JP2006519971A - 調節ストップをもつバルブ - Google Patents

Abstract

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。

Description

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (39)

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。

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