20. 前記作動流体は、１０から３００ｐｓｉｇの範囲の間で低圧弁機構を通って調整可能な流れである請求項１４記載の制御弁。
21. 前記ボールポペットは、金属材料から構成される請求項１４記載の制御弁。
22. 前記金属材料は、ステンレス鋼を含む請求項２１記載の制御弁。
23. 前記出口通路は、前記弁座の前記より大きな直径の端にすぐ隣接して略円筒形のキャビティを含み、前記キャビティは前記より大きな直径よりも直径が大きく、前記第１および第２の弁機構の少なくとも一方は、前記流体通路の前記キャビティに位置するポペットガイドをさらに含み、前記ポペットガイドはそれを通って軸方向に延在するガイド内腔を有し、前記ポペットガイドは複数の軸方向に延在するガイドフィンを有し、これは前記ガイド内腔内に半径方向に内向きに突出し、前記ボールポペットは前記ガイド内腔内に受け取られて前記開口位置と前記閉鎖位置との間で前記ガイドフィンの半径方向に内向きの縁内に軸方向に動き、前記キャビティの内径は、前記ポペットガイドが前記キャビティ内に半径方向に浮動することができ且つ前記弁座で座すために前記球形のボールポペットが前記円筒形のキャビティ内で実質的に自動的に中心に戻ることができるように、前記ポペットガイドの外径よりも大きい請求項１７記載の制御弁。
24. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
    第１の圧力の第１の流体入口と、
    第２の圧力の第２の流体入口であって、前記第１の圧力は前記第２の圧力よりも高い第２の流体入口と、
    前記流体作動される装置に流体的に接続可能な出口通路と、
    前記第１の入口と前記出口通路との間に流体連通する第１の弁機構と、
    前記第２の入口と前記出口通路との間に流体連通する第２の弁機構であって、作動流体がそれを通って流れることが排除される閉鎖位置と、前記作動流体がそれを通って流れることが許可される完全に開口した位置と、複数の中間位置との間を動くことができる略球形のボールポペットを含む第２の弁機構と、
    前記第２の弁機構に作用可能に連結された制御ステムであって、前記ボールポペットに係合し、且つ、前記閉鎖位置、前記完全に開口した位置および前記複数の中間位置を含む複数の位置でその運動を限定するために、前記ボールポペットからずれた複数の位置へ選択的に調整可能である制御ステムと、
    を具備する制御弁。
25. 前記制御ステムは、近位端に組み込まれた調整部分と遠位端に組み込まれた係合部分とを有する長手方向本体部分を含み、前記係合部分は、前記閉鎖位置へ向けた前記調整部分の調整時に前記ボールポペットに向けて選択的に進み、前記係合部分は、前記完全に開口した位置へ向けた前記調整部分の調整時に前記ボールポペットから引っ込む請求項２４記載の制御弁。
26. 前記第１および第２の弁機構の少なくとも一方が、前記出口通路に流体連通する弁流体通路に位置する弁座であって、より小さい直径の端とより大きい直径の端とを有する弁座と、前記弁座の前記小さい直径の端との封止のための前記閉鎖位置でその接触点で前記弁座に係合可能である略球形のボールポペットであって、前記弁座のより大きな直径の端よりも小さい弁座のより小さな直径の端との前記線接触で弦寸法を有する略球形のボールポペットと、を含み、前記弁座は、前記弁座の中心線に対する座角度を有し、これは、前記ボールポペットが前記閉鎖位置にあるときに前記弁座の前記中心線と前記接触点で前記球形のボールポペットに接する線とによって形成される角度よりも大きい請求項２４記載の制御弁。
27. 前記弁座と前記球形のボールポペットとの間に形成される環状空間であって、前記球形のボールポペットが当初は前記接触点から離れてその開口位置へ動くにつれ、且つ、前記作動流体が当初は前記ボールポペットを過ぎて流れるのにつれて、前記球形のボールポペットと前記弁座の前記より小さい直径の端との間で前記接触点に隣接して制限された流れ領域を画定する環状空間をさらに具備し、それによって、前記当初の作動流体流れによって生じるいずれの音響流れ腐食が、前記接触点に隣接し前記球形のボールポペットによって封止的に接触されない上流流れ領域へ実質的に即座に移され、したがって前記弁座の前記より小さい直径の端への音響的損傷が実質的に最小限になる請求項２６記載の制御弁。
28. 前記作動流体は、１０から３００ｐｓｉｇの範囲の間で前記第２の弁機構を通って調整可能な流れである請求項２４記載の制御弁。
29. 流体作動される装置を操作するための制御弁であって、
    加圧された作動流体の源に流体連通した入口と、
    前記流体作動される装置に流体連通した装填出口と、
    前記入口から前記出口へ前記作動流体用の流体連通を提供する流体供給通路と、
    前記流体供給通路に位置する供給弁座と、
    それぞれの供給閉鎖位置と供給開口位置との間で前記供給弁座との封止接触内へ且つそれから選択的に動くことができる略球形の供給ポペットと、
    排出出口と、
    前記装填出口と前記排出出口との間を排出流体が流体連通する流体排出通路と、
    前記流体排出通路に位置する排出弁座と、
    それぞれの排出閉鎖位置と排出開口位置との間で前記弁座との封止接触内へ且つそれから選択的に動くことができる略球形の排出ポペットと、
    を具備し、
    前記制御弁は、供給パイロットアクチュエータと排出パイロットアクチュエータとをさらに含み、前記供給パイロットアクチュエータは、前記供給ポペットを前記供給弁座から離れて前記供給開口位置へ動かすために選択的に付勢可能であり、前記排出パイロットアクチュエータは、前記排出ポペットを前記排出弁座へ向けて前記排出閉鎖位置へ動かすために選択的に付勢可能であり、前記作動流体が前記出口へ入れられるべきときに内部交差漏れを実質的になくすために、排出パイロットオペレータは前記供給パイロットアクチュエータの前に付勢される制御弁。
30. 前記作動流体は、加圧された空気圧式作動流体である請求項２９記載の制御弁。
31. 前記空気圧式作動流体は、３００ｐｓｉｇから９００ｐｓｉｇの範囲の高圧であり、１０から３００ｐｓｉｇの範囲の低圧で選択的に調整可能である請求項３０記載の制御弁。
32. 前記空気圧式作動流体は、およそ６００ｐｓｉｇの圧力である請求項３１記載の制御弁。
33. 前記作動流体は、加圧された液体作動流体である請求項２９記載の制御弁。
34. 前記供給ポペットは、金属材料から構成される請求項２９記載の制御弁。
35. 前記金属材料は、ステンレス鋼を含む請求項３４記載の制御弁。
36. 前記供給ポペットは、合成材料から構成される請求項２９記載の制御弁。
37. 前記供給ポペットおよび前記排出ポペットは、金属材料から構成される請求項２９記載の制御弁。
38. 前記金属材料は、ステンレス鋼を含む請求項３７記載の制御弁。
39. 前記供給ポペットおよび前記排出ポペットは、合成材料から構成される請求項２９記載の制御弁。
40. 前記排出ポペットは、金属材料から構成される請求項２９記載の制御弁。
41. 前記金属材料は、ステンレス鋼を含む請求項４０記載の制御弁。

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