JP5432273B2 - 弁と共に使用するコレット - Google Patents

Description

本開示は、概括的には、制御弁に関し、より具体的には、弁と共に使用するコレットに関する。

流体処理システムでは、標準的には、プロセス流体の流れを制御するために例えば回転弁のような弁を使用している。一般的には、回転弁は、標準的には、流体経路に配置され、シャフトを介して回転弁の本体と回転自在に連結された流体流れ制御部材を含んでいる。標準的には、回転弁から延在するシャフトの一部分は、流れ制御部材を作動させるアクチュエータ（例えば空気圧式アクチュエータ、電動アクチュエータ、油圧式アクチュエータ等）と作動可能に連結されている。アクチュエータを弁棒と連結させるために、レバー又はレバーアームが、標準的には、採用されている。レバーは、アクチュエータの心棒の線形変位を弁棒の回転変位に変換する。このようにして、レバーの回転は、弁を通過する流体の流れを増やす又は制限するために弁棒及び流れ制御部材（例えば円板、ボール等）を回転させる。作動時、レバー及び弁棒を回転させ、それによって弁の流れ制御部材を、回転弁を通過する所望の流体流れを達成するような所望の角度位置に回転させるようにアクチュエータの変位を制御するために、制御要素を使用する場合がある。

しかしながら、例えば線形並進を弁棒の回転運動へ変換するレバーのようなシャフト継手は、しばしばバックラッシを起こす傾向がある。レバーがシャフトに対して適切な大きさではない場合に発生する、バックラッシは、レバー接触面とシャフトの接触面との間の遊隙に起因する。バックラッシは、作動の不完全及び弁を通過する流体流れ制御の精度低下をもたらす。更に、工業規格（例えば国際標準化機構）は、アクチュエータが異なった大きさの弁棒と連結するように要求する場合がある。ＩＳＯ規格を順守するためには、複数の又は異なる製造業者によって作られたアクチュエータ及び弁が、アクチュエータ又は弁の修正を必要とせずに交換可能なように互いに連結することができることが求められる。不正確な大きさの継手に起因するバックラッシを実質的に減らし、制御弁の様々なアクチュエータとの互換性を助長するために、多くの市販されるアクチュエータは、例えば弁棒を受けるためにコレットを備えて適合されたレバーのようなシャフト継手を有している。具体的には、多くの既製品のアクチュエータは、異なった大きさの四角い弁棒を受け入れるために四角い孔又は開口部を有するコレットを提供している。

レバーと四角い弁棒の間で動作損失(lost motion)が生じることを回避するために、コレットは、弁棒の四角い端部に十分な締め付け力を提供する必要がある。コレット及び弁棒間に十分な締め付け力を提供することができない場合、概して、機械的な結合を緩ませ、それによってレバーと弁棒との間の動作損失をもたらす。そのような動作損失は、流れ制御部材の不正確な位置調整、ひいては弁を通過して流れる流体全体の制御不良を招く可能性がある。

１つの実施例では、回転弁と共に使用するためのシャフト継手アッセンブリは、第１の端部及び第２の端部を有する細長い部材を含んでおり、第１の端部は、長方形のシャフトを受け入れるように構成された第１の開口部を有する継手部を含んでいる。継手部は、弓状の外部表面及び第１の開口部の少なくとも一部を画定している第２の内部表面に隣接する第１の内部表面を有する、少なくとも１つの可撓性部材を含んでいる。第１の内部表面の少なくとも一部は、長方形シャフトの第１の側面と係合するものであり、第２の内部表面の少なくとも一部は、長方形シャフトの第２の側面と係合するものである。シャフト継手アッセンブリは、細長い部材を受け入れる第２の開口部及び継手部を受け入れるように構成されたテーパ付きの第３の開口部を有するスリーブを更に含んでいる。

別の実施例では、長方形シャフトと共に使用されるコレットは、細長い部材と連結されるように構成され、長方形のシャフトを受け入れるために実質的に長方形の孔を有している複数の可撓性部材を含んでいる。可撓性部材は、長方形の孔の少なくとも一部を画定している座表面及びレバー開口部の内部表面と係合する弓状の外部表面を有している。複数の可撓性部材の第１の可撓性部材の少なくとも１つの座表面は、長方形シャフトの第１の側面及び第２の側面を受け入れるものである。

更に別の実施例では、コレットは、細長い部材と連結され、丸みを帯びた角及び長方形シャフトを受け入れるように構成された第１の開口部を有する長方形断面形状を画定している外部表面を有している継手部を含んでいる。継手部は、複数の可撓性部材を備えており、それぞれは、第１の開口部の少なくとも一部を画定している第２の内部表面に隣接する第１の内部表面と、継手部の丸みを帯びた角の少なくとも一部を画定している弓状の外部表面と、を有している。

本明細書で説明している例示的なコレット及びレバーを有している例示的な回転制御弁アッセンブリを示す図である。 図１Ａの回転制御弁アッセンブリを実装するために使用され得る回転弁をを示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂの例示的なコレット及びレバーを示す図である。 図２Ａの例示的なコレットの端面図である。 図１Ａ、図２Ａ及び図２Ｂの例示的なコレットの拡大した一部分を示す図である。 図１Ａ及び図２Ａから図２Ｃまでの例示的なコレットの側面図である。 本明細書で説明している別の例示的なコレット及びレバーを示す図である。 図３Ａの例示的なコレット及びレバーの端面図である。

本明細書で開示される例示的なコレットは、弁アクチュエータを制御するために異なる大きさの、略正方形又は長方形の弁棒と連結するために使用され得る。本明細書で使用する場合、略長方形という用語は、略正方形の形状を含んでいる。公知の結合技法とは対照的に、本明細書で説明している例示的なコレットは、楔、シャフトキー等の使用を必要とせずにレバーと実質的な長方形（例えば正方形）シャフトとの間の実質的に密着した継手を提供するように構成されている。作動時、本明細書で説明している例示的なコレットは、アクチュエータと閉鎖部材（例えば弁体）との間の作動の不完全を実質的になくす。更に、本明細書で説明している例示的なコレットは、例えば取り付け工程、修理工程などを目的としたアクチュエータ及び弁棒の連結及び分離を容易にすることができる。

以下にさらに詳細に説明するように、例示的なコレットは、長方形シャフトを受け入れるように構成された略長方形の開口部を有している継手部と連結される細長い部材を含んでいてもよい。具体的には、継手部は、長方形開口部の少なくとも一部を画定している第２の内部表面に隣接する第１の内部表面を有している、少なくとも１つの可撓性部材（例えばタング、指状突起等）を含んでいる。第１の内部表面及び第２の内部表面は、或る角度（例えば２７０度角度）を形成しており、長方形シャフトの角表面を受け入れる座表面を画定している。可撓性部材は、テーパ付きであり、例えばレバー又はスリーブのような継手構成要素のテーパ付きの内部表面と係合するように構成された弓状又は円筒形状の外部表面を更に含んでいる。１つの実施例では、可撓性部材は、テーパ付きの円筒形状の外部表面及び円形扇形を有している。可撓性部材は、継手構成要素によって細長い部材のシャフト方向にずらすことができる。一般的には、本明細書で説明している例示的なコレットを実装するために任意の数の可撓性部材を使用してもよい。

本明細書で説明している例示的なコレットは、有利なことに、可撓性部材が締め付け力を弁棒の正方形端部の角表面に加える又は集中させることを可能にしている。そのような締め付け力をそれらの角表面に加えることは、コレット及びコレットが連結される弁棒の間での実質的に改良された継手又はトルク伝達を可能にする。特に、本明細書で説明している実施例では、弓状の外部表面の中心（即ち曲率中心）は、長方形シャフトのそれぞれの角の内側に位置している。更に、本明細書で説明している例示的な可撓性部材の弓状又は円筒形状のテーパ付きの外部表面は、継手構成要素とコレットとの間の作動の不完全、ひいてはアクチュエータと継手構成要素及びコレットに関連付けられる弁の流れ制御部材との間の作動の不完全をさらに回避する又は最小限に抑えるべく、継手構成要素とコレットとの間に実質的な密着した嵌め合い又は接続を提供するように、継手構成要素(例えばレバー）の内部表面と係合している。

図１Ａは、本明細書で説明している例示的な継手アッセンブリ１０２を有している例示的な回転制御弁アッセンブリ１００を図解している。図１Ｂは、図１Ａの回転制御弁アッセンブリ１００を実装するために使用することができる回転弁１０４を図解している。一般的には、例示的な弁アッセンブリ１００は、継手アッセンブリ１０２を介して回転弁１０４と作動可能なように連結されているアクチュエータ１０６を含んでいる。アクチュエータ１０６は、弁１０４を通過して流れる流体を制御するために回転弁１０４を開閉するように作動させる（即ち回転させる、向きを変える等）ように構成される。

図１Ａを参照すると、アクチュエータ１０６（例えば隔膜アクチュエータ、ピストンアクチュエータ等）は、回転制御弁１００のハウジング１０８と連結されている。ハウジング１０８は、第１の面板１１２及び第１の面板１１２と向かい合っている（即ちアクチュエータ１０６の背面）第２の面板（図示せず）を含んでいる。第１の面板１１２及び第２の面板は、実質的には類似している又は同一であり、現場で構成することができる(field configurable)、フェイルセーフのアクチュエータ１０６の動作を可能にしている。第１の面板１１２は、回転弁１０４をアクチュエータ１０６に取り付けるための複数の取り付け穴１１４を含んでいる。取り付けブラケット１１６（図１Ｂ）は、締結具１１８（図１Ｂ）又は取り付け穴１１４の中へ入る及び／又はその中を貫通する任意の他の適切な締結機構を用いて回転弁１０４を面板１１２に取り付ける。

図１Ａで図解しているように、第１の面板１１２は、継手アッセンブリ１０２を曝け出すためにアクチュエータ１０６から取り外されている。継手アッセンブリ１０２は、例示的なコレット１２２と連結する又は係合する例示的なレバー１２０を含む。レバー１２０及びコレット１２２のアッセンブリは、以下でさらに詳細に説明される。コレット１２２は、回転弁１０４を作動可能にアクチュエータ１０６と連結させる。アクチュエータ１０６は、レバー１２０と連結するロッドエンド軸受１２４を有するアクチュエータ心棒（図示せず）を含んでいる。

図１Ｂを参照すると、回転弁１０４は、流れ制御部材１２８及び座表面又はシール環１３０を収納している弁本体１２６を含んでいる。流れ制御部材１２８は、弁１０４を通過する流体の流れを制御するためにシール環１３０と係合している。流れ制御部材１２８は、弁棒１３２と連結されており、さらに、コレット１２２を介してレバー１２０と連結されている。弁棒１３２は、略正方形の端部１３４を有しており、正方形のシャフトに対するＩＳＯ規格に適合し得る。しかしながら、弁棒１３２は、任意の他の形状（例えば任意の多角形形状）及び／又は大きさを用いて実装されてもよい。以下により詳細に説明されるように、コレット１２２は、コレット１２２がレバー１２０と連結される時、締め付け力を回転弁１０４の弁棒１３２に加えるように構成されている。

図１Ｂで示しているように、レバー１０６の第１の端部１３６は、継手アッセンブリ１０２を形成するために例示的なコレット１２２を受け入れる又は当該コレットと係合するように構成されている第１のスリーブ１３８を提供している。同様に、レバー１０６の第２の端部１４０は、第２の継手１４４を形成するために例示的なコレット１２２をその中に通して挿入し得る第２のスリーブ１４２を提供している。第１のスリーブ１３８又は第２のスリーブ１４２が例示的なコレット１２２と係合するように、例示的なコレット１２２を、レバー１２０の中へ引き込み得る。以下により詳細に説明するように、レバー１２０は、座金１４６と係合し、ファスナ１４８は、コレット１２２が締め付け力を弁棒１３２に加えるようにさせるためにレバー１２０の内部でコレット１２２を引き寄せる。

作動時、回転制御弁アッセンブリ１００は、アクチュエータ１０６を変位させるように例えば圧縮空気のような制御信号を受信する。アクチュエータ１０６の変位は、アクチュエータ心棒の対応する線形変位をもたらす。アクチュエータ心棒の線形変位は、レバー１２０の回転変位に変換され、これによってレバー１２０は、コレット１２２を介して回転力を弁棒１３２へ伝える。例えば、レバー１２０が回転すると、コレット１２２は、弁棒１３２を回転させ、回転弁１０４を通過して流れている流体を変化させる又は制御するような所望の角度位置まで流れ制御部材１２８を回転させる。流れ制御部材１２８が閉じると、流れ制御部材１２８は、弁１０４を通過する流体の流れを止めるために、回転弁１０４を通過する流れ経路を取り囲んでいるシール環１３０と係合する。

流れ制御部材１２８を調整することは、所望のプロセス流体流れ及び／又は圧力を実現するために、完全に開いた位置と完全に閉じた位置の間で流れ制御部材１２８の位置を調節及び制御することを含んでいてもよい。更に、流れ制御部材１２８を調整することは、プロセス流体の流れ及び／又は圧力を継続的に測定するように構成されているフィードバックシステム（図示せず）と接続して実行してもよい。フィードバックシステムは、その後、プロセス流体の流れ及び／又は圧力の変化に応えて、例えばアクチュエータ１０６がレバー１２０の少なくともその一部を作動させるようにしてもよい。調整の適用時、レバー１２０及び弁棒１３２の間での作動の不完全を最小に抑える又は減らすことは、流れ制御部材１２８の正確な位置調整を実現するために重要である。そのような作動の不完全は、概して、流れ制御部材の実際の位置を所望の位置からずれさせる。そのような作動の不完全が発生することを実質的に減らす又は阻止することは、より正確な且つ改良された弁性能を提供する。

図２Ａは、図１Ａで示している例示的なレバー１２０及び例示的なコレット１２２を図解している。図２Ｂは、図１Ａ及び図２Ａの例示的なレバー１２０及び弁棒１３２と連結されている例示的なコレット１２２の端面図を図解している。図２Ｃは、図１Ａ、図２Ａ及び図２Ｂの例示的なコレット１２２の拡大した一部を図解している。図２Ｄは、図１Ａ、図２Ａ及び図２Ｂの例示的なコレット１２２の側面図を図解している。上述のように、組み立てられた構成では、例示的なレバー１２０及び例示的なコレット１２２は、例えば図１Ａ及び図１Ｂで示しているような継手を形成する。

レバー１２０は、本体２０２の中心に実質的に近接している第１の開口部又は孔２０４を有している本体２０２を含んでいる。スリーブ１３８は、開口部２０４より大きい第２の開口部２０６を含んでいる。第２の開口部２０６は、内部表面２０８を有しており、コレット１２２を受け入れるために開口部２０６を構成している丸みを帯びた又は円形状の角２１０ａ〜２１０ｄを含んでいる長方形又は正方形の断面形状を画定している。更に、内部表面２０８は、第１の開口部２０４に向けてテーパ付きになっている。幾つかの実施例では、レバー１２０の第２のスリーブ１４２は、更に、第２の開口部２０６と対向していて、丸みを帯びた又は円形状の角を含んでいる長方形又は正方形の断面形状を有していて、第１の開口部２０４に向けてテーパ付きになっている第３の開口部（図示せず）を含んでいてもよい。図解している実施例では、スリーブ１３８及び１４２は、レバー１２０と一体化して形成されている。しかしながら、他の実施例では、スリーブ１３８及び／又は１４２は、任意の他の単数又は複数の適切な方法でレバー１２０に受け入れられる又は当該レバーと連結されてもよい。

レバー１２０は、本体２０２から延在しているレバーアーム２１２及び２１４を含んでいる。アーム２１２及び２１４は、レバー１２０をアクチュエータ心棒のロッドエンドベアリング１２４（図１Ａ）と回転自在に連結するために締結具（図示せず）を受け入れるアパーチャ又は取り付け穴２１６及び２１８をそれぞれ含んでいる。更に、本体２０２は、位置決め装置（図示せず）と作動可能なように連結しているカム（図示せず）を含んでいてもよく、当該位置決め装置はカムの位置に基づいて弁１００を制御するためにフィードバックを提供している。

更に図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、コレット１２２は、第１の端部２２２及び第２の端部２２４を有している細長い部材２２０を含んでいる。第１の端部２２２は、例えば図１Ｂの弁棒１３２のような長方形の弁棒を受け入れるように構成された第１の開口部又は実質的に長方形の孔２２８を有している継手部２２６を含んでいる。図解している実施例では、継手部２２６は、実質的に単一の要素又は構造を形成するために細長い部材２２０と一体化して構成されている。しかしながら、他の実施例では、継手部２２６は、任意の適切な単数又は複数の締め付け機構を用いて細長い部材２２０と連結している。

継手部２２６は、複数の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄを含んでいる。図解している実施例では、複数の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄのそれぞれは、円形扇形断面形状を有している又は円筒形状の扇形を形成している。可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄは、第１の平面２３２（例えば略水平面）及び第２の平面２３４（例えば略垂直面）に対して及び互いに対して、口が広がっている、斜めに切り落とされている、傾斜している又は角度（例えば角度６度）付きである。可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄは、円形又は弓状形状の外部面２３６ａ〜２３６ｄを含んでいる。弓状外部表面２３６ａ〜２３６ｄは、レバー１２０の内部表面２０８の丸みを帯びた角２１０a〜２１０ｄと係合するような形状になっている。更に、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄは、第２の開口部２０６のテーパ付きの表面２０８と対合可能に係合するようにテーパ付きになっている。

可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄは、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｄのそれぞれの座表面２４２ａ〜２４２ｄを形成又は画定している第２の内部表面２４０a〜２４０ｄに隣接するそれぞれの第１の内部表面２３８ａ〜２３８ｄを含んでいる。第１及び第２の内部表面２３８ａ〜２３８ｄ及び２４２ａ〜２４２ｄは、継手部２２６の長方形の孔２２８の少なくとも一部を画定している。第１の内部表面２３８ａ〜２３８ｄは、第２の内部表面２４０ａ〜２４０ｄに対して凡そ垂直であり、それぞれの角度２４４ａ〜２４４ｄを形成している。更に、可撓性部材２３０ａの第１の内部表面２３８ａは、可撓性部材２３０b〜２３０ｄの第１の内部表面２３８ｂ〜２３８ｄと略平行であり、可撓性部材２３０ａの第２の内部表面２４０ａは、可撓性部材２３０ｂ〜２３０ｄの第２の内部表面２４０b〜２４０ｄと略平行である。可撓性部材２３０a〜２３０ｄのそれぞれの角度２４４a〜２４４ｄは、可撓性部材２３０a〜２３０ｄの第１の端部２４６（図２Ｄ）で最も大きく（例えば２７０度）、可撓性部材２３０a〜２３０ｄは、テーパ付きになっているので、可撓性部材２３０a〜２３０ｄの長さＬに沿ってテーパ付きになっている（例えば角度が減っている）。

座表面２４２a〜２４２ｄは、弁棒１３２のそれぞれの角部２４８a〜２４８ｄを受け入れている。図解している実施例では、第１の内部表面２３８ａ及び２３８ｄの少なくとも一部分は、長方形シャフト１３２の第１の側面又は表面２５０ａと係合しており、第２の内部表面２４０ａ及び２４０ｂの少なくとも一部分は、長方形シャフト１３２の第１の表面２５０ａに隣接する長方形シャフト１３２の第２の側面又は表面２５０ｂと係合している。同様に、第１の内部表面２３８ｂ及び２３８ｃの少なくとも一部分は、弁棒１３２の第３の側面又は表面２５０ｃと係合しており、第２の内部表面２４０ｃ及び２４０ｄは、弁棒１３２の第４の側面又は表面２５０ｄと係合している。弓状の外部表面２３６a〜２３６ｄは、有利なことに、弁棒１３２が孔２２８によって受け入れられる時に、弁棒１３２のそれぞれの角２４８a〜２４８ｄの内側又は内部に延在する又は位置している湾曲部２５２a〜２５２ｄの中心を有している。例えば、弓状の外部表面２３６ａの湾曲部２５２ａの中心は、可撓性部材２３０ａの第１及び第２の内部表面２３８ａ及び２４０ａが長方形シャフト１３２の第１及び第２の表面２５０ａ及び２５０ｂとそれぞれ係合している部分の間の長方形シャフト１３２の角２４８ａの内部に含まれている。これにより、第１及び第２の内部表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄがより大きい締め付け力を弁棒１３２の角２４８a〜２４８ｄに加えることを可能にしており、アクチュエータ１０６がレバー１２０を回転させるように作動する時に最も有効的なトルク伝達がコレット１２２と弁棒１３２との間に発生する。このように、弓状の外部表面２３６a〜２３６ｄは、弁棒１３２の角２４８a〜２４８ｄの内側に含まれる湾曲部２５２a〜２５２ｄの中心を有しているという理由で、可撓性部材２３０a〜２３０ｄは、弁棒１３２と連結される時、より有効的な締め付け力を提供している。

幾つかの実施例では、第１の内部表面２３８a〜２３８ｄ及び第２の内部表面２４０a〜２４０ｄの間の角度２４４a〜２４４ｄは、可撓性部材２３０a〜２３０ｄの第１の端部２４６では、例えば２６８度のように２７０度より僅かに小さくてもよい。このように、第１及び第２の内部表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄは、弁棒１３２の製造公差に適合することができる。更に、より大きい締め付け力を、弁棒１３２の角２４８a〜２４８ｄの近くに集中させることができる。例えば、図２Ｃで最も明瞭に示されているように、可撓性部材２３０ｂの第１の内部表面２３８ｂ及び第２の内部表面２４０ｂの間の角度２４４ｂは、第１の端部２４６では２７０度より小さく成り得るので、第１の間隙２５４が、第１の内部表面２３８ｂの第１の部分２５６と弁棒１３２の表面２５０ｃとの間に生じ、第２の間隙２５８が、第２の内部表面２４０ｂの第１の部分２６０と弁棒１３２との間に生じる。このように、コレット１２２が、弁棒１３２の角２４８ｂの近くに締め付け力を集中させることによってレバー１２０の内部で引き寄せられるので、間隙２５４及び２５８は、可撓性部材２３０ｂがより大きい締め付け力又は荷重を弁棒１３２の角２４８ｂに伝達することをできるようにする。

更に、本明細書で説明している例示的なコレット１２２の構成は、実質的に、コレット１２２の表面と弁棒１３２との間の把持係合を緩めさせるフレッチングを減らす又は無くす。弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄ、並びに第１及び第２の内部表面２３８a〜２３８ｄ、及び２４０a〜２４０ｄは、十分に密着した把持力又は締め付け力で把持されない場合、フレッチングを発生させる可能性がある微細な表面凹凸を有している。荷重を受けている２つの材料の間の対合する表面又は接触区域の凹凸が、力（例えば、アクチュエータ１０６を用いて弁棒１３２に加えられるトルク）による相対的な動きに曝される時、フレッチングは発生し、対合する表面の凹凸が互いに擦り合わされ、かつ剥げ落とさせ、結果的にコレット１２２及び弁棒１３２の間の接続に緩みをもたらす。

より大きい締め付け力を与えることは、コレット１２２がレバー１２０の中へ密着して引き寄せられる締め付け時の間に微細な局所的な降伏を角２４８a〜２４８ｄの近くのそれらの局所的な接触点又は区域に与えることによって、対合する表面の凹凸が擦り合わされることを回避する。局所的な降伏は、コレット１２２がドローナット１４８によってレバー１２０の中に引き込まれる際、弁棒１３２と穴２２８との間、並びに第１及び第２の内部表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄと弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄとの間に、対合する表面の凹凸又は接触点、局所的な密接的な係合又は順応性（即ちより密着した把持）を提供する。より大きい締め付け力は、弁棒１３２が、開位置と閉位置との間で回転する時に、対合する表面の凹凸が擦り合わされ、かつ剥げ落とされることを回避し、それによって弁棒１３２とコレット１２２との間の緩んだ接続を実質的に回避している。更に、第１の内部表面と第２との内部表面、２３８a〜２３８ｄと２４０a〜２４０ｄとの間の僅かにより小さい角度２４２a〜２４２ｄを有することで形成される間隙は、更にフレッチングを減らし得る。例えば、図２Ｃを参照すると、間隙２５４及び２５８は、コレット１２２がレバー１２０の中へ密着して引き寄せられる締め付けの間、微細な局所的な降伏を角２４８ｂ近くのそれらの局所的な接触点又は区域に集中させるために、第１の表面２３８ｂの第２の部分２６２を弁棒１３２の表面２５０ｃと係合させ、第２の表面２４０ｂの第２の部分２６４が弁棒１３２の表面２５０ｂと係合させ、これは、アクチュエータ（例えばアクチュエータ１０６）がレバー１２０を回転させる時に、最も有効的なトルク伝達がレバー１２０、コレット１２２及び弁棒１３２の間で発生する場合である。

例示のコレット１２２は、引き寄せ又は引張技法を用いてレバー１２０の中へ引き込んでもよい。図１Ａ及び図１Ｂに関連して上文で説明しているように、例示のコレット１２２をスリーブ１３８に向けて及び／又はその中へ引き寄せる又は引っ張るために座金１４６及び締結具（例えばドローナット）１４８を使用してもよい。例えば、細長い部材２２０は、ドローナット１４８と螺合的に係合するためにレバー１２０の開口部２０４及び座金１４６を通って延在することができる第２の端部２２４に外ねじを有していてもよい。このように、ドローナット１４８を締めることは、例示のコレットをレバー１２０の中へ引っ張り、結果的に、第２の開口部２０６の内部表面２０８は、下文で説明しているように孔２２８に受け入れられる弁棒（例えば弁棒１３２）と係合するように可撓性部材２３０a〜２３０ｄを内側に向けて動かすために外部表面２３６a〜２３６ｄと対合可能に係合する。代替的な構造では、細長い部材２２０は、内ねじ（図示せず）及び例示のコレット１２２をレバー１２０の中へ引き寄せるために内ねじと係合し得るドローボルト（ドローナット１４８の代わりに）を含んでいてもよい。

コレット１２２がレバー１２０の中へ引き寄せられると、第２の開口部２０６のテーパ付きの表面２０８は、可撓性部材２３０a〜２３０ｄを細長い部材２２０の軸２６８に向けて屈曲させる又は押し動かすために外部表面２３６a〜２３６ｄと係合し、当該細長い部材２２０は、孔２２８の寸法を減らすために可撓性部材２３０a〜２３０ｄを屈曲させる。このように、例示的なコレット１２２は、例えば弁棒１３２と直接的に係合することができ、それによって孔２２８の第１及び第２の内部表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄと弁棒１３２の角表面との間のいかなる間隙も減らす及び／又は無くすことができる。弁棒１３２が孔２２８の内部に位置付けられる時、内部表面２３０a〜２３０ｄは、弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄと直接的に係合して締め付け力を加えているので、内部表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄと弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄとの間に実質的に密着した嵌め合いが実現されることになる。

更に又は或いは、可撓性部材２３０a〜２３０ｄは、可撓性部材２３０a〜２３０ｄが長さＬに沿って及び細長い部材２２０の第２の端部２２４に向けてテーパ付きになっているので、より薄くなっている。より薄い材料は、コレット１２２がスリーブ１３８の中へ引き込まれる時、より大きい締め付け力を弁棒１３２に更に与えるために、コレット１２２の軸２６８に対する可撓性部材２３０a〜２３０ｄの可撓性又は変位を助長する。更に、図２Ａ及び図２Ｄで最も明白に示しているように、可撓性部材２３０a〜２３０ｄは、コレット１２２がスリーブ１３８の中へ引き込まれる時、コレット１２２の軸２６８に対する可撓性部材２３０a〜２３０ｄの可撓性又は変位を更に助長するために弓型形状アパーチャ２７０a〜２７０ｈを含んでいてもよい。

レバー１２０と弁棒１３２との間の回転作動の不完全（即ち作動の不完全）は、例示のコレット１２２を用いて、表面２３８a〜２３８ｄ及び２４０a〜２４０ｄと弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄとの間の間隙を無くすることによって実質的に減らされる又は無くされる。更に、コレット１２２がレバー１２０の中へドローナット１４８によって引き寄せられる又は引っ張られる際、スリーブ１３８の内部表面２０８は、レバー１２０とコレット１２２との間の作動の不完全を更に減らす又は最小限に抑えるべくレバー１２０とコレット１２２との間に密着した結合を提供するために、可撓性部材２３０a〜２３０ｄの外部表面２３６a〜２３６ｄと対合可能に係合する。

経時的に、及び弁（例えば図１Ａ及び図１Ｂの弁１００）の連続的な作動を通して、弁棒の表面は、損耗する場合がある。これは、シャフト及びアクチュエータの間の当初の接続に緩みを引き起こす場合がある。しかしながら、例えば例示のコレット１２２のような、本明細書で説明している例示のコレットを用いれば、例示のコレット１２２をレバー１２０のスリーブ１３８の内部に更に引き込み、可撓性部材２３０a〜２３０ｄを軸に向かって更に変位させるためにドローナット１４８又はボルトを締めることで、アクチュエータ（例えばアクチュエータ１０６）と弁棒（例えばシャフト１３２）との間の実質的に密着した嵌め合い又は継手を維持する又は容易に復元し得る。

例示のコレット１２２及び／又はスリーブ１３８は、インベストメント鋳造又は任意の他の適切な単数又は複数の加工法を用いて形成されてもよい。更に、例示のコレット１２２は、４つの可撓性部材２３０a〜２３０ｄを有しているように示されているが、より少ない又はより多い数の可撓性部材を使用して例示のコレット１２２を実装することが可能である。例えば、例示のコレットは、締め付け力を弁棒１３２の表面２５０a〜２５０ｄの内の１つに加える単一の可撓性部材を用いて実装されてもよい。そのような場合では、可撓性部材の第２の内部表面に隣接する第１の内部表面は、コレットの長方形の孔の一部分の少なくとも一部を画定しており、長方形の孔によって受け入れられる弁棒の角の内側に位置する曲率の中心を有している弓状の外部表面を有している。

図３Ａは、本明細書で説明している別の例示のコレット３００及び例示のレバー３０２を図解している。図３Ｂは、図３Ａの例示のコレット３００及びレバー３０２の端面図を図解している。例示のコレット３００は、細長い部材３０４及び継手部３０６を含んでいる。細長い部材３０４は、第１の端部３０８及び第２の端部３１０を有している。継手部３０６は、細長い部材３０４の第１の端部３０８と連結されており、長方形の弁棒３１４を受け入れるように構成された第１の又は実質的に長方形の開口部３１２を含んでいる。継手部３０６は、丸みを帯びた角３１８a〜３１８ｄを有している長方形の断面形状３１６を有している。このように、例示のコレット３００は、図１Ａ、図１Ｂ及び図２A〜図２Ｄの例示のコレット１２２と比べてより小型の外形を提供しており、例示のコレット１２２より比較的により小さい弁棒を受け入れることができる。レバー３０２も、同様に、レバー１２０より小さく、有利なことに比較的により小さい制御弁と共に使用することができる。細長い部材３０４の第２の端部３１０は、コレット３００をレバー３０２と連結させ、ナット又はボルトのうちの少なくとも１つと係合するように構成されている。

継手部３０６は、第２の内部締め付け表面３２４a〜３２４ｄに隣接するそれぞれの第１の内部締め付け表面３２２a〜３２２ｄを有している複数の可撓性部材３２０a〜３２０ｄを含んでいる。第１及び第２の内部表面３２２a〜３２２ｄ及び３２４a〜３２４ｄは、長方形の弁棒３１４と係合する又は当該弁棒を受け入れるそれぞれの座表面３２６a〜３２６ｄを画定している。可撓性部材３２０a〜３２０ｄは、継手部３０６の丸みを帯びた角３１８a〜３１８ｄを画定している曲線状の外部表面３３０a〜３３０ｄを有しているＬ字形断面形状３２８を有している。曲線状の外部表面３３０a〜３３０ｄは、弁棒３１４のそれぞれの角３３４a〜３３４ｄの内側に延在又は位置している曲率３３２a〜３３２ｄのそれぞれの中心を有している。このように、増大した締め付け力を、弁棒３１４の角３３４a〜３３４ｄに伝達することができ、これは、アクチュエータ（例えば図１Ａのアクチュエータ１０６）がレバー３０２を回転させるように作動する時、最も有効的なトルク伝達がコレット３００と弁棒３１４との間で発生する場合である。可撓性部材３２０a〜３２０ｄは、細長い部材３０４の第２の端部３１０に向かってテーパ付きになっており、スリット又は開口部３３６a〜３３６ｄによって形成又は分割される場合がある。

例示のコレット３００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂと関連させて説明したように、コレット１２２がレバー１２０によって受け入れられるのと実質的に同じ方法でレバー３０２によって受け入れられる。レバー３０２は、細長い部材３０４の第２の端部３１０を受け入れるために第１の開口部３３８を有し、かつ継手部３０６を受け入れるためにテーパ付きの第２の開口部を有している。テーパ付きの第２の開口部３４０は、丸みを帯びた角３４２a〜３４２ｄを有する長方形断面形状を有している。継手部３０６は、可撓性部材３２０a〜３２０ｄの弓状の外部表面３３０a〜３３０ｄが第２の開口部３４０の丸みを帯びた角３４２a〜３４２ｄと係合するように、レバー３０２の第２の開口部３４０と係合する。コレット３００がレバー３０２の中へ引き込まれる際、第２の開口部３４０のテーパ付きの内部表面は、可撓性部材３２０a〜３２０ｄをコレット３００の軸３４４に向けて屈曲又は変位させるためにテーパ付きの外部表面３３０a〜３３０ｄと係合する。このように、コレット３００がレバー３０２の中へ引き込まれる時、可撓性部材３２０a〜３２０ｄは、弁棒３１４に向けて変位され、当該弁棒と直接的に係合する。具体的には、第２の開口部３４０が、継手部３０６を受け入れる時（即ち、コレット３００がレバー３０２の中へ引き込まれる時）、第１の内部表面３２２ａ及び３２２ｄは、弁棒３１４の第１の表面３４６ａと係合し、第２の内部表面３２４ａ及び３２４ｂは、弁棒３１４の第２の表面３４６ｂと係合する。同様に、第１の内部表面３２２ｂ及び３２２ｃは、弁棒３１４の第３の表面３４６ｃと係合し、第２の内部表面３２４ｃ及び３２４ｄは、弁棒３１４の第４の表面３４６ｄと係合する。第１及び第２の内部表面３２２a〜３２２ｄ及び３２４a〜３２４ｄは、締め付け力を弁棒３１４に提供するために弁棒３１４の表面３４６a〜３４６ｄと直接的に係合することができる。

更に、可撓性部材３２０a〜３２０ｄは、可撓性部材３２０a〜３２０ｄがより可撓性を有することができるようにするために開口部又はアパーチャ３４８a〜３４８ｈを含んでいてもよい。そのような可撓性は、可撓性部材３２０a〜３２０ｄをレバー３０２の対合する内部表面３４０に向けて外側へ押し付ける。このように、可撓性部材３２０a〜３２０ｄは、有利なことに、コレット３００とレバー３０２との間の作動の不完全を更に最小に抑えるためにレバー３０２と係合する、独立して作用する楔を形成している。上文で検討したように、例示のコレット３００は、有利なことに、図１Ａ、図２Ａ及び図２Ｂの例示のコレット１２２と比べてより小型のコレット３００を提供している。

本明細書では、特定の方法、装置及び製造品を説明してきたが、本特許の保護範囲はそれらに限定されるものではない。それどころか、本特許は、逐語的に又は均等論の下で添付の特許請求の範囲の中に正当に該当するあらゆる方法、装置及び製造品を含むものである。

Claims (23)

1. アクチュエータを回転弁に作動可能に係合するように構成されたシャフト継手アッセンブリにおいて、
   第１の端部及び第２の端部を有する細長い部材を有し、前記第１の端部は、多角形形状のシャフトを受け入れるように構成された第１の開口部を有する継手部を含んでおり、前記継手部は、弓状の外部表面及び前記第１の開口部の少なくとも一部を画定している第２の内部表面に隣接する第１の内部表面を有する１つの可撓性部材を含んでおり、前記第１の内部表面の少なくとも一部は、前記多角形形状シャフトの第１の側面と係合するように構成され、前記第２の内部表面の少なくとも一部は、前記多角形形状シャフトの第２の側面と係合する、コレットと、
   内部に前記コレットを受け入れるように構成され、前記第１の開口部の中央に向けて前記可撓性部材を半径方向内向きにするスリーブと、
   前記可撓性部材の弓状の外部表面は、前記第１及び第２の表面によって画定される角への第１の開口部の中央から離れている湾曲部の中心を有している、を備えているシャフト継手アッセンブリ。
2. 前記コレットの継手部は、前記第１の開口部を少なくとも部分的に画定している第４の内部表面に隣接する第３の内部表面を有し、且つ第２の弓状の外部表面を有している第２の可撓性部材を更に備えており、
   前記第３の内部表面の少なくとも一部分は、前記多角形形状のシャフトの第３の側面と係合し、前記第４の内部表面の少なくとも一部分は、前記多角形形状のシャフトの第４の側面と係合するように構成され、前記第２の可撓性部材の弓状の外部表面は、前記第３及び第４の表面によって画定される第２の角への第１の開口部の中央から離れている湾曲部の中心を有しており、前記湾曲部の第１の中心は前記湾曲部の第２の中心から離れている、請求項１に記載のシャフト継手アッセンブリ。
3. 前記複数の可撓性部材の湾曲部の中心は、一致しない、請求項２に記載のシャフト継手アッセンブリ。
4. 前記スリーブは第２の開口部及び該第２の開口部に隣接したテーパ付きの第３の開口部を有し、前記細長い部材は第２の開口部に受け入れられ、前記継手部は前記テーパ付きの第３の開口部に受け入れられ、前記多角形形状のシャフトは前記回転弁に係合するように構成された長方形のシャフトを備え、該長方形のシャフトは、第１及び第２の可撓性部材の間の第１の開口部にクランプされ、各第１及び第２の可撓性部材の前記弓状の外部表面の曲率の中心は、前記長方形のシャフトの別々の角の内側に位置している、請求項３に記載のシャフト継手アッセンブリ。
5. 前記第１及第２の可撓性部材は、前記可撓性部材の前記弓状の外部表面が前記第３の開口部と係合する時、前記長方形のシャフトを受け入れ、互いに向かって変位されるように構成される、請求項４に記載のシャフト継手アッセンブリ。
6. 各可撓性部材の外面は、別々の円形扇形である、請求項５に記載のシャフト継手アッセンブリ。
7. 前記コレットは、丁度４つの可撓性部材を有し、前記第１の開口部は長方形であり、各可撓性部材は前記第１の開口部の別々の角を画定する、請求項６に記載のシャフト継手アッセンブリ。
8. 各可撓性部材の湾曲部の中心は、前記第１の開口部の別々の角に配備されている、請求項７に記載のシャフト継手アッセンブリ。
9. 前記第１の可撓性部材の横断面形状は、円形扇形状を備えている、請求項１乃至８の何れかに記載のシャフト継手アッセンブリ。
10. 前記第１の可撓性部材は、前記第１の弓状の外部表面を画定するように丸みを帯びた外部部分を有している略Ｌ字形の横断面形状を備えている、請求項１乃至８の何れかに記載のシャフト継手アッセンブリ。
11. 前記第３の開口部は、丸みを帯びた角を有する長方形の断面形状を備えている、請求項４に記載のシャフト継手アッセンブリ。
12. 前記細長い部材の前記第２の端部は、前記細長い部材を前記スリーブと連結するように構成され、ナット又はボルトの内の少なくとも１つと係合するように構成される、請求項１に記載のシャフト継手アッセンブリ。
13. 前記スリーブは、前記アクチュエータと回転自在に連結されるように構成されるレバーと一体化して形成される、請求項１に記載のシャフト継手アッセンブリ。
14. 長方形シャフトと共に使用されるコレットにおいて、
    細長い部材と連結されるように構成され、長方形のシャフトを受け入れるために実質的に長方形の孔を形成している複数の可撓性部材を備えており、前記複数の可撓性部材は、前記長方形の孔を少なくとも部分的に画定している座表面及びレバー開口部の内部表面と係合する弓状の外部表面を有しており、前記複数の可撓性部材の第１の可撓性部材の少なくとも１つの座表面は、前記長方形シャフトの第１の側面及び第２の側面を受け入れるものであり、
    少なくとも１つの前記可撓性部材の弓状の外部表面は、湾曲部の中心を有し、該中心は前記第１及び第２の表面によって画定される角への第１の開口部の中央から離れている、コレット。
15. 前記第１の可撓性部材の前記外部表面の曲率の中心は、前記長方形のシャフトの角の内部にある、請求項１４に記載のコレット。
16. 前記複数の可撓性部材の夫々は、円筒の扇形を備えている、請求項１５に記載のシャフト継手アッセンブリ。
17. 前記複数の可撓性部材の夫々は、前記弓状の外部表面を画定するように丸みを帯びた外部部分を有している略Ｌ字形の横断面形状を備えている、請求項１５に記載のシャフト継手アッセンブリ。
18. 前記可撓性部材は、互いに対して角度を成している、請求項１４乃至１７の何れか記載のコレット。
19. コレットにおいて、
    細長い部材と連結され、丸みを帯びた角及び長方形シャフトを受け入れるように構成された第１の開口部を有する長方形断面形状を画定している外部表面を有する継手部を備えており、前記継手部は、複数の可撓性部材を備えており、それぞれは、前記第１の開口部を少なくとも部分的に画定している第２の内部表面に隣接する第１の内部表面と、前記継手部の前記丸みを帯びた角を少なくとも部分的に画定している弓状の外部表面と、を有しており、
    少なくとも１つの前記可撓性部材の弓状の外部表面は、少なくとも１つの可撓性部材の前記第１及び第２の表面によって画定される角への第１の開口部の中央から離れている湾曲部の中心を有している、コレット。
20. 前記弓状の外部表面の曲率の中心は、前記第１の開口部によって受け入れられる前記長方形のシャフトのそれぞれの角の内側に位置する、請求項１９に記載のコレット。
21. アクチュエータと作動可能に連結され、前記コレットの前記細長い部材を受け入れるための第２の開口部及び前記可撓性部材と係合するように構成されたテーパ付きの表面を有する第３の開口部を有しているレバーを更に備えており、前記第３の開口部は、丸みを帯びた角を有する実質的に長方形の断面形状を備えている、請求項１９又は２０に記載のコレット。
22. 前記可撓性部材は、前記第３の開口部の内部で滑動するように構成されており、前記第３の開口部の前記テーパ付きの表面は、前記第１及び第２の内部表面を前記長方形のシャフトと係合させるように前記可撓性部材の前記弓状の外部表面と係合する、請求項２１に記載のコレット。
23. 前記可撓性部材は、テーパ付きである、請求項１９乃至２２の何れかに記載のコレット。

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