JP2807344B2 - 二重ポペット弁用のタイミング制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体制御装置用のつりあい二重ポペット弁
のタイミングに関する。二次ポペットのスリーブ部材
が、円筒状本体によって支えられ、一次ポペットの係合
に先立って弾力性部材によって押されて弁のハウジング
のシートと係合させ、円筒状本体の中を通る流体連通
が、流体系統の流入口から流出口への一次流路を通る流
体連通に先立って確実に終わるようにする。

航空機燃料系統の作動において、制御装置に供給され
る作動流体の温度及び圧力が加わることは普通である。
流体の流れによって引き起こされる磨耗から密封面を保
護する努力において、種々の着座面保護対策が採用され
てきた。米国特許第3,934,612号には、かかる燃料バル
ブの寿命を長くするために、セラミックおよびカーボン
パッドが開示されており、一方米国特許第3,198,481号
には、シールの特別な面が、シールの浸食を減少させる
ように位置決めされていた。閉じた弁に漏れが起こらな
いようにするために、一連のポペット弁を続けて閉じ
て、流れをゼロまで減少させ内部漏れを除去することが
米国特許第4,233,695号に開示されていた。弁の物理的
大きさが比較的小さいとき、従来技術の弁は満足すべき
方法で作動する。しかしなが多量の作動流体が必要とさ
れるとき、弁の操作は安定性を維持するためにかなりの
作動力を必要とする。

米国特許出願（140−89−009）では、筒状部材を作動
部材に連結したつりあい二重ポペット弁が開示されてい
る。円筒状本体は、周面から延びる放物曲線の扇形部を
有する第一ポペットを備えた第一端と、周面から延びる
放物曲線の扇形部を有する第二ポペットを備えた第二端
とを有している。弁の本体は、流体源に連結された流入
口および流体系統に連結された流出口を備えたキャビテ
ィ又はボアを有している。円筒状本体はキャビティ又は
ボア内に配置され、流入口と流出口の間の流体の連通を
制御するために作動部材によって移動される。第一ポペ
ットと第一シートとの空間関係および第二ポペットと第
二シートとの間の空間関係は、流体が流出口へ流れる流
量を定める。円筒状本体の第二端に隣接するボアの内部
は、第二ポペットからの流体流れの通路を逆転させ、円
筒状本体の中心を通って差し向けるように、放物線形状
を有していた。第二のシートを通って流れる流体の量
は、第一のシートを通って流れる流体の量と組み合わさ
れて、作動部材による円筒状本体の位置決めによって流
体の要求を満たす。ボアの中の流体の流体圧力は、休止
状態と作動状態の両方で第一及び第二のポペットに作用
して、つりあい弁を作るのに実質的に等しい力を確立
し、その結果、円筒状本体を移動させ、かつ流入口から
流出口へ必要な流体流れを確立するのに最小の作動力を
必要とするに過ぎない。

本発明は米国特許出願（140−89−009）に開示された
つりあい二重ポペット弁を含むが、第二のポペットは、
第一のシートを通る流体の流れの中断に先立って、第二
のシートを通る流体の流れを中断することが望まれてい
た。円筒状本体と同心のスリーブ部材が、円筒状本体の
第二端に隣接する溝の中に配置されたベアリング部分を
有する。スリーブ部材は、フランジから延び、円筒状本
体の第二端から延びる放物曲線の扇形部の延長部を形成
する彎曲面を有する。円筒状本体の溝に配置された可撓
性部材は、スリーブ部材のベアリング部分に作用して、
円筒状本体の溝のストップ又は壁に向ってスリーブ部材
を付勢する。作動部材が流入口から流出口への流れを開
始させるべく円筒状本体を移動させるとき、スリーブ部
材のベアリングは、溝のストップ又は底部と係合して、
スリーブの彎曲部分が円筒状本体の第二端に放物面の扇
形部の連続部を形成する。スリーブは可撓性部材を包囲
し、流体が放物面と第二シートとの間を流れるとき浸食
及び損傷から可撓性部材を保護する。作業部材が流れを
流入口と流出口との間で終わらせ休止位置に向って円筒
状本体を移動させるとき、スリーブの彎曲部分は、先ず
第二シートに接触して第二ポペットを通る流れを中断す
る。作動部材は休止位置により近く円筒状本体を移動さ
せると、弾力性部材は、スリーブと円筒状本体との間で
圧縮され、液体源からボアの中へ内部漏れを防ぐシール
を形成する。第一ポペットが第一シートに係合すると
き、第二ポペットは既に着座されており、圧力流体源か
ら流体系統のすべての流れは終わる。

本発明の目的は、平行な流路を通して流入口と流出口
との間の流体の流れを続けて中断させるタイミング機構
を備えたつりあい二重ポペット弁を提供することにあ
る。

本発明の他の目的は、二重ポペット装置において第二
のポペット組立体の一部を形成する可動スリーブよって
浸食から保護されるシールを備えた弁を提供することに
ある。

本発明は既知の弁に比して提供する利点は、作動部材
に連結された円筒状本体によって支えられた第一ポペッ
トとともにつり合い状態を維持させる駆動の第二ポペッ
トにある。

これらの目的および利点は、添付図面を参照して説明
書を読めば明らかとなる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明の原理に従って作られた弁の概略的断
面図である。

図２は、流体を流入口から流出口へ流れさせる作動位
置にある第一及び第二のポペット部材の位置を示す図１
の弁の図である。

図３は、図１の円で囲んだ領域３の拡大図である。

図４は、図１の線４−４に沿う断面図である。

実施例 図１に示す燃料流れ制御装置10は、弁部分14に連結さ
れた作動部分12を含んでいる。作動部分12は、シャフト
シール20、作動シャフト又はロッド16およびアクチュエ
ータ（図示せず）を含む。作動シャフト又はロッド16
は、弁部分14のハウジング22のボア18内に配置されたベ
アリング部材20を通って延びる。アクチュエータからの
入力に応答して、流体源からの圧力流体は流入口24を通
って流体系統に連結された流出口26へ流れる。

一層詳細には、弁部分は、キャビティー又はボオ28を
備えたハウジング22を有している。ハウジング22は第一
環状シート30および第二環状シート32を有している流入
口24は、第一環状シート30と第二環状シートとの間に配
置されている。ハウジング22は、第二のシート32からボ
ア18を包囲する環状部分36へ延びる彎曲面34を有してい
る。彎曲面34は、実質的に放物線であり、流体の流れを
逆転させるように選択される。かくして、流体は乱流を
作りだすことなくシート32を通過して流出口26へ向かっ
て流れる。

第一部分40および第二部分42で作られた円筒状本体38
はボア28内に配置されている。作動ロッド16は、第一部
分40の中央ハブ44および第二部分42の中央ハブ46を通過
し、ナット48が作動ロードに取り付けられている。面67
から延びる案内ピン41が、第一部分40および第二の部分
42の内部流路を整列させる。ナット48を締めつけて、ハ
ブ46を作動ロッド16の肩部50と接触させ、単一の構造物
が作られる。或る条件下では、作動部材が円筒状本体38
を休止位置へ移動させる前に、第一及び第２のポペット
を確実に着座させるために、肩部50とハブ46との間にシ
ム51を加えることが必要である。更に第一の部分40は、
キャビティ又はボア28の軸線方向中心に円筒状本体38を
維持する為に面21に係合する複数のガイドベアリング57
（一つのみ図示）を有している。中央ハブ44および46
は、円筒状本体38の内部へ放射状に延びる一連のラジア
ルスポーク50、52および54（図４参照）を有している。
円筒状本体38は第一の端部56及び第２の端部58を有して
いる。円筒状本体38は、第一の端部56と隣接した環状拡
開部分55を備えた滑らかなボア39を有している。円筒状
本体38の外周面は、比較的一定の直径面61から肩部62ま
で延びる第１の彎曲面60を含んでいる。肩部62の外周面
64は、第一のポペットおよびシートシールを形成するよ
うにシート30に係合する面を形成する。円筒状本体38の
第一部分40は、又、第一部分の40の端面67まで延びる外
周面に溝66を有している。第二部分42の端面43は溝66の
ための端壁を形成する。第二部分42は、端部58から面43
まで延びる外周彎曲面45及び端部58からスポーク50、52
および54まで延びる内部彎曲面47を有している。彎曲面
45は本質的に放物線の形状であり、彎曲面47はハウジン
グ22の放物面34と同心的である。かくてハウジング22の
内部及び円筒状本体38の第二端部58は、第二のポペット
のまわりを通る流体の流れにおける乱流を減少させるよ
うに形作られている。

第一部分40と第二部分42を接合するのに先立って、可
撓性部材70（図３参照）が溝66に配置されている。可撓
性部材70は、供給流体に起りかつ密封しかつ弾力性を有
する意図した（仕様）で機能する多様な温度変化に耐え
ることができなければならない。多くの材料がこの操作
に対してこれらの特性を支配することができるけれど
も、積層黒鉛が最も良く機能する事がわかった。

スリーブ部材72が図３に最も良く示されている通り、
円筒状本体38の第一の部分40の外周面74と同心である本
体部分を有しているスリーブ部材72は、可撓性部材を包
囲し、流入口24からボア28に供給される流体との直接接
触から可撓性部材70を保護する。溝66内へ延びるスリー
ブ部材72のフランジ76は、フランジ76の端面から半径方
向へ延びる彎曲面78を有している。彎曲面78は、第二ポ
ペットおよびシートシールを形成するためにシート32に
係合する面を形成する。

作動の際、アクチュエータからの入力は作動プッシュ
ロッド16を移動させ、このロッド16は円筒状本体38を移
動させ、第一のポペットの面64をシート30から遠ざけ、
図２に示す（仕様）流体を流入口24から流出口26へ直接
流れさせる。彎曲面60とシート30との間の空間関係は、
第一のシート30を通って流出口26まで直接流れる流体の
第一の容積即ち量を定める。同時に第二の容積即ち量の
流体が第二のポペットを通って円筒状本体38の内部へ流
れる。円筒状本体38を図２に示す如き作動位置へ移動さ
せると、弾力性部材70は、フランジ76に作用してフラン
ジ76を第二の部分42のストップ又は面43と係合させる。
円筒状本体38の第二部分の彎曲面45は、ボア28から円筒
状本体38の内部へ流体を流れさせるために滑らかな移行
部を形成する。彎曲面45と面32との間の空間関係は、第
二のシート32を通って円筒状本体38の内部へ流れる流体
の容積即ち量を定める。ハウジング22の彎曲面34及び円
筒状本体38の第二部分42の彎曲面47は、実質的に乱流を
作りだすことなく内部ボア39へ流体の第二の量の流体を
差し向ける。第二の量の流体がボア39から流れると、フ
レア55により、乱流をつくりだすことなく、第二の量の
流体を第一の量と合流させる。しかる後、第一及び第二
の量の流体は流出口26に供給され、アクチュエータの位
置で指示された如き要求量を満すように流体系統に分配
する。流体が第２のシート32を通って流れる間、スリー
ブ部材72は、万一流体が可撓性部材70に直接接触したら
起こるであろう浸食及び劣化から可撓性部材70を保護す
る。流入口24からの流体のこの流れは、ボア28内での円
筒状本体38の位置にしたがって継続する。流体の容積
は、シート30と彎曲面60およびシート32と彎曲面45の関
係のために、円筒状本体38の移動量で線形的に変えら
れ、新たに入力された信号がアクチュエータに供給され
るとき、新たな又は異なる流体の要求を満す。

アクチュエータに入力された如き流体の要求が終わる
とき、アクチュエータは作動シャフト又はロッド16およ
び円筒状本体38を移動させ、これは、図１に示すよう
に、第一および第２のポペットを閉鎖側休止位置に向け
移動させる。流体圧力は第一及び第二ポペットの実質的
に同一の領域に作用するので、円筒状本体38を移動させ
る力は比較的小さい。円筒状本体38が休止位置に近づく
とき、第二ポペットのスリーブ部材72の彎曲面78はシー
ト32に係合して、シート32を通り過ぎてボア39を通る内
部流路の流体の流れを終わらせ、一方流出口26への直接
的な少量の流れのシート30を通って起り続ける。更に休
止位置に向かう円筒状本体38の移動により、スリーブ72
を円筒状本体38の面74上を摺動させ、可撓性部材70を圧
縮し、スリーブ72と溝66との間に密封が生じ、流体が円
筒状本体38の内部へ漏れるのを防ぐ。可撓性部材70は、
第一ポペットの面64がシート30に係合して、流入口24か
ら流出口26への流れが終わるまで圧縮され続ける。

ここに開示した二重ポペット弁は、流体系統の構成部
品に流体を正確に供給しながら、安定性をもち作動力の
小さい流体系統用の制御を提供する。この二重ポペット
弁は、変化する温度及び多量の流体が比較的短い時間内
に供給されなければならない流体系統の従来技術の弁の
既知の状態に比して重量減少をもたらす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−81522（ＪＰ，Ａ) 米国特許2731036（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16K 1/34,1/44

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】キャビティ（28）を備えたハウジング（2
   2）を有する流れ制御装置（10）であって、前記ハウジ
   ング（22）は、流体源に連結された流入口（24）と流体
   系統に連結された流出口（26）とを有し、前記ハウジン
   グ（22）は、流入口（24）と流出口（26）との間に配置
   された第一シート（30）と第二シート（32）を有し、弁
   （14）は、流入口から流出口への流体の流れを制御する
   ために、第一及び第二ポペットを前記第一シート（30）
   および第二シート（32）に関して移動させるための作動
   部材（16）に連結された第一及び第二ポペットを有して
   いる、流れ制御装置において、前記弁（14）は、前記第
   一ポペットを構成するために第一端（56）に隣接して第
   １の彎曲部分（60）を備えた周面（64）を有する円筒状
   本体（38）を含み、前記円筒状本体（38）は、一連の放
   射状スポーク（50、52、54）によって周面に連結された
   中央ハブ（44、46）を有し、前記作動部材（16）は中央
   ハブ（44、46）に連結され、スリーブ部材（72）が、前
   記円筒状本体（38）の周面（64）と同心４の本体部分を
   有し、前記スリーブ部材（72）は、円筒状本体（38）に
   溝（66）を構成するために第二端（58）に隣接して周面
   に係合するフランジ部分（76）を有し、前記スリーブ部
   材（72）は、フランジ部分（76）から半径方向に延びる
   第二彎曲面（78）を有し、前記第二彎曲面（78）は前記
   第二ポペット部材を構成し、溝（66）に配置された可撓
   性部材（70）を有し、前記可撓性部材（70）は、円筒状
   本体（38）のストップ43に向ってスリーブ部材（72）を
   付勢し、流体を前記キャビティ（28）から前記第一シー
   ト（30）と第一ポペットとの間および前記第二シート
   （32）と第二ポペットとの間を通り、前記第二端部（5
   8）のまわり、前記円筒状本体（38）の内部ボア（39）
   を通って直接流れさせ、第一シート（30）および第一ポ
   ペットを通り過ぎる流体と合流させて前記流出口（26）
   に分配するために、前記作動部材（16）は前記円筒状本
   体（38）を移動させ、前記第二湾曲面（78）が先ず前記
   第二シート（32）に係合して前記円筒状本体（38）を通
   る流れを中断させ、しかる後、前記スリーブ部材が前記
   可撓性部材（70）を圧縮し、ついには、前記第一湾曲面
   （64）が第一シート（30）に係合して流出口（26）への
   流体の直接的な流れを中断させるように、前記作動部材
   （16）は前記円筒状本体（38）を移動させて流出口（2
   6）への流体の流れを終らせ、前記圧縮された可撓性部
   材（70）は、前記キャビティ（28）から前記流体系統へ
   の流体の漏れを防ぐように前記溝（66）を密閉すること
   を特徴とする弁（14）。
2. 【請求項２】前記可撓性部材（70）は、作動の間中前記
   ストップ（43）に抗してスリーブを賦勢するために前記
   フランジ（76）に作用する幅広い範囲の作動温度にわた
   って十分な弾力性を所有し、流れの終わりが望まれると
   き前記キャビティ（28）を密閉する十分な圧縮性を所有
   する積層黒鉛のリングである、請求の範囲第３項に記載
   の弁（14）を有する流れ制御装置（10）。
3. 【請求項３】前記第一面30と第一輪郭面64の係合は、前
   記可撓性部材70が押圧される後まで起こらない、請求の
   範囲第２項に記載の弁14を有する流れ制御装置（10）。
4. 【請求項４】前記スリーブ部材（72）の本体部分は、前
   記可撓性部材（70）の劣化を防ぐ為に突出および流体の
   流れとの直接接触から可撓性部材（70）を保護する、請
   求の範囲第３項に記載の弁（14）を有する流れ制御装置
   （10）。