JP5457467B2 - リニアアクチュエータ用手動オーバーライド装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、制御弁用リニアアクチュエータに関する。より詳細には、リニアアクチュエータ用手動オーバライド装置に関する。

多くのプロセス制御弁が、周知のダイアフラム式またはピストン式アクチュエータを用いて、作動する（例えば、圧縮空気作用で作動する）。アクチュエータは、弁を開放または閉鎖する力および動きを供給して、例えば、リニア弁、回転弁といった、制御弁を自動化するために用いることができる。ゲート、グローブ、ダイヤフラム、ピンチおよびアングル弁などのリニア弁は、開放位置と閉鎖位置の間に流量制御部材（例えば、弁体）を移動させる弁棒（例えば、滑動ステム）を、通常、有する。ちょう形弁、玉弁および円板弁などの回転弁は、開放位置と閉鎖位置の間で流量制御部材を移動させる弁心棒を、通常、有する。アクチュエータステムは、リニア弁の弁棒または回転弁の弁心棒をアクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータなど）に、有効に連結する。

動作中、ポジショナまたは制御ユニットは、アクチュエータに制御流体（例えば、空気）を供給し、アクチュエータに弁棒または弁心棒の位置を定めさせ、その結果、所望の位置に流量制御部材を配置して、弁を通過する流体流量を調節する。弁が閉鎖されるとき、流量制御部材は、弁を通過する（例えば、一方または両方向の）流体流動を妨げるために、弁内の流路を取り囲む環状または周囲の密封部分に係合するように、通常、構成される。

プロセス制御システムにおいて、開放位置、閉鎖位置または他の任意の所望の位置に、流量制御部材の位置を手動でオーバーライドする必要が生じる場合がある。例えば、非常事態、停電の間、または、制御流体（例えば、空気）の（例えば、空気圧の）アクチュエータへの供給が停止された場合に、道管の過圧を防ぐために弁を開放する必要、または、汚染（例えば、化学汚染）を防ぐために弁を閉鎖する必要が生じる場合がある。手動オーバーライド装置のいくつかの公知の例は、弁を手動操作するために通常はアクチュエータに直接取り付けられた、ハンドル車およびねじの配置を提供する。しかしながら、これらの公知の手動オーバーライド装置は、いくつかの弁の手動操作が一方向に限定され、一度これらの弁が手動で操作されると、もう一方つまり逆方向に弁を操作するために用いることができない。したがって、これらの公知の手動オーバーライド装置は、複動式アクチュエータ（すなわち、加圧流体が弁を開閉するために用いられるアクチュエータ）との使用に適切ではない。

一例では、手動オーバーライド装置の例として、第１面上に第１継手、および、第１面とは反対の第２面上に第２継手を有する手動オペレータが挙げられる。雄ねじを有する第１駆動部材つまりステムは、アクチュエータのハウジングに結合する。第１駆動部材は、手動オペレータの第１継手を受ける第１端部、および、アクチュエータの作動部材を選択的に係合する第２端部を備える。第２駆動部材つまりステムは、第１駆動部材に摺動できるように結合し、そして、作動部材のアクチュエータステムにねじ止めして結合をする第１端部、および、手動オペレータの第２継手を受ける第２端部を有する。手動オペレータによる第１回転方向への第１駆動部材の回転は、第１直線方向へアクチュエータの作動部材を移動し、そして、手動オペレータによる第１回転方向への第１駆動部材に対する第２駆動部材の回転は、第１直線方向とは反対の第２直線方向にアクチュエータの作動部材を移動させる。

他の例では、制御弁は、ハウジング内に配置された作動部材および第１端部で作動部材と結合し第２端部で弁の弁棒と結合したアクチュエータステムを有する、アクチュエータを備える。第３ステムは、ハウジングに第３ステムを結合させるために、ステムの縦軸に沿った孔および外周にねじを切った部分を有する。第３ステムは、第３ステムが第１回転方向に回転するとき、第１直線方向に作動部材が移動するように、選択的に作動部材を係合する。送りねじは、回転できるように第３ステムに結合される。送りねじは、第３ステムの第１端部を係合することになるヘッド部、および、第３ステムの孔に配置される本体を備え、そして、第１回転方向への第３ステムに対する送りねじの回転が第１直線方向とは反対の第２直線方向に作動部材を移動させるようにアクチュエータステムの第１端部をねじ止めして係合をした、ねじ部を備える。
さらに別の例では、オーバーライド装置の例は、第１回転方向への第１器具の回転が、第１直線方向へ作動部材を移動させる、アクチュエータの作動部材を選択的に移動するための第１器具を備える。更に、オーバーライド装置の例は、作動部材を選択的に移動するための第２器具を備える。作動部材を選択的に移動するための第１器具と関連をした第１回転方向への第２器具の回転が、第１直線方向とは反対の第２直線方向に作動部材を移動させるように、第２器具は、作動部材のアクチュエータステムに結合して、作動部材を選択的に移動するために第１器具と回転できるように結合する。この例は、更に、作動部材を選択的に移動するための第２器具を回転させるための第２器具、および、作動部材を選択的に移動するための第１器具を回転させるための器具を備える。

本明細書において説明される手動オーバーライド装置が実施された、制御弁の例の、閉鎖位置を示した断面図を示す。 図１Ａの制御弁の例の、開放位置を示した断面図を示す。 図１Ａおよび図１Ｂの手動オペレータの例の平面図である。 図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａの手動オペレータの例の断面図である。 図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂの手動オーバーライド装置の例を介して、閉鎖位置へ手動で移動した、図１Ａおよび図１Ｂの制御弁の例の断面図を示す。 閉鎖位置で故障をした、図１Ａおよび図１Ｂの制御弁の例の断面図を示す。 図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂの手動オーバーライド装置の例を介して、手動で開放位置へ移動をした図４の制御弁の例の断面図を示す。

非常事態、停電、または、バルブアクチュエータ（例えば、空気圧アクチュエータ）に対する制御流体（例えば、空気）の供給が故障する場合、所望の位置（例えば、図３の閉鎖位置、図５の開放位置）に弁の流量制御部材の位置を手動でオーバーライドする必要があり得る。例えば、自動制御システムがアクチュエータへの制御流体の供給に失敗した場合、道管の過圧を妨げるために弁を開放する必要があり得るし、また、汚染（例えば、化学汚染）を妨げるために弁を閉鎖する必要があり得る。一般に、制御弁用の公知の手動オーバライド装置は、弁の手動操作ができ、弁の流量制御部材を所望の位置へ移動するために、外部電源を必要としない。代わりに、これらの公知の手動オーバライド装置は、ハンドル車、鎖車、梃子、クラッチ切断装置またはこれらの組み合わせを通常は用い、人が提供をした入力（手動）トルクと比較して、結果として高い出力トルクとなる、減少を提供する一連のギア（例えば、ウォーム駆動ギアボックスなど）を駆動する。したがって、非常事態の間、例えば、弁の位置は、手動で移動することができる。

いくつかの公知の手動オーバライド装置は、自動ロック式ウォームおよびウォームギア駆動が所望の位置で弁を保持する、ウォーム駆動ギアボックスを利用する。しかしながら、この構成は、アクチュエータステムの穴と手動オーバライドステムの穴を位置合わせすること、および、手動オーバライド装置を係合するために穴を通じてピンを滑動させることが、通常、必要となる。非常事態の間、この工程は、時間がかかり、不適格となり得る。他の公知の出願では、ハンドル車を介して弁の手動操作を可能にするために、梃子を手動で係合することが必要な、クラッチ切断可能なウォーム駆動ギアボックスが利用される。しかしながら、ウォーム駆動ギアボックスは、比較的高価で、操作が難しく、弁およびアクチュエータアセンブリの大きさのエンベロプを拡大し、そして、アクチュエータを有した複合体アセンブリを必要とする。

別の公知の手動オーバライド装置の例は、手動で弁を操作するために、アクチュエータに直接取り付けられるハンドル車とねじの組み合わせを提供する。しかしながら、この公知の構成は、１つの方向へいくつかの弁の操作を限定し、その結果、これらの弁が１度手動で操作されると、もう一方の方向つまり逆の方向へ弁を操作するために、オーバライド装置を利用することができない。したがって、これらの公知の手動オーバライド装置は、複動式アクチュエータで利用することができない。

一般に、本明細書において説明をした手動オーバライド装置の例は、アクチュエータを選択的に係合または操作するために利用することができる。手動オーバライド装置の例は、流体の流れが弁を通過する全開位置と、弁を通過する流体の流れが制限されるかまたは妨げられる完全閉鎖位置の間の、任意の位置に弁の流量制御部材を配置するように、アクチュエータの手動制御を可能にする。本明細書において説明をした手動オーバライド装置の例は、手動オーバライド装置の例が、アクチュエータの相対的な方向操作または直線移動を提供する（すなわち、第１方向および第１方向とは反対の第２方向にアクチュエータを移動させる）ので、特に複動式アクチュエータ（すなわち、加圧流体が弁を開閉するために利用されるアクチュエータ）での使用に有益である。本明細書において説明をした手動オーバライド装置の例は、例えば、制御弁、絞り弁、オン／オフ弁、などの、リニアアクチュエータを有する弁で用いられる可能性がある。
また、手動オーバライド装置の例は、ｆｌｕｉｄ−ｔｏ−ｏｐｅｎ作動弁（すなわち、ばねが閉鎖位置で弁に付勢する弁）、または、ｆａｉｌ―ｔｏ―ｃｌｏｓｅ作動弁（すなわち、ばねが開放位置で弁に付勢する弁）を用いて、利用される可能性がある。

更に、上記の公知のオーバライド装置と比較して、本明細書において説明をした手動オーバライド装置の例は、高価ではなく、弁およびアクチュエータアセンブリの大きさのエンベロプを縮小する。これは、手動オーバライド装置を介して弁の操作ができるように梃子を手動で係合することが通常は必要な、クラッチ切断可能な装置または高価なギヤボックス構成を、手動オーバライド装置の例が有しないためである。

図１Ａは、本明細書において説明される手動オーバライド装置１０２の例が実装された、制御弁１００の例の断面図を示す。この図は、閉鎖位置での制御弁１００の例を示している。図１Ｂは、図１Ａの制御弁１００の例の、開放位置で示された、断面図である。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、制御弁１００の例は、弁１０６を通過する流体流動を可能にする開放位置と、弁１０６を通過する流体流動を妨害又は制限する閉鎖位置の間に、弁１０６を移動または操作するためのアクチュエータ１０４を備える。弁１０６は、弁１０６の主要な圧力バウンダリである弁本体１０８を有し、入口１１４と出口１１６の間に流体流動通路を提供するオリフィス１１２（図１Ｂ）を画定するために、弁内に配置された弁座１１０（図１Ｂ）を備える。

流量制御部材１１８は、弁棒１２０を介して、アクチュエータ１０４に作動可能に結合される。アクチュエータ１０４は、図１Ａに示されるように、入口１１４と出口１１６間で流体の流れを制限するかまたは妨げるために、第１方向（例えば、弁座１１０の方向）へ、図１Ｂに示されるように、入口１１４と出口１１６の間の流体の流れを可能にするために、第２方向（例えば、弁座１１０から離れて）へ、流量制御部材１１８を移動させる。その結果、弁座１１０に対する流量制御部材１１８の位置は、制御弁１００を通過する流体流速を変化させるか、または、制御する。

ボンネット１２２は、弁棒１２０を収容し、そして、弁本体１０８の外側の、弁１００を取り巻く環境への、弁棒１２０に沿ったプロセス流体の漏れを妨げるパッキングシステム１２４を備える。また、ボンネット１２２は、弁本体１０８をヨーク１２６に結合し、このヨークは、弁１０６をアクチュエータ１０４に結合する。いくつかの例においては、ケージ（図示せず）が、流体のいくらかの流動特性（例えば、減少したノイズ、弁１０６を通過する流体の流れによって減少したキャビテーションなど）を提供するために、流量制御部材１１８を摺動可能に受けるように、弁本体１０８に配置される可能性がある。

図１Ａおよび図１Ｂで示されるアクチュエータ１０４は、複動式アクチュエータ（すなわち、加圧流体が弁１０８を開閉するために用いられる）と一般に称する。作動部材１２８（例えば、ピストン、ダイヤフラムなど）は、第１室１３２および第２室１３４を画定するために、ハウジング１３０内に配置される。アクチュエータステム１３６は、第１端部１３８で作動部材１２８に結合し、第２端部１４０で弁棒１２０に結合する。移動表示器（図示せず）が、アクチュエータ１０４の位置、つまり、弁座１１０に対する流量制御部材１１８の位置、（例えば、開放位置、閉鎖位置、中間位置など）を追跡または指示するために、アクチュエータステム１３６の第２端部１４０または弁棒１２０に結合されてもよい。

本移動表示器は、制御装置つまりポジショナ１４２に信号（例えば、力学的な信号、電気的な信号など）を提供するために構成されてもよい。この制御装置つまりポジショナ１４２は、移動表示器によって提供される信号（例えば、力学的な信号、電気的な信号など）に基づいて、第１口または通路１４４（例えば、ホース）を経て第１室１３２に、そして、第２口つまり通路１４６（例えば、ホース）を経て第２室１３４に、制御流体（例えば、加圧空気、油圧オイルなど）を供給する。その結果、作動部材１２８全体の差圧が、第１方向（例えば、軸１４７に沿った直線経路）、および、第１方向とは反対の第２方向（例えば、軸１４７に沿った直線経路）へ、作動部材１２８を移動させる。

上記したように、使用目的によっては、非常事態、停電などの間、流量制御部材１１８の位置を、所望の位置に、手動でオーバーライドする必要があり得る。手動オーバーライド装置１０２の例は、図１Ａに示された閉鎖位置と図１Ｂに示された開放位置の間での、流量制御部材１１８の手動による移動または操作を可能にする。この例では、手動オーバーライド装置１０２は、第２駆動部材つまりステム１５０を摺動可能に受ける第１駆動部材１４８を備える。この例では、第１駆動部材１４０はステムであり、第２駆動部材１５０は送りねじである。しかしながら、他の例では、第１駆動部材１４８または第２駆動部材１５０は、ステム、軸、または、他の任意の適切な駆動部材である可能性がある。手動オペレータ１５２は、ステム１４８または送りねじ１５０を手動で駆動するように、ステム１４８および／または送りねじ１５０のどちらかに、取り外し可能に結合される。ステム１４８および送りねじ１５０は、軸１４７を中心とするアクチュエータステム１３６と同軸に位置合わせされる。

この例では、ステム１４８は、アクチュエータ１０４のハウジング１３０にねじ止めして結合し、作動部材１２８の第１面１５４を選択的に係合するために、軸１４７に沿った直線経路に沿って、第１方向に駆動する。ステム１４８は本体を備え、本体は、孔１５６を有し、そして、第１端部１６０と第２端部１６２の間に、少なくとも１つの、外周にねじを切った部分１５８を有する。この例では、ねじ部１５８のねじ山は、右巻きのねじ山である。しかしながら、他の例では、ねじ部１５８のねじ山は、左巻きのねじ山および／または他の任意の適切なねじ山でもよい。また、この例では、ステム１４８の第１端部１６０は、六角形型の断面形状を有する。しかしながら、他の例では、第１端部１６０は、正方形の断面形状または他の任意の適切な断面形状を有してもよい。

送りねじ１５０は、ステム１４８に、摺動可能に、そして、回転可能に結合する。この例では、送りねじ１５０は、ステム１４８の第１端部１６０を係合するヘッド部１６６を有した第１端部１６４、及び、ステム１４８の中空体１５６（例えば、の孔の）の中に配置される本体１６８を備える。第２端部１７０にある送りねじ１５０の本体１６８の少なくとも一部は、アクチュエータステム１３６の第１端部１３８をねじ止めして係合するために、ねじ山１７２を有する。アクチュエータステム１３６の第１端部１３８は、送りねじ１５０の第２端部１７０を受けるために、ねじ開孔部１７４を有する。この例では、送りねじ１５０は、アクチュエータステム１３６のねじ開孔部１７４の右巻きのねじ山と実質的に同様の（例えば、同じピッチを有した）右巻きのねじ山を有する。しかしながら、他の例では、送りねじ１５０のねじ山１７２および／またはねじ開孔部１７４のねじ山は、左巻きのねじ山および／または他の任意の適切なねじ山でもよい。送りねじ１５０のヘッド部１６６は、軸１４７に実質的に垂直な開孔部１７６を有する。

手動オペレータ１５２は、ステム１４８および送りねじ１５０を選択的に駆動する。図２Ａは、図１Ａおよび図１Ｂの手動オペレータ１５２の上面図で、図２Ｂは、図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａの手動オペレータ１５２の断面図である。図２Ａおよび２Ｂに最も明らかに示されるように、手動オペレータ１５２は、ハンドル車として示される。手動オペレータ１５２は、手動オペレータ１５２の第１面２０４上に第１継手２０２、及び、第１面２０４とは反対の第２面２０８上に第２継手２０６を備える。第１継手２０２は、軸１４７のまわりにステム１４８を回転させるために、ステム１４８の第１端部１６０に、手動オペレータ１５２を取り外し可能に結合させる。この例では、第１継手２０２は、ステム１４８の第１端部１６０の六角形断面形状と嵌合することになる六角形断面形状を有した開孔部２１０を備える。他の例では、第１継手２０２は、ステム１４８の第１端部１６０の断面形状と、実質的に同様または相補的な、他の適切な断面形状を有してもよい。さらに他の例では、第１継手２０２は、ピン、締結具、クリップなどの、他の任意の適切な締結部品（単数または複数）を介して、ステム１４８に結合してもよい。

第２継手２０６は、軸１４７のまわりに送りねじ１５０を回転させるために、送りねじ１５０の第１端部１６４に、手動オペレータ１５２を取り外し可能に結合させる。この例では、第２継手２０６は、送りねじ１５０の第１端部１６４（すなわち、ヘッド１６６）を受けるために、孔２１４を有した円筒形のハブ２１２を備える。ハブ２１２は、ハブ２１２の軸２１８に実質的に垂直な、開孔部２１６を備える。送りねじ１５０に手動オペレータ１５２を結合させるために、送りねじ１５０のヘッド１６６の開孔部１７６は、手動オペレータ１５２が第２継手２０６を介して送りねじ１５０と結合される際にピンまたはクリップ部材４０２（図４および５）を受けるように、ハブ２１２の開孔部２１６と位置合わせされる。ピン４０２は、第２継手２０６を介して手動オペレータ１５２を送りねじ１５０と結合させるためだけに、必要とされる。したがって、ピン４０２は、通常操作の時、および／または、手動オペレータ１５２が第１継手２０２を介してステム１４８と結合する時には、開孔部１７６および２１６から除去される。ピン部材４０２は、例えば、スプリングデテントを有するピンでもよく、開孔部１７６および２１６からの除去またはそれら開孔部への挿入を容易にするために、環を含んでもよい。さらに、図示してはいないが、ピン部材４０２は、手動オペレータ１５２に結びつけられてもよい。

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、動作中、手動オペレータ１５２は、第１継手２０４を介して、ステム１４８と結合する（そして、ピン４０２は、開孔部１７６および２１６から除去される）。ポジショナ１４２は、第１方向（例えば、図１Ａの向きで下の方向）に作動部材１２８を移動させるために、第２室１３４の制御流体によって作動部材１２８の第２面１７８に及ぼされる力より、大きな力を作動部材１２８の第１面１５４に及ぼすように、制御流体を第１室１３２に供給する（例えば、第２室１３４の流体は、第２口１４６を介して放出または除去される）。第１方向への作動部材１２８の移動は、アクチュエータステム１３６、弁棒１２０、そして、流量制御部材１１８を、軸１４７に沿って弁座１１０の方向へ直線経路で移動させる。図１Ａに示すように、閉鎖位置で、流量制御部材１１８は、弁１０６を通過する流体の流れを妨げるために、弁座１１０と密封して係合する。

これとは逆に、第１方向とは反対の第２方向（例えば、上の方向）へ、作動部材１２８を移動させるために、ポジショナ１４２は、第１室１３２の流体によって作動部材１２８の第１面１５４に及ぼされる力より、大きな力を作動部材１２８の第２面１７８に及ぼすように、第２室１３４に制御流体を供給する（例えば、第１室１３２の流体は、第１口１４４を介して放出または除去される）第２方向への作動部材１２８の移動は、アクチュエータステム１３６、送りねじ１５０、および、弁棒１２０を第２方向へと移動させ、その結果、図１Ｂに示すように、流量制御部材１１８を、弁１０６を通過する流体の流れが可能となるように、弁座１１０から離れて軸１４７に沿って直線経路に移動させる。このように、ポジショナ１４２は、流量制御部材１１８が弁座１１０を密封して係合する閉鎖位置（図１Ａ）と、流量制御部材１１８が弁座１１０から離れて間隔を置いて配置される全開または最大流量の位置（図１Ｂ）の間で、流量制御部材１１８の位置を変化させるために、第１および第２室１３２、１３４に、制御流体を供給する。

つまり、動作中に、手動オーバーライド装置１０２は、制御弁１００の自動動作に影響を及ぼさず、また、自動動作を損なわない。より詳しくは、手動オペレータ１５２が第１継手２０２を介してステム１４８の第１端部１６０に結合されて、制御弁１００が第１位置（図１Ａ）と第２位置（図１Ｂ）の間で通常に作動をする場合には、手動オーバーライド装置１０２は、アクチュエータ１０４を妨げない。また、送りねじ１５０はアクチュエータステム１３６にねじ止めして結合し、その結果、アクチュエータステム１３６と共に軸１４７に沿った直線経路で移動するが、送りねじ１５０（または、手動オーバーライド装置１０２）は、制御弁１００の動作を妨げない。図１Ｂに明らかに示されるように、送りねじ１５０は手動オペレータ１５２に結合しない（例えば、ピンが開孔部１７６および２１６から除去される）ので、制御弁１００の動作中（および、手動オペレータ１５２がステム１４８に結合するとき）、送りねじ１５０は、ステム１４８の中空体１５６（例えば、孔）の中で滑動する。第１端部１６４（例えば、ヘッド１６６）は、手動オペレータ１５２の開孔部２１０および２１４を通って滑動する。したがって、正常な（例えば、自動の）操作の間、手動オペレータ１５２の第１継手２０２がステム１４８の第１端部１６０と係合するように、手動オペレータ１５２は制御弁１００に結合してもよい。代替として、手動オペレータ１５２は、正常動作時、制御弁１００から除去されてもよい。

図３は、流量制御部材１１８を有する制御弁１００の例が、手動オーバーライド装置１０２の例を介して、手動で閉鎖位置へ移動することを示す。図１Ｂの位置から図３の閉鎖位置へ制御弁１００の例が移動するように手動オーバーライド装置１０２を用いるために、手動オペレータ１５２の第１継手２０２が、ステム１４８の第１端部１６０と結合する。上記したように、この例では、手動オペレータ１５２が第１継手２０４を介してステム１４８と結合する場合、ピン部材４０２は必要とされない。操作者は、軸１４７のまわりに、第１回転方向３０２（例えば、時計回りの方向）に、手動オペレータ１５２を手動で回転させる。第１回転方向３０２への手動オペレータ１５２の回転は、ステム１４８を第１回転方向３０２に回転させる。次に、ステム１４８のねじ山は、右巻きなので、第１回転方向３０２へのステム１４８の回転が、第１直線方向３０４（例えば、図３の向きで作動部材１２８に向かって下の方向）へ、軸１４７に沿って、ステム１４８を移動させる。ステム１４８の第２端部１６２は、第１直線方向３０４の直線経路に沿って、作動部材１２８そして流量制御部材１１８を移動するかまたは変位させるために、作動部材１２８の第１面１５４を係合し、その結果、図３に示すように、弁１０６を通過する流体の流れを妨げるように、流量制御部材１１８が弁座１１０を密封して係合する。

ステム１４８の第２端部１６２を作動部材１２８から離れて（例えば、図１Ｂの位置に）移動させるために、操作者は、第１回転方向３０２（例えば、時計回りの方向）とは反対の、第２回転方向３０６（例えば、逆時計回り方向）に手動オペレータ１５２を回転させる。第２回転方向３０６へのステム１４８の回転は、第２直線方向３０８（例えば、作動部材１２８の第１面１５４から離れる方向）に第２端部１６２を後退または移動させる。従って、ステム１４８は、作動部材１２８を選択的に係合するために回転運動を直線運動に変換して、第１直線方向３０４に作動部材１２８を駆動する。

ステム１４８が第１回転方向３０２に回転した場合に第１直線方向３０４にステム１４８の移動を限定するために、リテーナ３１０（例えば、Ｃリング）が、ハウジング１３０の第１表面３１２と係合するステム１４８の一部に沿って配置される。同様に、リテーナ３１０は、ステム１４８が第２回転方向３０６に回転する場合に第２直線方向３０８へのステム１４８の移動を妨げるかまたは限定するために、ハウジング１３０の第２表面３１４と係合する。

図４は、閉鎖位置で故障をした制御弁１００を示し、そして、図５は、手動オーバーライド装置１０２を介して開放位置へ手動で移動をする制御弁１００を示す。図４および図５を参照すると、手動オーバーライド装置１０２を介して制御弁１００の例を開放位置へ移動するために、手動オペレータ１５２の第１面２０４がアクチュエータ１０２から反対になる（例えば、外側を向く）ように、操作者は手動オペレータ１５２を回転（例えば、反転）させる。ヘッド１６６の開孔部１７６およびハブ２１２の開孔部２１６が位置合わせされるように、第２継手２０６は、送りねじ１５０のヘッド１６６に結合、または、送りねじ１５０のヘッド１６６と係合する。操作者は、送りねじ１５０に手動オペレータ１５２を結合させるために、開孔部１７６および２１６に、ピン４０２を挿入する。操作者は、第１回転方向３０２へ送りねじ１５０を回転させる。第１回転方向３０２への送りねじ１５０の回転は、ステム１４８に対して送りねじ１５０を回転させる。手動オペレータ１５２は第２継手２０４を介して送りねじ１５０に結合されるので、送りねじ１５０の回転は、第１回転方向３０２または第２回転方向３０６へ、ステム１４８を回転させない。換言すれば、手動オペレータ１５２が第２継手２０４を介して送りねじ１５０に結合される場合には、送りねじ１５０は、ステム１４８に対して（例えば、ステムの内部で）回転する。

送りねじ１５０がステム１４８に対して回転するように、送りねじ１５０のヘッド１６６は、ステム１４８の第１端部１６０と係合する。その結果、送りねじ１５０が第１回転方向３０２に回転する間、ステム１４８が静止している（すなわち、第１回転方向３０２若しくは第２回転方向３０６と、第１直線方向３０４および第２直線方向３０８のどちらへも、移動しない）ため、送りねじ１５０は、軸１４７に沿って（例えば、作動部材１２８の方へ）第１直線方向３０４へ移動しない。結果として、送りねじ１５０が第１回転方向３０２へステム１４８に対して回転するので、送りねじ１５０のねじ山１７２がアクチュエータステム１３６のねじ開孔部１７４のねじ山と係合する。次に、ねじ山（例えば、右巻きのねじ山）は、アクチュエータステム１３６を、第２直線方向３０８に移動させ（例えば、上昇させ）、その結果、作動部材１２８を軸１４７に沿った直線経路に第２直線方向３０８へ（例えば、第１室１３２の方へ）移動させる。結果として、ステム１４８に対する送りねじ１５０の第１回転方向３０２への回転は、図５の開放位置へ流量制御部材１１８を移動させる。したがって、送りねじ１５０は、第２直線方向３０８（例えば、上への方向）の直線経路に沿った、アクチュエータ１０４の作動部材１２８の直線の動きに、送りねじ１５０の回転の動きを変換する。

この例では、ヘッド部１６６がステム１４８の第１端部１６０と係合し、ピン部材４０２が送りねじ１５０に手動オペレータ１５２を結合させるので、送りねじ１５０が手動オペレータ１５２の第２継手２０６を介して回転するときに、ステム１４８と送りねじ１５０間の摩擦によって生じる力では、ステム１４８は送りねじ１５０とともに回転しない。換言すれば、手動オペレータ１５２が第２継手２０６を介して送りねじ１５０に結合するとき、手動オペレータ１５２はステム１４８に係合しない。しかしながら、場合によっては、ステム１４８が第１継手２０２を介して軸１４７のまわりに第１または第２回転方向３０２、３０６に回転するときに、（例えば、孔２１４とヘッド部１６６の間で）摩擦によって生じる力は、送りねじ１５０をステム１４８と共に回転させてもよい。この場合には、しかしながら、ステム１４８の雄ねじ（例えば。右巻きのねじ山）が、送りねじ１５０の第２端部１７０のねじ山１７２（例えば、右巻きのねじ山）のピッチと実質的に同様または同一のピッチを有するので、送りねじ１５０は、第１または第２直線方向３０４、３０８それぞれに、作動部材１２８を移動させない。その代わりに、例えば、第１および第２駆動部材１４８、１５０の、第１回転方向３０２への回転は、ステム１４８も送りねじ１５０とともに第１直線方向３０４に移動する（すなわち、送りねじ１５０がステム１４８に対して回転しない）ので、作動部材１２８の位置を変えずに、送りねじ１５をアクチュエータステム１３６に更にねじ込む。

オーバーライド装置１０２の例は、本明細書において説明されるアクチュエータ１０４（例えば、複動式アクチュエータ）の例に限定されない。オーバーライド装置１０２の例は、例えば、スプリングリターンピストンアクチュエータ、および／または、制御弁を操作するために一般に使用される他の任意の適切なアクチュエータといった、いかなるアクチュエータにも用いられる可能性がある。さらに、手動オーバーライド装置に関連して説明される例は、図１Ａおよび図１Ｂの弁１０６の例に限定されず、例えば、滑動ステム弁（例えば、ゲート弁、グローブ弁など）、回転弁（例えば、玉弁、円板弁、ちょう形弁など）、および／または、例えば図１Ｂのアクチュエータ１０４および／または他の任意の適切なアクチュエータといったリニアアクチュエータを介して操作される他の任意の適切な弁などの、さまざまな種類の弁で用いられる可能性がある。

特定の方法、装置および製品が本明細書において説明されたが、本特許の適用範囲はこれらに限定されない。反対に、本特許は、文字通りまたは均等論の下のいずれかで添付の請求の範囲に適切に収まる、すべての方法、装置および製品を包含する。

Claims (11)

1. 弁用手動オーバーライド装置であって、
   第１面上に第１継手、および、前記第１面とは反対の第２面上に第２継手を有する手動オペレータと、
   雄ねじを有し、アクチュエータのハウジングに結合する第１駆動部材であって、前記手動オペレータの前記第１継手を取り外しできるように受ける第１端部、前記アクチュエータの作動部材に選択的に係合する第２端部、および、前記第１駆動部材の縦軸に沿って通過する孔を備える、第１駆動部材と
   前記第１駆動部材に回転可能に結合するために、前記孔の中に配置される第２駆動部材であって、前記作動部材のアクチュエータステムにねじ止めして結合をする第１端部、および、前記手動オペレータの前記第２継手を取り外しできるように受ける第２端部を有する、第２駆動部材と、
   を備え、
   前記手動オペレータによる第１回転方向への前記第１駆動部材の回転が、第１直線方向へ前記アクチュエータの前記作動部材を移動させ、そして、前記手動オペレータによる第１回転方向への前記第２駆動部材の前記第１駆動部材に対する回転が、前記第１直線方向とは反対の第２直線方向に前記作動部材を移動させる、弁用手動オーバーライド装置。
2. 前記第２駆動部材が前記第１駆動部材に摺動可能に結合する、請求項１に記載の装置。
3. 前記手動オペレータの前記第２継手が、前記第２駆動部材の前記第２端部を受けるための孔を有するハブと、前記孔と実質的に垂直な開孔部と、を備える、請求項２に記載の装置。
4. 前記第２駆動部材の前記第２端部が、前記第２駆動部材が前記第１方向へ回転するときに前記手動オペレータの第２継手に前記第２駆動部材を結合させるピンを受けるために前記第２継手の前記開孔部に位置合わせをされる開孔部を有した、円筒形の本体を備える、請求項３に記載の装置。
5. 前記円筒形の本体が、前記第２駆動部材が前記手動オペレータを介して前記第１駆動部材に対して回転する際、前記アクチュエータステムの縦軸に沿った前記第２駆動部材の直線移動を妨げるために、前記第１駆動部材の前記第１端部に係合する、請求項４に記載の装置。
6. 前記手動オペレータの前記第１継手が、前記第１駆動部材の前記第１端部を受けるために、六角形型の開孔部を備える、請求項３に記載の装置。
7. 前記第１駆動部材の前記第１端部が、六角の形状を備える、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１駆動部材および前記第２駆動部材が、前記アクチュエータステムと実質的に同軸で位置合わせされる、請求項１に記載の装置。
9. 前記第１駆動部材のねじ山および前記第２駆動部材のねじ山が、同じピッチを有する、請求項１に記載の装置。
10. 前記手動オペレータがハンドル車を備える、請求項１に記載の装置。
11. 制御弁であって、
    請求項１の弁用手動オーバーライド装置と、
    ハウジング内に配置された作動部材、および、第１端部で作動部材と結合し第２端部で弁の弁棒と結合したアクチュエータステムを有する、アクチュエータと、
    を備え、
    前記弁用手動オーバーライド装置は、前記アクチュエータのハウジングに結合されている、制御弁。

Images