JP3318334B2 - バルブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ハウジングの軸線方向のフローチャンネルに
配置したフロー本体と、圧力流体の作用を受けて軸線方
向に移動可能な閉止部分に作用的に連結した往復駆動装
置とを有するバルブに関するものである。

このタイプのバルブは、既にドイツ連邦共和国特許第
2318165号に記載されている。しかし、バルブは一方向
のみの流れに適合した掃引可能な装填部材として構成す
る。更に、フロー本体の構成は極めて高価である。

本発明の目的は、双方向の流れのためのパイプライン
に配置でき外形寸法が小さい上述のタイプのバルブを得
るにある。更に、種々の用途に適合でき、長い期間にわ
たり信頼性の高い動作を行うことができるバルブを得る
にある。

この目的を達成するため、本発明バルブは、ハウジン
グ及びフロー本体を双方向の流れを可能にする構成と
し、前記フロー本体には、軸線方向に指向しかつ互いに
逆向きに配置したフローインパクト部分を設け、また前
記閉止部分は前記フローチャンネル内で摺動自在の摺動
スリーブとして設け、前記往復駆動装置のピストンを前
記摺動スリーブの外面に設け、前記摺動スリーブの外部
の円筒形室内で前記ピストンのどちらか一方の側面に作
用する少なくとも３個のばねを配置し、前記摺動スリー
ブ及び前記ピストンよりなる閉止部分を含む流れ流体に
接触する部分をプラスチックにより形成したことを特徴
とする。本発明の好適な実施例は請求の範囲の従属項に
記載されている。

以下に添付図面につき本発明の実施例を説明する。

図１はバルブの縦断面図であり、 図２は図１に示すバルブの変更例の縦断面図であり、 図３は図１に示すシール部分の拡大部分断面図であ
り、 図４は図４のシール部分の他の実施例の拡大部分断面
図である。

バルブのハウジング１は、隣接のパイプライン２、３
に同軸状であってフロー本体５を配置したフローチャン
ネル４を設ける。ハウジング１は、中間部分６と、フロ
ー本体５と、両側にフランジを設けかつパイプライン2,
3を接続する締結手段９を有する接続部分7,8とにより構
成する。図１に示すように、接続部分８は中間部分６に
一体の一体ピースとして形成する。

フロー本体５はアーム10によって外側リング11に連結
し、この外側リング11はハウジング１の接続部分７と中
間部分６との間に同心状に強固にクランプし、この結
果、フロー本体５はフローチャンネル４と同軸状にな
る。フロー本体５はハウジング１及び中間部分にも強固
に取り付けることができ、又は一体ピースとして形成す
ることによって接続部分７にも取り付けることができ
る。

フローチャンネル４はフロー本体５の領域で直径を拡
大し、双方向に流れることができるように形成する。

フロー本体５は、フローインパクト表面12,13は、好
適には、円錐形状によって双方向に流れるように形成
し、アーム10の交差部分は流れを妨げないように形成す
る。フローインパクト表面13の円錐形の隔壁35の形状に
より、所要のフロー特性を決定することができる。

フロー本体５は、パッキン15を設けた円錐形シール表
面14を有し、このシール表面14が前方に隣接する閉止部
分16と一緒に流体の流れの遮断部を形成する。

図示しない他の実施例では、円筒形シール表面をフロ
ー本体５の外周縁に配置することができ、このシール表
面に圧着することができる閉止部分の内面とともに、こ
のシール表面は流体の流れの遮断部を形成する。

閉止部分16は摺動スリーブ17として構成し、この摺動
スリーブ17の外周面18をハウジング中間部分６の軸受部
分19と、接続部分８に対して摺動自在に支持し、各部分
にはシール手段20を設ける。

シール手段20には、流れる流体をシールオフするリッ
プシール20aと、例えば、丸いゴムリングとして形成し
て制御流体（以下に説明する）をシールオフする２個の
シール20bとを設けると好適である。２個のシール20b間
には、逃がし孔52を設け、この逃がし孔52により制御流
体がフローチャンネル４内に流出するのを防止し、又は
逆に流れる流体が円筒形空間25内に流入するのを防止す
る。このことにより、シールの寿命を延ばすことができ
る。

摺動スリーブ17の連続開口21はフローチャンネル４の
一部を形成し、スリーブ17の一方の端部における端部表
面22は円錐形シール表面14にシール15を有する流れ遮断
部を形成する。摺動スリーブ17のディスク状部分23は往
復駆動装置24のピストンを形成し、往復移動装置24の円
筒形室25はハウジング１の中間部分６にフローチャンネ
ル４と同軸状に構成する。

ハウジング１には、空気圧流体又は液圧流体のための
コネクタ27,28を有する接続部分26を設ける。コネクタ2
7,28は部分29,30により、円筒形室25の両側の環状空間
環状空間に接続する。

図１に示す実施例においては、閉止部分16の開放移動
は、コネクタ27に圧力又は制御流体を流すことにより生
じ、逆に閉止部分16の閉鎖移動は、円筒形室25内に配置
したばね31によって生ずる。コネクタ27,28を介して圧
力流体を供給することにより、この圧力流体によって開
閉移動を生ずるようにするか、又はピストン23の他方の
側にばね31を配置してこのばね力によって開放移動を生
ずるようにすることもできる。図示の実施例の他に、数
個のばね30を円筒形室25内に周方向に分布させ、１個又
はそれ以上のばねを互いに又はフローチャンネルに対し
て同軸状に配置することもできる（図２参照）。

好適には、３個のばねを有する２個の半径方向に互い
に対向するばねパッケージを、中間部分６及び接続部分
８内の窪み50に配置し、支持し、案内することができ
る。

ピストン23には、バルブの開放位置でハウジング１の
孔33から突出し、バルブの閉鎖位置で端部が孔33内に位
置するロッド32を固着し、このロッドがバルブ位置イン
ジケータ34をなすようにする。

ハウジングに配置したロッド33は、電気的又は光学的
又は空気的スイッチ51とともにバルブ位置インジケータ
34を形成し、バルブの位置を遠隔のディスクで見えるよ
うにしたり、記録することもできる。

コンパクトな構造により、バルブは狭い空間条件でも
パイプライン間に配置することができる。

バルブは、プラスチックのための、また特に、浸食性
及び腐食性の強い流れ流体のためのパイプラインシステ
ムに使用すると好適であり、ハウジング、フロー本体、
ピストン及び接続部分を有する閉止部分のような少なく
とも一部分が流れ流体に接触する部分をプラスチック、
例えば、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリ
ブチレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフロライド、
ポリアミド、又はポリテトラフルオルエチレンで形成す
る。

バルブの他の利点としては、流れ流体の圧力によるご
く僅かな力のみが閉止部分16に加わるため、開閉移動の
ためには、ごく僅かな力で済む点である。従って、閉止
部分16の制御に必要な圧力は、パイプライン内の流体の
圧力に実質的に独立している。

上述のバルブは、遮断バルブのみならず、流量調整バ
ルブにも使用することができ、この場合、閉止部分の開
放位置と閉鎖位置との間の任意の所要位置を往復駆動装
置によって発生することができ、流量制御を行うことが
できる。

この目的のため、バルブに、閉止部分の瞬間的な位置
を伝送する位置センサを、例えば、バルブ位置インジケ
ータ34に又はピストン23に直接設け、電気信号を制御回
路の制御ユニットに伝送し、測定データを所定データと
比較し、ソレノイドバルブを介して往復駆動装置の対応
移動を生じさせるようにする。

フロー制御バルブとして使用するとき、流れ特性は、
ストロークの５％と100％との間のほぼ一定の傾斜にす
ると有利である。円錐形壁35の形状を適切に選択するこ
とによって流れ特性を適用する制御に最適にすることが
できる。

図２は、ハウジング１と閉止部分16との間に配置した
カフ（cuff）ダイヤフラム40を有する他の実施例のバル
ブを示す。

カフダイヤフラム40は、一方の端部にフランジ部分41
を有し、このフランジ部分41をハウジング１の中間部分
６とフロー本体５の外側リング11との間にクランプして
外部からの浸入をシールする。カフダイヤフラム40の他
方の端部は摺動スリーブ17の内周縁に形成した溝42内に
圧着するか、又はこの摺動スリーブの内周縁に強固に取
り付ける。

カフダイヤフラム40のこの端部の円周縁にはシーリン
グビード43を設け、閉止部分16が閉鎖位置にあるとき、
フロー本体５の円筒形シール表面14とともに、流れを遮
断する緊密遮断部をなす。カフダイヤフラム40は、フロ
ーインパクト部分の円錐形壁部分35に緊密に押し付ける
こともできる。

カフダイヤフラム40の構成及び配置によって、フロー
制御バルブとして使用する場合に、開放位置並びに中間
位置で、ハウジング１と閉止部分16との間のフローチャ
ンネル４の他のコースの流れを発生させることができ
る。

図２の実施例のバルブの配置により、フローチャンネ
ル４には鋭利な端縁やアンダーカットがなく、従って、
粒子が堆積するデッド空間を生ずることがない。従っ
て、このバルブは極めて好ましい流れの条件を有する。

流れを遮断する他の実施例を図３に示す。この場合、
摺動スリーブ17の端部36を、フローインパクト部分13に
斜めに配置したシール表面37にシール圧着するようにす
る。シール表面37をエラストマ、熱塑性、又はポリテト
ラフルオルエチレン（polytetrafluorethylene）のパッ
キン38に設け、好適には、フロー本体５のフローインパ
クト部分13に形成した窪み39内に強固にクランプする
か、又はこの部分にインジェクションで取り付ける。

図４はフローチャンネル４のシールする他の実施例を
示す。

摺動スリーブ17の端部に、パッキン45を配置し、この
パッキン45の一方の端部にビード46を設け、またこのパ
ッキン45をエラストマ又はポリテトラフルオルエチレン
により形成し、窪み47内に配置する。窪み47にはアンダ
ーカット47を設け、このアンダーカット48内にパッキン
45のビード46を挿入し、パッキン45の軸線方向の保持を
行う。

このパッキン45は、インジェクション、接着又は圧入
によって所定位置に保持することができる。

図４の支持部分に示すように、摺動スリーブ17の端部
は、２個の部分で構成し、パッキン45を内側部分49と摺
動スリーブ17との間に挿入する。この場合も、パッキン
45のビード46をアンダーカット48に保持する。摺動スリ
ーブ17及び内側部分49を、例えば、ねじ、接合、圧入、
溶接によって互いに強固に取り付ける。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−234988（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−118037（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−4766（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−2218（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭60−2377（ＪＰ，Ｙ１) 実公 平４−24222（ＪＰ，Ｙ２) 特表 昭58−500621（ＪＰ，Ａ) 米国特許2416787（ＵＳ，Ａ) 米国特許3784156（ＵＳ，Ａ) 米国特許4431020（ＵＳ，Ａ) 米国特許4049018（ＵＳ，Ａ) 米国特許2765181（ＵＳ，Ａ) 米国特許1894314（ＵＳ，Ａ) 米国特許3824033（ＵＳ，Ａ) 米国特許4436108（ＵＳ，Ａ) 英国特許出願公開917929（ＧＢ，Ａ) 西独国特許出願公開2115543（ＤＥ, Ａ１) 欧州特許出願公開566543（ＥＰ，Ａ １) 仏国特許出願公開2255523（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16K 1/00 - 1/54 F16K 31/12 - 31/165 F16K 37/00

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジングの軸線方向のフローチャンネル
   に配置したフロー本体と、圧力流体の作用を受けて軸線
   方向に移動可能な閉止部分に作用的に連結した往復駆動
   装置とを有するバルブにおいて、ハウジング（１）及び
   フロー本体（５）を双方向の流れを可能にする構成と
   し、前記フロー本体（５）には、軸線方向に指向しかつ
   互いに逆向きに配置したフローインパクト部分（12,1
   3）を設け、また、前記閉止部分（16）は前記フローチ
   ャンネル（４）内で摺動自在の摺動スリーブ（17）とし
   て設け、前記往復駆動装置（24）のピストン（23）を前
   記摺動スリーブの外面に設け、前記摺動スリーブ（17）
   の外部の円筒形室（25）内で前記ピストン（23）のどち
   らか一方の側面に作用する少なくとも３個のばね（31）
   を配置し、前記摺動スリーブ及び前記ピストン（23）よ
   りなる閉止部分（16）を含む流れ流体に接触する部分を
   プラスチック材料により形成したことを特徴とするバル
   ブ。
2. 【請求項２】フローインパクト部分（12,13）を円錐形
   形状に形成した請求項１記載のバルブ。
3. 【請求項３】フロー本体（５）をアーム（10）によりハ
   ウジング（１）に直接強固に取り付けるか、又は２個の
   ハウジング部分（6,7）間に強固にクランプした外側リ
   ング（11）に取り付けた請求項１又は２記載のバルブ。
4. 【請求項４】摺動スリーブ（17）として構成した閉止部
   分（16）を、外周面（18）でハウジング（１）内に摺動
   自在に取り付け、また前記摺動スリーブ（17）の内周縁
   （22）又は端部（36）でフロー本体（５）のシール表面
   （14,37）に摺動又は圧着することができるよう前記ハ
   ウジング（１）内に取り付けた請求項１乃至３のうちの
   いずれか一項に記載のバルブ。
5. 【請求項５】前記往復駆動装置（24）の円筒形室（25）
   をフローチャンネル（４）に同軸状に配置し、前記ピス
   トン（23）を前記閉止部分（16）に強固に取り付けた請
   求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のバルブ。
6. 【請求項６】ロッド（32）をピストン（23）に固着して
   バルブが閉鎖位置にあるとき前記ロッド（32）をハウジ
   ング（１）の孔（33）から突出するようにし、またバル
   ブ位置を電気的又は光学的又は空気的に通知する信号発
   生器として使用するバルブ位置インジケータ（34）を構
   成するようにした請求項５記載のバルブ。
7. 【請求項７】前記バルブを遮断バルブ又は流量制御バル
   ブ又はその双方として構成した請求項１乃至６のうちの
   いずれか一項に記載のバルブ。
8. 【請求項８】往復駆動装置（24）を、この往復駆動装置
   （24）を制御する制御回路に配置した位置トランスミッ
   タを介して動作させる請求項７記載のバルブ。
9. 【請求項９】前記流れ特性をほぼリニアにした請求項１
   乃至８のうちのいずれか一項に記載のバルブ。
10. 【請求項１０】前記流れ特性をフローインパクト部分
    （13）の円錐形壁（35）の形状により選択可能にした請
    求項２乃至８のうちのいずれか一項に記載のバルブ。
11. 【請求項１１】往復駆動装置（24）によって前記閉止部
    分（16）を移動するのに必要な圧力を流れ流体の圧力に
    ほぼ無関係にした請求項１乃至10のうちのいずれか一項
    に記載のバルブ。
12. 【請求項１２】ハウジング（１）と閉止部分（16）との
    間にカフダイヤフラム（40）を配置した請求項１乃至３
    のうちのいずれか一項に記載のバルブ。
13. 【請求項１３】カフダイヤフラム（40）には、閉止部分
    （16）に連結した端部の内周縁に、シールビード（43）
    を設け、閉止部分（16）が閉鎖位置にあるとき、このシ
    ールビード（43）がフロー本体（５）の円筒形シール表
    面（14）又は円錐形壁表面（35）に休止する構成とした
    請求項12記載のバルブ。
14. 【請求項１４】前記カフダイヤフラム（40）の内側輪郭
    が、開放位置にあっては、ハウジング（１）からフロー
    チャンネル（４）の閉止部分（16）に至るまで好適な流
    れを生ずる移行部を形成するよう構成した請求項12又は
    13記載のバルブ。
15. 【請求項１５】フロー本体（５）におけるエラストマパ
    ッキン（38）、又は摺動スリーブ（17）の端部における
    エラストマパッキン（47）をインジェクションによって
    取り付けた請求項４記載のバルブ。
16. 【請求項１６】摺動スリーブ（17）の軸受部分（19）を
    ハウジング（１）に取り付け、このハウジングにはシー
    ル手段（20）を設け、２個のパッキン（20b）間に逃が
    し孔（52）を設けた請求項４乃至15のうちのいずれか一
    項に記載のバルブ。