JP4226662B2 - 広範囲弁 - Google Patents

Description

（技術分野）
本発明は流体を給配する直接作用型且つ圧力平衡型でサーボ制御型の電磁弁に関する。
（背景技術）
この種の直接作用型で圧力平衡型の弁はEP 0681128に開示されている。この弁は少なくとも２個の連結部と電磁弁と電磁弁胴部の中空シリンダ内を摺動可能に案内されたコアとを備え、電磁弁胴部に連結される。弁座がこの弁胴部に設けられる。コアは対向配置された端面と中央コアとを有し、中央コアは活性空間に連係されている。２個の連結空間を分割するためコアに密封部が設けられ、密封部の外径は弁座の直径に相応している。このため弁が確実に圧力平衡され得る。このように圧力平衡され弁座密封部を含むコアが閉鎖バネ力により弁胴部に固設された弁座上に押圧される。
上述した弁は、主弁座が弁ハウジングに形成され、弁座の弾性密封部がコア、メンブレンあるいはピストンの移動側に設けられる点に問題を持つことが判明している。即ち圧力解放設計をとる場合、製造公差によるが決して100％ではない面を互いに整合させる要がある。
磁石の付勢により開始される開放・閉鎖力が差動圧力面および作動媒体により発生される、上述した種類のサーボ制御型弁も周知である。この場合弁胴部が連結部材を介しコアと連結される。電磁弁によりコアが励起されると、コアのみが第１の移動状態へ向かつて移動される。移動工程の第２の部分では、連結部材が弁胴部と共に連結部材を移動し、弁を開放する。サーボ制御型弁の場合、第２の状態は一般にメンブレン若しくはピストンのチヨーク孔を経てピストンの上部の対向する活性空間に導入されて磁気力を補助する媒体の圧力を受ける。
パイロツト弁が閉鎖されると、ピストンの上部の圧力がチヨーク孔を介し上昇する。主弁はピストンの上部の有効面が大きいので、閉鎖するバネ力が加わる媒体の圧力により閉鎖される。パイロツト弁が開放すると、安全孔が流通自在となり、ピストンの上部の活性空間内の圧力が減少する。電磁弁のコアとピストンとが連結されているので、コアの上動に追従してピストンも上動する。
特に、これらサーボ制御型弁はチヨーク孔が汚染粒子により目詰まりする、例えば水弁の場合チヨーク孔が石灰垢の沈積により閉鎖される危惧があることが判明している。この場合弁機能が無効になり、更に弁の用途が、好適に濾過され得る幾つかの媒体に限定される。
（発明の開示）
本発明はゼロ圧力での確実な閉鎖機能および迅速な弁開放を実現する直接作用型の利点に加え、高圧を小さな磁気力で切り替え可能で確実な閉鎖機能を有するサーボ制御型弁の利点を兼ね備えた、低コストで耐久性に富み、エネルギ効率の良好の弁を提供するにある。
本発明による電磁弁の場合、得られる全磁気力が開放動作に対してのみに使用される。このためゼロに等しい差動面が作られる。これにより電磁弁がオフされた後、媒体により付勢され信頼性の高い協働した閉鎖作用が得られる。
更にサーボ制御型弁に一般に使用される汚染に敏感なチヨーク孔が開放したチヤンネルを介し具備され、このチヨーク孔は、閉鎖された矩形体を示し堅牢で温度に不感な溝・リツプ密封部のリツプ部により区画され、コアはリツプ部により外囲される。この構成によれば、コアの前後移動により溝・リツプ密封部が蒸気のような付着形成汚染物で汚れることが防止され、溝・リツプ密封部および開放チヤンネルでの付着物により弁機能が損なわれることがないという利点が得られる。
上述の機能を有する直線弁座型弁、あるいは傾斜弁座型弁として作られた弁は、水若しくはガスのような中性媒体を給配するために広く使用可能であり、温度範囲は溝・リツプ密封部の耐久性のみにより制限されるだけである。更にこれら弁は、異なる材料例えばＰＶＣ，ＰＶＤＦ，ＰＥＥＫのようなプラスチツクで作成すれば、侵食性媒体に対し、あるいは分析および医学分野にも使用可能である。
上述の構成をとることにより、着座弁の差圧面の解放は、主弾性着座密封部が好ましくはハウジングの内側に設けられていて着座部および他部の直径を可動着座ブシユとの関連で好適に設定することにより得られる。
傾斜した着座部を有する弁として作成される別の好適な実施態様の場合、主着座密封部を有する固定カートリツジがハウジングの内側に設けられる。この場合も着座部および他部の直径を可動着座ブシユとの関連で好適に設定することにより得られる。
本発明により提供される弁は２／２ポートおよび３／２ポート構成の方向制御弁として実施可能である。
上記の弁構成によれば製造および組立が簡単であり、延いては製造コストが低いことを特徴とする。更に使用者にとつて長寿命で殆ど保守を要しない弁となる。
本発明を図示の実施例を用いて以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
図１は直線着座部を有する２／２ポートの方向制御弁を通過して切断した拡大断面図、図２は傾斜した着座を有する２／２ポートの方向制御弁を通過して切断した拡大断面図である。
（発明を実施するための最良の形態）
図１は本発明による閉鎖状態での直線着座弁の断面図を示す。図示の弁１はハウジング２を有し、ハウジング２内に入口連結部３と出口連結部４とが設けられ、各連結部は連結チヤンネル30を介し互いに連通される。環状の主弾性着座密封部20はハウジング内の出口連結部４の周囲に半径方向に設けられる。ハウジング２においてコイル５がコイル胴部６内に設けられ、コイル胴部６のコイル５内には案内シリンダ７が配設され、同様の円筒状のコア８がシリンダ７内に配設され、コア８は通電されたコイル５により付勢されるか、あるいはコイル５への通電の遮断後消勢されたとき、自在に前後に移動するように設けられている。
コア８の内側の孔にはバネ27が収納され、バネ27はコイル５への通電が切断されたとき弁１をその閉鎖状態に維持するよう機能する。コア８とコイル胴部６との間の開放チヤンネル16はコア８の有効面17の上部の活性空間29内へ向かつて媒体流を流すよう機能する。
コア８はシリンダ７内で連結部材22まで延び、連結部材22には別の閉鎖バネ28とパイロツト弁の弁プレート23とが内蔵されている。弁プレート23と直接対向するように弁胴部14に弁着座部26が設けられ、これにより中央孔15を介しパイロツト弁のチヤンネルと連結部３、４間のチヤンネルとが連通可能になる。薄手の壁を有した管状の着座ブシユ11は、中間空間部24が連結部材22と着座ブシユ11の上縁部の突出部19との間に位置させるように、コア８と下方で隣接せしめられる。着座ブシユ11により、連結部材22の一部、パイロツト弁の弁胴部14およびパイロツト弁の弁着座部２を有した弁プレート23が環状に外囲される。可動に支承された着座ブシユ11はその下端部においてテーパー付けされた弁着座部13内へ向かつて先細状に設けられ、バネ27、28の力により主着座密封部20に対し押圧される。弁着座部13の有効面18はコア８の上端部の有効面17と正確に同一の大きさにされる。溝・リツプ密封部９により着座ブシユ11が外囲され、密封リツプ部10は着座ブシユ11に対し密接して付設される。この構成は媒体流を絞り制御するよう機能する。
電磁弁５の電気回路が開路状態にあるとき、弁１はバネ27、28の力のみにより閉鎖位置に保持される。コア８の上端面17の有効面が弁着座部13の内側の有効面18と等しいので、媒体はコア８、連結部材22および着座ブシユ11に対し力を加えるように機能しない。
電磁弁５の電気回路が閉路した後は、電磁弁５が付勢されたときのみ、コア８および連結部材22が第１の移動状態に移動される。この移動に伴い、着座ブシユ11の突出部19が最終的に連結部材22と当接するまで、中間空間部24が減少される。更にパイロツト弁の弁着座部26が解放されると、媒体が中央孔15および連結チヤンネル30を経て出口連結部４内へ向かつて流動する。
次に着座ブシユ11の突出部19が連結部材22で停止した後、連結部材22はパイロツト弁の弁胴部14および着座ブシユ11と共に作動し、媒体用の連結部４へ通じる連結チヤンネル30を開口する。このとき有効面17、18が等しいから、弁１は圧力平衡された開放位置をとる。
電磁弁５をオフにすると、コアは磁力により保持されず、閉鎖バネ27、28によりパイロツト弁が下方に押進され、２個の弁着座部13、26が確実に閉鎖され、且つ電磁弁着座ブシユ11が完全かつ高信頼性をもつて閉鎖される。
図２は傾斜した着座構造を有する本発明による弁１の一実施態様を示す。図２の弁の機能は図１に示す直線着座構造を有する弁と同様である。この場合弁ハウジング２には更に主着座密封部20を収納するカートリツジ32が内蔵される。

Claims (10)

1. 媒体入口部（３）および媒体出口部（４）を具備したハウジング（２）と、
   電磁弁（５）により戻しバネ（２７）に対し移動可能なコア（８）と、
   前記コア（８）の軸方向における移動を制限するために、該コア（８）に支承された管状の着座ブシユ（１１）と、
   ハウジング（２）に形成された主着座密封部（２０）と、
   該主着座密封部（２０）と協働する主弁着座部（１３）と、
   パイロット弁と、
   を具備した電磁弁において、
   該パイロット弁は、
   該パイロット弁が開いたときに、前記媒体入口部（３）を前記媒体出口部（４）と接続するためのチャンネル（１５）を備えた弁胴部（１４）と、
   前記着座ブシユ（１１）により外囲されたパイロット密封着座部（２６）と、
   前記コア（８）に支承されて該パイロット密封着座部（２６）と協働する密封胴部（２３）と、
   を含み、
   前記主弁着座部（１３）は前記着座ブシユ（１１）のテーパー付けされた密封縁部によって形成され、
   該テーパー付けされた密封縁部は有効面（１８）を形成し、該有効面は出口側の媒体によって作用され、該有効面（１８）の大きさは、前記着座ブシユ（１１）から離間されたコア（８）の上端面に配置されて且つ前記入口側の媒体に露出された有効面（１７）の大きさと等しいことを特徴とする電磁弁。
2. 着座ブシユ（１１）は連結部材（２２）によりコア（８）と連結され、連結部材（２２）に半径方向に延びる肩部が具備されて着座ブシユ（１１）の内側へ向いたカラー部の止め部が形成されることを特徴とする請求項１の電磁弁。
3. コア（８）にはその端面間に絞り制御される軸方向に延びる媒体通路が形成されることを特徴とする請求項１または２のいずれか一の電磁弁。
4. 媒体入口部（３）と連通する弁チヤンバとチヤンバから離間して対向するコアの端面との間に絞り制御されて媒体が流れるようにコア（８）が密封部（９）により外囲されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一の電磁弁。
5. 密封部（９）は着座ブシユ（１１）を外囲する密封リツプ部（１０）を有する溝・リツプ密封部として設けられることを特徴とする請求項４の電磁弁。
6. 直線着座弁として構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一の電磁弁。
7. 傾斜した着座弁として構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一の電磁弁。
8. 主着座密封部（２０）を有する固定カートリツジ（３２）がハウジング（２）に挿入されることを特徴とする請求項７の電磁弁。
9. ２／２ポートの方向制御弁として構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一の電磁弁。
10. ３／２ポートの方向制御弁として構成されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一の電磁弁。

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