JP5648125B2

JP5648125B2 - スプール弁

Info

Publication number: JP5648125B2
Application number: JP2013514147A
Authority: JP
Inventors: カルロスベントゥホセ; エヌ．ウィンサンドロバート; ダブリュー．ハゼルデン，ジュニアデイビッド
Original assignee: Ross Operating Valve Co
Current assignee: Ross Operating Valve Co
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2030-06-14
Also published as: WO2011155952A1; JP2013528274A; EP2580502B1; US20130087729A1; ES2528318T3; EP2580502A1; US9395020B2

Description

本発明は、広くは省エネルギ弁に関し、より詳しくは、２スプール省エネルギ弁に関する。

省エネルギ弁は、作動後に、スプールを初期位置に戻す弾性部材を有している。

省エネルギ弁は、ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第１スプールおよび第２スプールを有している。第１スプールおよび第２スプールは別体コンポーネンツである。また、省エネルギ弁は、第１出口ポートと、第２出口ポートと、弾性部材チャンバ内に配置されていて、第２スプールを第１スプールに向けて押す弾性部材とを有している。流体は、省エネルギ弁が初期位置にあるときに、第１圧力で第１出口ポートを出る。他の通路は、弾性部材チャンバ内の流体と第１出口ポートとの間の流体連通を行う。流体は、省エネルギ弁が作動位置にあるときは、第２圧力で第２出口ポートを出る。第１圧力は、第２圧力より低い。

他の例では、省エネルギ弁は、ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第１スプールおよび第２スプールを有している。第１スプールおよび第２スプールは別体コンポーネンツである。また、省エネルギ弁は、第１出口ポートと、第２出口ポートと、弾性部材チャンバ内に配置されていて、第２スプールを第１スプールに向けて押す弾性部材とを有している。流体は、省エネルギ弁が初期位置にあるときに、第１圧力で第１出口ポートを出る。他の通路は、弾性部材チャンバ内の流体と第１出口ポートとの間の流体連通を行う。流体は、省エネルギ弁が作動位置にあるときに、第２圧力で第２出口ポートを出る。第１圧力は、第２圧力より低い。シリンダは、別々の第１隔室および第２隔室を形成するピストンを有している。第１出口ポートは第１隔室と流体連通し、第２出口ポートは第２隔室と流体連通している。省エネルギ弁が初期位置にあるとき、ソレノイド弁は付勢されずかつ弾性部材は伸長状態にあって、第２スプールを第１スプールに向けて押圧している。流体は入口ポートに入り、第１出口ポートを通って流れてピストンを後退させる。流体は、第２出口ポートおよび第２排出ポートを通って排出される。省エネルギ弁が作動位置にあるとき、ソレノイド弁が付勢されて、第１スプールおよび第２スプールを弾性部材に向けて押圧し、弾性部材を圧縮する。流体は入口ポートに流入し、第２出口ポートを通って流れて、ピストンを押出す。流体は、第１出口ポートおよび第１排出ポートを通って排出される。

本発明のこれらの特徴および他の特徴は、以下の明細書の説明および図面から最も良く理解されるであろう。

本発明の種々の特徴および長所は、好ましい実施形態についての以下の詳細な説明から、当業者には明らかになるであろう。詳細な説明を補助する図面について、以下に簡単に説明する。

初期位置にある省エネルギ弁を示す図面である。作動位置にある省エネルギ弁を示す図面である。作動解除位置にある省エネルギ弁を示す図面である。他の省エネルギ弁を示す図面である。他の省エネルギ弁を示す図面である。

図１〜図３は、省エネルギ弁１０を示す図面である。省エネルギ弁１０は、流体を分配するシステムに使用される５／２方向弁、すなわち、５つのポートおよび２つの位置を有している。一例では、省エネルギ弁１０は、空気を分配する空気圧弁である。この省エネルギ弁１０は、他の流体を分配するあらゆるシステムに使用できる。省エネルギ弁１０は、初期位置（図１に示す）と、作動位置（図２に示す）とを有している。

省エネルギ弁１０は、第１スプール１２および第２スプール１８を収容するハウジング８を有している。一例では、第１スプール１２は、第２スプール１８の孔１４内に受入れられる突出部１６を有している。しかしながら、第１スプール１２に孔１４を設け、第２スプール１８に突出部１６を設けることもできる。第１スプール１２と第２スプール１８とは連結されておらず、突出部１６が孔１４内で移動するように、ハウジング８の通路２４内で相対的に摺動する。一例では、スプール１２、１８のいずれも、これらのスプール１２、１８の構造内に通路が全く設けられていない。

両スプール１２、１８と通路２４との間に配置された複数のシール３２が、流体の漏洩を防止する。一例では、シール３２はＯリングである。省エネルギ弁１０は、排出口２２を備えたソレノイド弁２０を有している。省エネルギ弁１０はまた、チャンバ３０内で摺動可能な、ステム２８を備えた小ピストン２６を有している。ステム２８は、第１スプール１２に接触するが、第１スプール１２に取付けまたは連結されてはいない。省エネルギ弁１０はまた、チャンバ３６内に配置されたスプリングのような弾性部材３４を有し、該弾性部材３４は、第２スプール１８を小ピストン２６に向けて、チャンバ３６の壁から離れる方向に押圧する。省エネルギ弁１０は、入口ポート３８と、第１出口ポート４０と、第２出口ポート４２と、第１排出ポート４６と、第２排出ポート４４とを有している。省エネルギ弁１０は２つの出口ポート４０、４２を有するので、流体は、ピストン組立体５２の別々のチャンバ４８、５０に流入できる。ピストン組立体５２はまた、両チャンバ４８、５０を分離するピストン６２を有している。

図１は、省エネルギ弁１０が初期非作動位置にあり、ソレノイド弁２０が付勢解除されている状態を示す。省エネルギ弁１０は、通常作動時には初期位置にある。流体は、入口ポート３８を通って省エネルギ弁１０に流入する。通路５４は入口ポート３８及びソレノイド弁２０と流体連通しており、高圧を受けている。

流体は第１出口ポート４０を通って低圧でチャンバ５０内に流入し、これによりピストン組立体５２内のピストン６２は後退される。通路５６はソレノイド弁２０及び小ピストン２６を収容しているチャンバ３０と流体連通しており、圧力を受けないで排出口６０と流体連通している。初期位置では、弾性部材３４を収容しているチャンバ３６および第１出口ポート４０は低圧にありかつ通路５８と流体連通している。通路５８は第１出口ポート４０と流体連通しているが、ソレノイド弁２０とは流体連通していない。省エネルギ弁１０が初期位置にあるとき、チャンバ３６内の弾性部材３４は伸長位置にあり、第２スプール１８を第１スプール１２に向けて押圧している。両スプール１２、１８の突出部１６と孔１４との間にはギャップが形成されている。ピストン組立体５２のチャンバ４８内の流体は、第２出口ポート４２を通り、次に第２排出ポート４４を通って排出される。省エネルギ弁１０が初期位置にあるとき、第１排出ポート４６は閉じられている。

図２は、省エネルギ弁１０が作動位置にあり、ソレノイド弁２０が付勢されている状態を示す。省エネルギ弁１０が作動位置にあるとき、省エネルギ弁１０を備えたシステムは他の流体を分配すべく作用すなわち作動している。流体は、入口ポート３８を通って省エネルギ弁１０に流入する。通路５４は入口ポート３８及びソレノイド弁２０と流体連通しており、高圧を受けている。

通路５６はソレノイド弁２０及び小ピストン２６を収容しているチャンバ３０と流体連通しており、圧力を受け、該小ピストン２６が第１スプール１２に接触しかつ係合するまで、該チャンバ３０内の小ピストン２６を第１スプール１２に向けて移動させる。次に、第１スプール１２は、突出部１６が孔１４内に入って、第２スプール１８がチャンバ３６内の弾性部材３４と接触しかつ該弾性部材３４を圧縮するまで第２スプール１８を移動させる。

流体は、第２出口ポート４２を通り、高圧でピストン組立体５２のチャンバ４８内に流入し、これによりピストン組立体５２内のピストン６２が伸長される。作動位置において第２出口ポート４２から流出する流体の圧力は、省エネルギ弁１０が初期位置にあるときに第１出口ポート４０から流出する流体の圧力より大きい。

作動位置では、チャンバ３６および通路５８は第１出口ポート４０及び弾性部材３４を収容しているチャンバ３６と流体連通し、圧力を受けることがなく、排出口として機能する。チャンバ５０内の流体は、第１出口ポート４０および第１排出ポート４６を通って排出される。省エネルギ弁１０が作動位置にあるとき、第２排出ポート４４は閉じられている。

図３は、省エネルギ弁１０の作動が完了した後、省エネルギ弁１０が作動解除位置にあるところを示し、ソレノイド弁２０は付勢解除されている。省エネルギ弁１０が図２の作動位置から図１の初期位置に移動するとき、省エネルギ弁１０は作動解除位置にある。

上記のように、流体は入口ポート３８を通って省エネルギ弁１０に流入する。通路５４は入口ポート３８及びソレノイド弁２０と流体連通しており、高圧を受けている。流体は第１出口ポート４０を通り、低圧でチャンバ５０内に流入し、これにより、ピストン組立体５２内のピストン６２が後退される。

通路５６はソレノイド弁２０及び小ピストン２６を収容しているチャンバ３０と流体連通しており、圧力を受けておらず、排出口６０と流体連通している。初期位置では、弾性部材３４を収容しているチャンバ３６および第１出口ポート４０が低圧にありかつ通路５８と流体連通している。

作動解除時に、第１スプール１２上のシール３２ｂが入口ポート３８から離れる方向に移動するや否や、入口ポート３８からの圧力により、第１スプール１２が初期位置へと更に押される。第２スプール１８およびシール３２ａは、協働して圧力レギュレータとして機能する。すなわち、弾性部材３４と接触する側の第２スプール１８の端部の面積により増大された、入口ポート３８に流入する圧力と、弾性部材３４と接触する側の第２スプール１８の端部の面積により増大された、第１出口ポート４０を出る圧力に弾性部材３４の力を加えた圧力とが等しくなる。

更に、ソレノイド弁２０が付勢解除されると、チャンバ３６内の弾性部材３４が伸長位置に戻って、図３に示すように第１スプール１２および第２スプール１８を小ピストン２６に向けて押し、小ピストン２６を弾性部材３４から離れる方向に移動させる。

省エネルギ弁１０が図３に示す作動解除位置にあるとき、シール３２ａは、入口ポート３８と第１出口ポート４０との間の流体漏洩を防止し、これらの両ポート間に圧力差が維持されるようにする。入口ポート３８からの圧力により両スプール１２、１８が僅かに互いに離れる方向に押圧されるため、省エネルギ弁１０が作動解除位置にあるとき、両スプール１２、１８の突出部１６と孔１４との間のギャップは、初期位置において両スプール１２、１８の突出部１６と孔１４との間に形成されるギャップより僅かに大きくなる。しかしながら、弾性部材３４は、両スプール１２、１８を図１の初期位置に戻す。チャンバ４８内の流体は、第２出口ポート４２および第２排出ポート４４を通って排出される。

ひとたび省エネルギ弁１０が図１の初期位置に戻ると、スプール１２、１８が初期位置に戻り、シール３２ａが、入口ポート３８と第１出口ポート４０との間の流体連通を完全に防止する。一例では、圧力は２バール（２９ｐｓｉ）に維持される。

図４は、初期位置にある他の省エネルギ弁１０を示す。この例では、通路５８が、弾性部材３４を収容しているチャンバ３６から第２スプール１８を通って第１出口ポート４０まで延びている。

図５は、初期位置にある他の省エネルギ弁１０を示す。この例では、付加シーリングを行うため、シール３２ａがポペットシール６４に置換されている。

上記説明は、本発明の原理の単なる例示に過ぎない。上記技術を参照することにより種々の変形および変更が可能である。本発明の好ましい実施形態を説明したが、当業者ならば本発明の範囲内に包含されるであろう或る変形を考え得るであろう。したがって、本発明は、特別に説明したもの以外でも、特許請求の範囲に記載された範囲内で実施できる。このため、本発明の真の範囲および内容を決定すべく特許請求の範囲の記載を考察されたい。

１０省エネルギ弁
１２第１スプール
１４孔
１６突出部
１８第２スプール
２０ソレノイド弁
２６小ピストン
３４弾性部材
４０第１出口ポート
４２第２出口ポート
５２ピストン組立体
５８通路
６４ポペットシール

Claims

省エネルギ弁において、
ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第１スプールと、
ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第２スプールとを有し、第１スプールおよび第２スプールは別体コンポーネンツであり、前記第１スプールは第１係合部を有し、第２スプールは、第１係合部と係合する第２係合部を有し、
弾性部材チャンバ内に配置された弾性部材を有し、該弾性部材は第２スプールを第１スプールに向けて押圧し、
第１出口ポートを有し、省エネルギ弁が初期モードで作動しているとき、流体は第１圧力で第１出口ポートから流出し、他の通路は弾性部材チャンバ内の流体と第１出口ポートとの間の流体連通を行い、
第２出口ポートを有し、省エネルギ弁が作動モードで作動しているとき、流体は第２圧力で第２出口ポートから流出し、
第１スプールおよび第２スプールとは非連結でかつ別体の部材であってピストンチャンバ内で摺動可能なピストンを更に有し、該ピストンの少なくとも一部が第１スプールの一部と接触して第１スプールを第２スプールに向けて移動させることを特徴とする省エネルギ弁。
前記第１係合部は突出部であり、第２係合部は孔であることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
前記第１スプールと、第２スプールと、通路との間に複数のシールが設けられていることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
別個の第１隔室および第２隔室を形成するシリンダピストンを備えたシリンダに使用され、第１出口ポートは第１隔室と流体連通し、第２出口ポートは第２隔室と流体連通していることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
ソレノイド弁を有し、前記他の通路は、弾性部材チャンバとソレノイド弁との間の流体連通を行わないことを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
省エネルギ弁が初期位置にあるとき、弾性部材は伸長状態にあって第２スプールを第１スプールに向けて押圧し、流体は入口ポートに流入しかつ第１出口ポートを通って流れてシリンダピストンを後退させ、流体は第２出口ポートおよび第２排出ポートを通って排出されることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
省エネルギ弁が作動位置にあるとき、ソレノイド弁が付勢されて、弾性部材を圧縮すべく第１スプールおよび第２スプールを弾性部材に向けて押圧し、流体は入口ポートに流入しかつ第２出口ポートを通って流れてシリンダピストンを伸長させ、流体は第１出口ポートおよび第１排出ポートを通って排出されることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
前記第１スプールを包囲するシールが入口ポートから離れる方向に移動するとき、入口ポートからの圧力により第１スプールが初期位置に押圧されることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
省エネルギ弁が作動解除位置にあるとき、シールは入口ポートと第１出口ポートとの間の流体漏洩を防止して、入口ポートと第１出口ポートとの間に圧力差が維持されるようにすることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
前記シールはポペットシールであることを特徴とする請求項９記載の省エネルギ弁。
前記他の通路は第２スプール内にあることを特徴とする請求項１記載の省エネルギ弁。
省エネルギ弁−シリンダピストン組立体において、
ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第１スプールと、
ハウジングの通路内に摺動可能に受入れられた第２スプールとを有し、第１スプールおよび第２スプールは別体コンポーネンツであり、前記第１スプールは第１係合部を有し、第２スプールは、第１係合部と係合する第２係合部を有し、
弾性部材チャンバ内に配置された弾性部材を有し、該弾性部材は第２スプールを第１スプールに向けて押圧し、
第１出口ポートを有し、省エネルギ弁が初期モードで作動しているとき、流体は第１圧力で第１出口ポートから流出し、他の通路は弾性部材チャンバ内の流体と第１出口ポートとの間の流体連通を行い、
第２出口ポートを有し、省エネルギ弁が作動モードで作動しているとき、流体は第２圧力で第２出口ポートから流出し、
第１スプールおよび第２スプールとは非連結でかつ別体の部材であってピストンチャンバ内で摺動可能なピストンを有し、該ピストンの少なくとも一部が第１スプールの一部と接触して第１スプールを第２スプールに向けて移動させ、
別個の第１隔室および第２隔室を形成するシリンダピストンを備えたシリンダを更に有し、第１出口ポートは第１隔室と流体連通し、第２出口ポートは第２隔室と流体連通しており、
省エネルギ弁が初期位置にあるとき、弾性部材は伸長状態にあって第２スプールを第１スプールに向けて押圧し、ソレノイド弁は付勢されず、流体は入口ポートに流入しかつ第１出口ポートを通って流れてシリンダピストンを後退させ、流体は第２出口ポートおよび第２排出ポートを通って排出され、
省エネルギ弁が作動位置にあるとき、ソレノイド弁が付勢されて、弾性部材を圧縮すべく第１スプールおよび第２スプールを弾性部材に向けて押圧し、流体は入口ポートに流入しかつ第２出口ポートを通って流れてシリンダピストンを伸長させ、流体は第１出口ポートおよび第１排出ポートを通って排出されることを特徴とする省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
前記第１スプールと、第２スプールと、通路との間には複数のシールが設けられていることを特徴とする請求項１２記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
ソレノイド弁を有し、前記他の通路は、弾性部材チャンバとソレノイド弁との間の流体連通を行わないことを特徴とする請求項１２記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
前記第１スプールを包囲するシールが入口ポートから離れる方向に移動するとき、入口ポートからの圧力により第１スプールが初期位置に押圧されることを特徴とする請求項１２記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
省エネルギ弁が作動解除位置にあるとき、シールは入口ポートと第２出口ポートとの間の流体漏洩を防止して、入口ポートと第１出口ポートとの間に圧力差が維持されるようにすることを特徴とする請求項１２記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
前記シールはポペットシールであることを特徴とする請求項１６記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。
前記他の通路は第２スプール内にあることを特徴とする請求項１２記載の省エネルギ弁−シリンダピストン組立体。