JP4452872B2 - 弁装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、弁ハウジングを通る流体の流れのための一つの入口ポートと二つの出口ポートを有する弁ハウジングを含み、該弁ハウジングは二つの終端位置の間を動くことができそして各自それぞれの出口ポートと協力する二つの表面を有し、第１および第２の終端位置において関連する出口ポートを閉鎖するように機能する弁体を収容する第１の弁チャンバーを含んでおり、さらに前記弁体を前記の位置間でスイッチする手段を含みそして前記弁体は回動アームの一端に取付けられているタイプの弁装置に関する。
【０００２】
この種の弁装置は、例えばＥＰ０４９２２４２から既知である。
【０００３】
本発明の目的は、少ない可動部品を含み、そして急速にそして積極的にリセットでき、そして前記出口ポートの両方が一時にそして同時に入口ポートと永久に連通する中立位置へ調節されることのない新規なそして改良された弁装置を提供することである。
【０００４】
このため本発明によれば、前記の種類の弁装置の弁体はそれぞれの出口ポートと交番に協力するように配置された相互に反対向きの弁体表面を有する弁プレートもしくは弁ディスクの形を与えられ、そして前記弁体を支持するアームはさらなる弁体へ機械的に連結され、さらなる弁体は二つの流体入口ポートの一方または他方を二つの流体出口ポートに共通の一つの出口ポートへ接続する二つの位置間を前記さらなる弁体を駆動するように別の第２の弁チャンバーに収容されることを提案する。
【０００５】
本発明のさらなる特徴は従属請求項からそして添付図面に示した新規な弁装置の選ばれた例示具体例の以下の説明から明らかになるであろう。
【０００６】
図面の異なる図において対応性が見られる弁部品は同じ参照番号で同定される。
【０００７】
図１に示した弁装置は、弁ハウジング１０を通って流れる気体または液体の流体のための一つの入口ポート１１と、二つの出口ポート１２，１３を含む弁ハウジング１０を備える。流体は矢印１４で指示されるように流体源（図示せず）から過圧で放出される。弁ハウジング１０は、弁体１５の二つの終端位置のそれぞれの一方または他方の位置において関連する出口ポート１２または１３を閉鎖するための相互に反対の表面１６を有する可動弁体１５を収容する。それぞれの出口ポートのオリフィスは弁のシール閉鎖を容易化するシールリング１７によって囲まれている。弁体１５は弁プレートまたは弁ディスクよりなり、その相互に反対の面は閉鎖表面１６を形成し、そして弁ハウジング１０内に前記終端位置間の回動運動のため、そして弁体の表面１６による出口ポート１２，１３の一方または他方の閉鎖のため１９において可動アーム１８へ取付けられている。しかしながら弁体上に図示した弁体とは異なる形、例えば実質的に球形を有する弁体表面を提供することも本発明の範囲内である。図示されている場合、入口ポート１１を通って入って来る流体は弁ハウジング１０を通過し、開いている出口ポート１２を通って出て行く。閉じている出口ポート１３は圧力下に置かれておらずそれ故弁体１５は流入する流体によって加えられる力によってポート１３に対して押され続けるであろう。
【０００８】
図１の具体例において、弁体１５はそれを通って延びる漏出通路もしくは開口２０を有し、その面積はハウジング１０を通る全体の流れに比較して通路もしくは開口２０を通る媒体の流れは実質上無視し得る程小さい。この漏出通路もしくは漏出開口２０は、例えば入口ポート１１と出口ポート１２，１３のそれぞれの一つの間を延びる二つの漏出通路（２１で示す）によって置き換えることができる。弁装置は、一時的に関連する出口ポートを通る流体の流れのすべてをストップする閉鎖手段２６，４７によってリセットされ、該手段は以下に詳しく記載される。
【０００９】
閉鎖手段２６，４７と、漏出通路２１もしくは漏出開口２０はこのため弁リセット手段を形成する。流体がポート１１から入ってポート１２を通って出る図示した弁モードもしくは状態からの弁のスイッチングは、図１の右側に示した閉鎖手段２６，４７が漏出開口もしくは漏出通路２０，２１の存在の結果導管４１を介してポート１３中に静的流体圧を蓄積するように活性になることによって行われる。前記静的流体圧はポート１３へ向かって面する弁体１５の表面に弁ハウジング１０を通って流れる流体によって弁体の反対表面に加えられる圧力を上廻る力を発生する。それに伴って流体流によって形成された圧力差は、弁体１５を出口ポート１３をシールする位置から離れてそしてさらに出口ポート１２をシールする位置まですばやく回動し、そのため今や流体は図１の右側に示した閉鎖手段２６，４７がポート１３が開いた位置へ復帰するや否やポート１３を通って出て行く。
【００１０】
図１は、複動ダイアフラムポンプの運転を制御するために接続されている本発明の弁装置を示している。ポンプは、端壁２４によって区切られた二つのスペースを含んでいる一般に円筒形のポンプハウジング２３を含んでいる。これらスペースの各自はそれぞれのダイアフラムユニット２６によって作業チャンバー２７と運転チャンバー２８に分割され、作業チャンバー２７は相互に近接して配置され、そして運転チャンバー２８はそれらの関連するダイアフラムユニット２６の外側へ配置されている。作業チャンバー２７の各自はポンプによって輸送される作業流体、好ましくは液体作業流体のための弁制御入口および出口２９，３０を有する。図示した具体例においては、入口および出口２９，３０は内側チャンバー壁２５中の開口の形を有し、そしてフラップ弁の形の逆止弁３１が前記開口と協力する。作業流体は矢印３２に示した方向で壁２５間に所在するポンプ内のスペース３３へ到着し、そして同様に壁２５間に所在する正反対のスペース３４を通ってポンプを離れ、矢印３５の方向にスペース３４を出て行く。
【００１１】
ダイアフラムユニット２６は丸い比較的剛直な中央部分３６と、比較的柔軟な材料でつくられそしてポンプハウジング２３へその放射方向外側の縁で接続された外周部分３７を含んでいる。ダイアフラムユニット２６は一方のダイアフラムユニットから他方へおよび反対に運動を伝えるロッド３８によって相互に接続されている。例えば、図１の左に示したダイアフラムユニット２６が左側の運転チャンバー２８中の加圧された運転流体もしくは駆動流体、例えば圧縮空気に応答して右側へ動く時、ロッド３８は右側のダイアフラムユニット２６を図に見られるように右へ押すであろう。
【００１２】
運転チャンバー２８は３９および４０において駆動流体入口および出口としてそれぞれ役立つ開口を備えており、入口３９は導管４１および弁装置を介して加圧流体源、例えば圧縮空気ネットワークへ接続されている。アーム１８に１９において取付けられた弁体１５に加え、弁装置はアーム１８の他端へ取付けられた弁プレートもしくは弁ディスクの形のさらなる弁体４２を含み、前記アーム１８は図示した具体例の場合その両端の間で回動自在に取付けられている。さらなる弁体４２は、入口および出口１１〜１３から気密および液密態様に分離された弁ハウジングスペースもしくは室に収容され、そして該弁体の相互に反対の側面は弁ハウジング１０内に配置されそして運転チャンバー２８からの返還流体のための二つの入口ポート４３の一方または他方を閉鎖する。運転チャンバー２８は出口４０および導管４４を介してポート４３へ接続される。ポート４３の面積はポート１２，１３の面積より小さく、そしてポート４３は弁体４２の位置に応じて返還流体のための出口ポート４５と連通し、返還流体は矢印４６で指示した態様で弁ハウジング１０を離れる。弁体４２は、図１の左側の運転チャンバー２８と弁装置の運転流体入口ポート１１の間に連通が存在すれば、図１の右側の運転チャンバー２８と出口ポート４５の間に連通を確立するように弁体１５とアーム１８によってリセットされ、他方図１の左側の運転チャンバー２８と出口ポート４５間の連通は図１の右側の運転チャンバーが弁装置の入口ポート１１と連通すれば確立されるであろう。
【００１３】
運転流体入口４０のまわりにはシール４７が配置され、それによりダイアフラムユニットの中央部分３６はダイアフラムユニット２６が図１の右側に示したようにそれらの外側位置へ達した時シール接触にもたらされる。
【００１４】
図１に示した弁装置は以下の態様で作動する。加圧された駆動流体もしくは運転流体は入口ポート１１，出口ポート１２およびそれへ接続した導管４１を通って左側の運転チャンバー２８へ通過する。図１の左側の出口ポート４３は弁体１５上へ入って来る駆動流体によって加えられる力によって閉じ続けられる。左側ダイアフラムユニット２６は右へ圧せられ、そしてそれにより右側のダイアフラムユニット２６をロッド３８を介して図１の右側へ圧する。それに伴い作業流体は左側作業チャンバー２７から開いた出口３０を通って押出され、そして開いた入口２９を通って右側の作業チャンバー２７中へ吸引され、同時に駆動流体は右側運転チャンバーの出口４０，導管４４およびポート４５を通って出て行く。右側のダイアフラムユニット２６の中央部分がその終端位置に達しそして右側の入口導管４１のまわりのシールリング４７に対してシールする時、関連する漏出通路２０または２１を通ってポート１３へ入る駆動流体により、静的加圧力が蓄積され、前述の態様で弁装置の弁体１５を自動的にリセットする。それによってポンプおよび弁装置を通る流れは逆転され、すなわち駆動流体はポート１３を通って図１の右側の運転チャンバー２８中へ押出され、左側の運転チャンバーを通って離れ、一方作業流体は右側の作業チャンバーから押出され、そして左側のダイアフラムユニット２６がその外側終端位置に達し、弁体１５を自動的にリッセトするまで左側の作業チャンバー中へ吸引されるであろう。
【００１５】
図２に示した装置は図１に示した装置と類似であり、そして図１の具体例と相違する点に関してのみ記載されるであろう。相違点は、通路２０または２１のような漏出通路の使用を避け、そのため入口ポート１１を通って入る駆動流体の全部を有用な作業に使用できる能力にある。流れている運転流体によって弁体１５に加えられる力と、返還流体によって弁体４２に加えられる小さい力をバンランスさせるため、パーティション壁２６の外側にはそれぞれのポンプ端壁２４へ向かって開いているベローズ状構造４８が備えられる。これらのベローズ状構造はパーティション壁２６の端位置の近くの入口４０のまわりのそれぞれの端壁にシールして当接し、そしてその時使用されていない入口ポート１２，１３、すなわち図２に示したポンプの状態ではポート１３中に弁リセット圧力を発生させるように導管４１を通って使用された駆動流体を加圧する。
【００１６】
図３に示した装置においては、複動ポンプは作業チャンバーがポンプハウジングの端壁２４へ接近して配置され、そして前記チャンバーを通る媒体の流れはボール弁３１によって制御される種類のものである。このため運転チャンバーは、図２に示した構造の弁装置を含んでいる中央ポンプハウジング部分４９の両側に相互に近くに配置される。しかしながら弁体１５のリッセトおよびそれに伴う弁体４２のリセットは、機械的に開始される。パーティション壁２６の中央部分３６の相互に向かい合う側はこのためそれぞれの出口ポート１２，１３中へ軸方向に延びるピン５０を備える。ピンの長さは、パーティション壁２６がそれらの内側位置を占める時、ピン５０が弁体１５を該弁体の相互に反対の表面の一方が出口ポート１２または１３のどちらかを閉鎖している位置から僅かに離れ、その後弁装置を通る流体流の影響のもとに弁体１５をリセットし、それに伴って他の出口ポートを閉鎖するように押すように適応している。
【００１７】
図４に示した装置は以下の点を除いて図１に示した装置と一致している。図１の装置の漏出通路２１は、図４の装置において二つの弁５１を含んでいるバランシングシステムによって置き換えられる。弁５１は加圧流体ネットワーク５２，好適には入口ポート１１へ駆動流体を供給する同じネットワークへ接続される。これら弁の各自はそれぞれの駆動流体導管、従ってそれぞれのポート１２，１３へ導管５３を介して接続することができる。弁５１は、ネットワーク５２と導管５３の間の接続が破られている平常モードもしくは状態へ向かってばね付勢されているが、しかし前記ばねの作用に抗してネットワーク５２と導管５３の間の接続が確立される活性モードもしくは状態へセットできる２位置弁である。弁のリセットまたはスイッチングの達成を可能とするため、弁の各自はそれぞれのピン５４を含んでいる。ピン５４の各自はそれぞれのチャンバー２８中へ突出し、そしてそれがその外端位置へ近付くパーティション壁２６と係合する時、関係する弁をその活性状態へスイッチする。図４において、左の弁５１はネットワーク５２と導管５３の間の接続は破れているその平常状態もしくは休止モードにあるが、右の弁５１はピン５４上に作用するパーティション壁３６の結果としてその活性状態もしくはモードへスイッチされており、それにより出口ポート１３は右の弁５１および導管５３と４１を介して圧縮空気ネットワーク５２へ接続されている。その時ポート１３中に過圧が発生し、弁体１５をリセットし、それによりパーティション壁２６を図４の左へ動かし、そして弁５１がその休止モードへ復帰するのを可能にする。
【００１８】
本発明は前記した例示具体例へ限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定した発明思想の範囲内で修飾を加えることができることが理解されるであろう。例えば、弁体の閉鎖位置の一方または他方からの運動は電気磁気的に開始させることができ、そして図４に示した具体例の導管５３は関連する運転チャンバー２８中に開くことができる。同様に、ピン５４は関連するパーティション壁２６へ取付けることができ、そしてそれぞれのパーティション壁２６の外端位置において弁５１をリセットするため近くのポンプ端壁への軸方向運動のために取付けることができる。パーティション壁２６へ接続した運動伝達装置３８は例えばＷＯ９６／３４２０１に示した態様でその縦軸の方向にひずむことができ、それと共に運転チャンバーもポンプされた作業媒体の脈動を避けるように短期間同時に圧力下に置かれることができる。ポート１２またはポート１３内の圧力の蓄積は導管４１中のスロットル逆止弁によって制御することができる。
【００１９】
明瞭化理由のため、図１ないし４に示した弁装置は複動ポンプに関して大きく拡大してあることが理解されるであろう。しかしながら、弁装置は気体または液体流のすべての態様のため、すなわち非常に小さい流体流から非常に大きい流体流までの態様のために構成することができ、そして流体なる語は流体／固体分散体およびスラリーをも含むことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 複動ポンプと組合せた本発明の弁装置の第１の具体例の高度に概略的な断面図である。
【図２】 図１と同様な、しかし修飾したリセット手段を有する断面図である。
【図３】 ポンプハウジングがさらなる修飾したリセット手段を含んでいる本発明の弁装置を収容している異なる設計の複動ポンプを示している図１に類似の断面図である。
【図４】 図１に類似の断面図であり、そしてリセット手段のなお他の修飾設計を示している。

Claims (6)

1. 当該ハウジング（１０）を通過する駆動流体のための一つの入口ポート（１１）と二つの出口ポート（１２，１３）を含んでいる弁ハウジング（１０）と、弁ハウジング（１０）中の第１の弁スペース中に収容されそして二つの終端位置の間を可動である弁体（１５）とを備え、該弁体は各自二つの終端位置のそれぞれにおいて関連する前記出口ポートの一つを前記駆動流体によって加えられる圧力によって閉鎖するように関連する出口ポートの一つと協力する二つの表面（１６）を含み、さらに弁体（１５）を前記二つの終端位置間でリセットするための手段（２０または２１および２６，４７；２６，４８;２６，５１−５４）を備え、前記弁体は回動アーム（１８）の一端に取付けられている弁装置であって、
   前記弁体（１５）は出口ポート（１２，１３）とそれぞれ交番に協力するための相互に反対向きの表面（１６）を含んでいる弁プレートもしくはディスクの形を有し、前記弁体（１５）を支持するアーム（１８）は前記弁ハウジング（１０）内の別の第２の弁スペース中に収容されているさらなる弁体（４２）を駆動するため該弁体へ機械的に接続されており、さらなる弁体（４２）は前記駆動流体のための二つの流体入口ポート（４３）のいずれか一つを該二つの入口ポート（４３）に共通の一つの流体出口ポート（４５）へ接続する位置の間を前記駆動流体によって駆動されることを特徴とする弁装置。
2. 前記回動アーム（１８）は前記別の第２の弁スペース中へ延びそしてその中に位置している第２の端において前記さらなる弁体（４２）を支持し、前記さらなる弁体（４２）も関連する入口ポート（４３）の一つと協力のための相互に反対向きの弁体表面を含んでいる弁プレートもしくはディスクの形を持っていることを特徴とする請求項１の弁装置。
3. 前記弁装置は、気体駆動流体およびポンプによって輸送される液体作業流体それぞれのための弁制御される入口および出口（３９，４０；２９，３０）を有する二つのスペースもしくは室を含んでいる複動ポンプに配位されており、前記スペースの各自はピストンもしくはダイアフラム（２６）の形の可動パーティション壁（２６，３６，３７）によって運転チャンバー（２８）と作業チャンバー（２７）とに分割されており、一方のパーティション壁（２６，３６，３７）の運動を他方のパーティション壁へまたは反対に伝えるための装置が前記可動パーティション壁の間に延びており、運転チャンバー（２８）の入口（３９）の各自は前記弁装置の第１の弁スペースに関連するそれぞれの出口ポート（１２，１３）へ連結されており、運転チャンバーの出口（４０）の各自は前記第２の弁スペースに関連するそれぞれの流体入口ポート（４３）へ接続されていることを特徴とする請求項１または２の弁装置。
4. 各運転チャンバー（２８）は、前記パーティション壁の作業ストロークの外側終端位置で閉鎖される導管（４１）を介して前記弁装置のそれぞれの出口ポート（１２，１３）へ接続されており、流体漏出通路（２０；２１）が出口ポート（１２，１３）と前記出口ポートに共通の入口ポート（１１）の間を延びている請求項３の弁装置。
5. 流体漏出通路（２０；２１）の各自は弁ハウジングの材料を通ってまたは関連する弁体（１５）を通って延びるボアもしくはチャンネルよりなる請求項４の弁装置。
6. 各運転チャンバー（２８）は、前記パーティション壁の作業ストロークの外側終端位置で閉鎖される導管（４１）を介して前記弁装置のそれぞれの出口ポート（１２，１３）へ接続されており、前記パーティション壁（２６，３６，３７）は前記導管（４１）へ向かって開き、そして該導管を閉鎖する時関連する導管（４１）内に過圧が発生するように機能するベローズ状構造（４８）を含んでいることを特徴とする請求項３の弁装置。

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