JP5990381B2

JP5990381B2 - 弁と共に用いるコレット

Info

Publication number: JP5990381B2
Application number: JP2011534561A
Authority: JP
Inventors: ウェイドジョナサンヘルファー，; ジェイソンジーンオルバーディング，
Original assignee: フィッシャーコントロールズインターナショナルリミテッドライアビリティーカンパニー
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: CN102203483B; BRPI0919971A2; EP2347155A1; MX2011004596A; US20100108930A1; US8408837B2; CA2742015A1; WO2010051113A1; JP2012507672A; CN102203483A

Description

本開示は、概して制御弁に関し、より具体的には、弁と共に用いるコレットに関する。

流体プロセスシステムでは、例えばプロセス流体の流れを制御するための回転弁等の弁が一般的に用いられている。一般的に、回転弁は、流体管路内に配置され、かつ典型的にはシャフトを介して回転弁の本体に回転可能に連結されている流量制御部材を含む。典型的には、回転弁から延在するシャフトの一部は、流量制御部材を動作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、油圧アクチュエータ等）に動作可能に連結される。一般的に、アクチュエータを弁棒に連結するために、レバーまたはレバーアームが用いられる。レバーは、アクチュエータステムの直線的な変位を弁棒の回転変位に変換する。このように、レバーの回転により、弁棒および流量制御部材（例えば、ディスク、ボール等）を回転させて、弁を通る流量を増大または抑制する。動作中、レバーおよび弁棒を回転するアクチュエータの変位を制御するためにポジショナが用いられ得る。これにより、弁の流量制御部材を所望の角度位置に制御して、回転弁を通る流量を所望の量にする。

業界標準（例えば、国際標準化機構）により、アクチュエータを異なるサイズの弁棒に連結する手段が提供される。アクチュエータまたは弁を改良すること無く、複数すなわち異なる製造業者によって製造されたアクチュエータおよび弁が交換可能に連結できることが、ＩＳＯ標準規格の準拠には必要となる。制御弁と種々のアクチュエータとの適合を容易にするために、入手可能なアクチュエータのほとんどは、例えば異なるサイズの正方形状の弁棒を収容可能な正方形状のボア等のシャフト連結器を有する。

いくつかの既知のコレットは、レバーの円筒形状の内面と係合するような、略円形状の横断面を有する円筒形状の外面または部分を有する。しかしながら、略円形状の断面に係合する端部を有する円筒形状のコレットは、逆回転のトルクが生じる際に、コレットとコレットホルダまたはレバーとの間に作動の不完全が生じる傾向がある。調節用途中に、アクチュエータは、レバーを介して弁棒にトルクを与える。これにより、弁を通る流量を所望の量にするために、時計回り方向と反時計回り方向との間で流量制御部材の回転方向を変化させる。この回転方向の変化により、レバーとの接続から円筒形状のコレットがずれる場合があり、その結果、コレットとレバーとの間の作動の不完全が生じる。通常、このような作動の不完全により、流量制御部材の位置決めが不正確になり、その結果、弁を通って流れる流量の制御が劣悪となる。

一実施例では、回転弁と共に用いるシャフト連結器組立体は、連結部が連結された第１端部および第２端部を有しており、第１軸と垂直な第２軸に沿った第２の寸法よりも実質的に大きい、第１軸に沿った第１の寸法の断面形状を有する細長部材と、長方形状のシャフトを収容するように構成された第１開口部とを含む。連結部は、第１開口部を少なくとも部分的に画定する第１の面と、連結部の断面形状を少なくとも部分的に画定する第２の面とを有する少なくとも１つの第１の可撓性部材を含む。シャフト連結器組立体は、細長部材を収容する第２開口部と、第３の面を有しており、連結部を収容するように構成された第３開口部とを有するスリーブをさらに含む。

別の実施例では、長方形状のシャフトと共に用いるコレットは、細長部材に連結するように構成された第１の複数の可撓性部材を含み、その各々は第１の内面および第１の外面を有する。第１の内面および第１の外面は、第１の断面形状を画定する。例示のコレットは、細長部材に連結されるように構成された第２の複数の可撓性部材をさらに含み、その各々は第２の内面および第２の外面を有する。第２の内面および第２の外面が画定する第２の断面形状は、第１の複数の可撓性部材の第１の断面形状と異なる。第１および第２の外面は、第１および第２の内面を長方形状のシャフトの１つ以上の面に係合させ、第１および第２の複数の可撓性部材を細長部材の軸に向けて変位させるように構成された、レバーの開口部の第３の内面に係合する。

さらに別の実施例では、例示のコレットは、細長部材に連結しており、楕円形状を画定する外面を有する連結部と、長方形状のシャフトを収容するように構成された第１開口部とを含む。連結部は、第１開口部を少なくとも部分的に画定する第１の内面、および連結部の外面を少なくとも部分的に画定する第１の曲外面を有する第１の可撓性部材を備える。連結部は、第１の可撓性部材に隣接し、第１開口部を少なくとも部分的に画定する第２の内面、および連結部の外面を少なくとも部分的に画定する第２の曲外面を有する、第２の可撓性部材をさらに備える。

本明細書に記載された例示のコレットおよびレバーを有する、例示の回転アクチュエータ組立体を示す図である。図１Ａに示した回転アクチュエータ組立体を実現するために用いられてもよい回転弁を示す図である。図１Ａおよび図１Ｂに示した例示のコレットおよびレバーを示す図である。図２Ａに示した例示のコレットの端面図である。本明細書に記載された別の例示のコレットを示す図である。図３Ａに示した例示のコレットの端面図である。

本明細書に開示される例示のコレットは、異なるサイズの略正方形状または長方形状の弁棒を制御弁アクチュエータに連結するために用いられてもよい。本明細書に用いられる場合、用語「略長方形状」は、略正方形状の幾何学形状を含む。既知の連結技術とは異なり、本明細書に記載された例示のコレットは、くさび、シャフトキー等の使用を必要とせずに、レバーと略長方形状（例えば、正方形状）のシャフトとの間の非常に堅固な連結をもたらす。動作中、本明細書に記載された例示のコレットは、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除去する。さらに、本明細書に記載された例示のコレットは、例えば取り付け工程、修理工程等を目的としたアクチュエータと弁棒との連結および分離が容易である。

以下により詳細に記載するように、例示のコレットは、略楕円形状の断面を形成または画定する１つ以上の外面を有する連結部を含み得る。連結部は、長方形状または正方形状のシャフトに係合するように構成された、内面を有する少なくとも１つの可撓性部材（例えば、突起部、指状突起等）、および例えばレバーまたはスリーブ等の連結部品のテーパ内面に係合する曲面部を含むテーパ外面を含み得る。可撓性部材は、細長部材の第１端部に連結され得、かつ連結部品によって細長部材の軸に向かい変位され得る。さらに、外面は、曲面に隣接し、かつそれに対してくぼんだ略平面状の面または部分を含み得る。これにより、連結部品に連結される際に、細長部材の軸に向かう可撓性部材の変位を容易にするための大きな可撓性を可撓性部材は有する。通常、本明細書に記載された例示のコレットを実現するのに任意の数の可撓性部材が用いられ得る。さらに、第１の可撓性部材は、第２の可撓性部材の断面とは異なる形状および／またはサイズである、第１の断面を含んでもよい。

本明細書に記載された例示のコレットの楕円形状の外面は有利にも、レバーとコレットとの間のずれを低減または実施的に除去する。このずれの低減または除去は、レバーが閉鎖部材を第１方向（例えば、開位置に向かう）に回転させるトルクをレバーに伝える、およびレバーが閉鎖部材を第１方向と反対向きの第２方向（例えば、閉位置に向かう）に回転させるトルクをアクチュエータがレバーに伝える調節用途中に特に有利となる。このようなトルクまたは逆トルクにおける方向変化により、連結部品（例えば、レバー）内においてコレットの外面がずれる場合がある。例えば、本明細書に記載された例示のコレットの楕円形状の外面は、連結部品（例えば、レバー）の楕円形状の内面に係合し、連結部品とコレットとの間における実質的に堅固なかみ合いまたは接続がもたらされる。これにより、連結部品とコレットとの間の動作損失が防止されるか、最小限になり、それ故、アクチュエータと、連結部品およびコレットに付随する弁の流量制御部材との間の作動の不完全が防止されるか、最小限となる。

図１Ａは、本明細書に記載された、例示の連結器組立体１０２を有する例示の回転アクチュエータ組立体１００を示す。図１Ｂは、図１Ａに示した回転アクチュエータ組立体１００を実現するために使用され得る回転弁１０４を示す。通常、例示の回転アクチュエータ組立体１００は、連結器組立体１０２を介して回転弁１０４に動作可能に連結されたアクチュエータ１０６を含む。アクチュエータ１０６は、弁１０４を流れる流量を制御するために、回転弁１０４の開閉動作（すなわち、回転、転換等）を行うように構成される。

図１Ａを参照すると、アクチュエータ１０６（例えば、ダイヤフラムアクチュエータ、ピストンアクチュエータ等）は、回転アクチュエータ組立体１００のハウジング１０８に連結される。ハウジング１０８は、第１面板１１２、および第１面板１１２の反対側（すなわち、アクチュエータ１０６の背面）における第２面板（不図示）を含む。第１面板１１２および第２面板は、略近似または同一であり、アクチュエータ１０６のフェイルセーフ操作を現場で設定可能にする。第１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付穴１１４を含む。取付ブラケット１１６（図１Ｂ）は、留め具１１８（図１Ｂ）または取付穴１１４に挿入および／またはそれを貫通する任意の他の適切な締結機構により、回転弁１０４を面板１１２に取り付ける。

図１Ａに示すように、第１面板１１２は、連結器組立体１０２を露出するようにアクチュエータ１０６から取り除かれている。連結器組立体１０２は、例示のコレット１２２に連結または係合する例示のレバー１２０を含む。レバー１２０およびコレット１２２の組立体は、非常に詳細に下に記載される。コレット１２２は、回転弁１０４をアクチュエータ１０６へ動作可能に連結する。アクチュエータ１０６は、レバー１２０に連結するロッドエンド軸受１２４を有するアクチュエータステム（不図示）を含む。

図１Ｂを参照すると、回転弁１０４は、流量制御部材１２８を収容する弁本体１２６と、シールリング１３０の座面とを含む。流量制御部材１２８は、シールリング１３０に係合し、弁１０４を通る流量を制御する。流量制御部材１２８は、弁棒１３２に連結される。また、弁棒１３２は、コレット１２２を介してレバー１２０に連結される。弁棒１３２は、略正方形状の端部１３４を有しており、正方形状のシャフトにおけるＩＳＯ規格に準拠してもよい。しかしながら、任意の他の形状（例えば、任意の多角形状）および／またはサイズの弁棒１３２が用いられ得る。以下により詳細に記載するように、コレット１２２は、レバー１２０に連結された際に、回転弁１０４の弁棒１３２にクランプ力を加えるように構成される。

図１Ｂに示すように、レバー１０６の第１端部１３６は、連結器組立体１０２を形成するために、例示のコレット１２２を収容またはそれに係合するように構成された第１スリーブ１３８を提供する。同様に、レバー１０６の第２端部１４０は、第２連結部１４４を形成するために、これを貫通して例示のコレット１２２が挿入され得る第２スリーブ１４２を提供する。例示のコレット１２２は、第１スリーブ１３８または第２スリーブ１４２に係合するように、レバー１２０に引き込まれ得る（すなわち、レバーは可逆的であってもよい）。以下により詳細に記載するように、レバー１２０は、ワッシャ１４６および留め具１４８に係合することによって、その内部にコレット１２２を引き込む。これにより、コレット１２２が弁棒１３２にクランプ力を加える。

動作中、回転アクチュエータ組立体１００は、例えば圧縮空気等の制御信号を受信し、アクチュエータ内にダイヤフラム板（不図示）を変位させる。ダイヤフラム板は、レバー１２０に連結するアクチュエータステム（不図示）に直接連結される。ダイヤフラム板の変位により、アクチュエータステムが対応する直線的な移動をする。アクチュエータステムの直線的な変位が、レバー１２０の回転変位に転換される。これにより、レバー１２０は、コレット１２２を介して弁棒１３２に回転力すなわちトルクを伝える。このトルクにより、閉鎖部材１２８が所望の角度位置に回転し、回転弁１０４を通って流れる流量を変化すなわち制御する。例えば、アクチュエータ１０６は、第１方向に閉鎖部材１２８を回転させる第１のトルクをレバー１２０に伝え、および第１方向と逆方向の第２方向に閉鎖部材１２８を回転させる第２のトルクをレバー１２０に伝える。このトルクまたは逆トルクの方向変化の際に、コレット１２２が適切なサイズで無いか、またはレバー１２０に堅固に連結されていない場合に、コレット１２２がレバー１２０内部でずれることがある。流量制御部材１２８は、弁１０４を通る流量を抑制する閉鎖位置にある場合、回転弁１０４を通る流路を取り囲むシールリング１３０に係合する。

流量制御部材１２８の調節は、所望の処理流量および／または圧力を達成するための、完全な開位置と完全な閉位置との間における流量制御部材１２８の位置調節および制御を含み得る。さらに、流量制御部材１２８の調節は、プロセス流体の流量および／または圧力を連続的に測定するように構成されたフィードバックシステム（不図示）に関連して実行され得る。次に、フィードバックシステムは、プロセス流体の流量および／または圧力の変化に応じて、例えばアクチュエータ１０６にレバー１２０を少なくとも部分的に作動させ得る。調節用途では、流量制御部材１２８の正確な位置決めを達成するために、レバー１２０と弁棒１３２との間の動作損失(lost motion)を最小化する、又は低減することが重要である。一般的に、このような動作損失により、流量制御部材の実際の位置が所望の位置から外れる。このような動作損失の発生を実質的に低減または防止することにより、より正確なおよび向上した弁の動作が提供される。逆トルクにより生じるずれに対する抵抗は、レバー１２０とコレット１２２との間の堅固なかみ合い結合によって、最小化または実質的に低減され得る。

図２Ａに、図１Ａに示した例示のレバー１２０および例示のコレット１２２を示す。図２Ｂは、図１Ａおよび図２Ａに示した例示のコレット１２２の端面図である。組み立てられた構成では、例示のレバー１２０および例示のコレット１２２は、例えば図１Ａおよび図１Ｂに示したような連結を形成する。レバー１２０は、本体２０２を含み、その中心の実質的に近くに第１開口部または孔２０４が形成される。スリーブ１３８は、開口部２０４の直径よりも大きな直径を有する第２開口部２０６を有する。第２開口部２０６は、楕円形状（例えば、長円、卵型等）の断面、より具体的には、第１開口部２０４の内部に向かってテーパが付いた楕円形状（例えば、長円形状、卵型形状）の内面２０８を画定する面を有する。内面２０８は、コレット１２２がレバー１２０内に引き込まれた際の干渉を実質的に低減するために、複数の凹部２０９（例えば、くぼみ）をさらに含み得る。一部の実施例では、レバー１２０の第２スリーブ１４２は、楕円形状（例えば、長円、卵型等）の断面、および、より具体的には、第１開口部２０４の内部に向かってテーパが付いた楕円形状（例えば、長円形状、卵型等）の内面を画定する面を有する、第２開口部２０６と反対側の第３開口部（不図示）をも含み得る。図示した実施例では、スリーブ１３８および１４２は、レバー１２０と一体的に形成される。しかしながら、他の実施例では、スリーブ１３８および／または１４２は、任意の他の適切な１つ以上の方法によりレバー１２０に収容または連結される。

レバー１２０は、本体２０２から延在するレバーアーム２１０および２１２を含む。アーム２１０および２１２は、孔または取付穴２１４および２１６を含み、各々、レバー１２０をアクチュエータステムのロッドエンド軸受１２４（図１Ａ）に回転可能に連結する留め具（不図示）を収容する。さらに、本体２０２は、ポジショナ（不図示）に動作可能に連結するカム２１８を含むでもよく、これにより、弁１００を制御するために、カム２１８上の位置に基づいたフィードバックが提供される。

また、図２Ｂも参照すると、コレット１２２は、第１端部２２２および第２端部２２４を有する細長部材２２０を含む。第１端部２２２は、第１軸に沿った第１の長さ寸法Ｄ１（例えば、長軸）を有する、破線２２７で示した略楕円形状の断面を画定する外面を有する連結部２２６を含む。第１長さ寸法Ｄ１は、第１軸と略垂直である第２軸に沿った第２の長さ寸法Ｄ２（例えば、短軸）よりも大きい。また、第３の長さ寸法ｄ３と第４の長さ寸法ｄ４とは等しく、略正方形状の内部ボア２２８を形成する。図示した実施例では、連結部２２６は、細長部材２２０と一体的に形成され、実質的に単一の部品または構造を形成する。しかしながら、他の実施例では、連結部２２６は、任意の適切な１つ以上の締結手段を用いて細長部材２２０に連結される。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、連結部２２６は、第１の複数の可撓性部材または指部２３０ａ〜２３０ｂおよび第２の複数の可撓性部材または指部２３２ａ〜２３２ｂを備える。第１の複数の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂ、および第２の複数の可撓性部材２３２ａ〜２３２ｂは、略正方形状のボア２２８の少なくとも一部を形成または画定する内面２３４ａ〜２３４ｂおよび２３６ａ〜２３６ｂをそれぞれ有する。ボア２２８は、例えば図１Ｂに示した弁棒１３２等の正方形状の弁棒を収容するように構成される。第１の複数の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび第２の複数の可撓性部材２３２ａ〜２３２ｂは、第２開口部２０６のテーパ面２０８に対合可能に係合するテーパ外面２３８ａ〜２３８ｂおよび２４０ａ〜２４０ｂをもそれぞれ含む。第１および第２の複数の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂは、スリット２４２ａ〜２４２ｄによって形成され得る。

外面２３８ａ〜２３８ｂおよび２４０ａ〜２４０ｂは、連結部２２６の外面の少なくとも一部を形成または画定する、曲面または曲部２４４ａ〜２４４ｂおよび２４６ａ〜２４６ｂをそれぞれ含む。可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂの曲外面２４４ａ〜２４４ｂおよび２４６ａ〜２４６ｂは各々、連結部２２６の楕円形状（例えば、長円形状）の断面２２７の少なくとも一部を画定する。可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂの断面形状は、可撓性部材２３２ａ〜２３２ｂの断面形状とは異なる。例えば、可撓性部材２３２ａ〜２３２ｂは厚さＴ１を有する断面を有し、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂは、厚さＴ１よりも薄い厚さＴ２を有する断面を有する。追加的または代替的に、曲外面２４４ａ〜２４４ｂは各々、第２の曲率半径ｒ２とは異なる第１の曲率半径ｒ１を有し、曲外面２４６ａ〜２４６ｂは各々、第２の曲率半径ｒ４とは異なる第１の曲率半径ｒ３を有する。さらに、外面２４４ａ〜２４４ｂの第１および第２の曲率半径ｒ１およびｒ２各々は、外面２４６ａ〜２４６ｂの第１および第２の曲率半径ｒ３およびｒ４各々と異なる。

連結部２２６は、第２開口部２０６の内面２０８と係合する。楕円形状の連結部２２６および内面２０８は、例えば調節用途中の逆トルクに起因する作動の不完全を低減するように対合可能に係合する。したがって、連結部２２６は有利にも、コレット１２２の外面２４４ａ〜２４４ｂおよび２４６ａ〜２４６ｂと、レバー１２０の内面２０８との間のずれまたは回転を低減または実質的に除去する。

例示のコレット１２２は、引き込みまたは引っ張り技術によりレバー１２０内に引き込まれ得る。図１Ａおよび図１Ｂに関連して上述したように、スリーブ１３８に向かっておよび／またはその中に例示のコレット１２２を引き込むまたは引っ張るために、ワッシャ１４６および留め具（例えば、ドローナット）１４８が用いられ得る。例えば、細長部材２２０は、レバー１２０の開口部２０４およびワッシャ１４６を貫通して延在する第２端部２２４に外ネジ部２４８を有し得、これによりドローナット１４８に螺合される。この方法では、ドローナット１４８を締めることにより、例示のコレット１２２をレバー１２０内に引っ張る。この結果、下に記載するように、第２開口部２０６の内面２０８が、曲面部２４４ａ〜２４４ｂおよび２４６ａ〜２４６ｂに対合可能に係合し、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂを内側に動かしてボア２２８内のシャフトに係合させる。代替的な構造では、細長部材２２０は、内ネジ部（不図示）および内ネジ部に係合して例示のコレット１２２をレバー１２０内に引き込むドローボルト（ドローナット１４８に代えて）を含み得る。凹部２０９は、コレット１２２をレバー１２０に引き込む際の干渉を低減し、例えば曲面部２４４ａ〜２４４ｂおよび２４６ａ〜２４６ｂの側面等の集中位置において、コレット１２２の外面２３８ａ〜２３８ｂおよび２４０ａ〜２４０ｂにレバー１２０の内面２０８を堅固に接触させる。

コレット１２２がレバー１２０内に引き込まれる際に、第２開口部２０６のテーパ面２０８がテーパ外面２３８ａ〜２３８ｂおよび２４０ａ〜２４０ｂに係合し、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂを細長部材２２０の軸２５０に向かって曲げるまたは押す。これにより、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂが曲がり、ボア２２８の寸法を減少させる。このようにして、例示のコレット１２２は、例えば弁棒１３２に直接係合し得る。これにより、正方形状のボア２２８の面と弁棒１３２の面との間のいかなる隙間をも低減および／または除去する。

図２Ａに最も明確に示すように、外面２３８ａおよび２４０ａは、曲面部２４４ａおよび２４６ａに隣接しており、かつそれに対してくぼんだ平（例えば、略平）面部２５２ａおよび２５４ａそれぞれをさらに含み得る。図示しないが、外面２３８ｂおよび２４０ｂもまた、曲面部２４４ｂおよび２４６ｂに隣接するこのような平面を含み得る。平面部２５２ａおよび２５４ａは、曲面部２４４ａおよび２４６ａよりも薄い壁厚である部分を提供する。図示しないが、外面２３８ｂおよび２４０ｂ各々は、曲面部２４４ｂおよび２４６ｂに隣接する平面部をさらに含み、平面部と曲面部２４４ｂおよび２４６ｂとの間に段部を形成する。平面部２５２ａおよび２５４ａの厚さと、曲面部２４４ａおよび２４６ａの厚さとの相違により、平面部２５２ａおよび２５４ａと曲面部２４４ａおよび２４６ａとの間に段部２５６ａおよび２５８ａがそれぞれ形成される。より薄い平面部２５２ａおよび２５４ａにより、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂにより大きな可撓性を提供する。これにより、ボア２２８の寸法を低下させるような、細長部材２２０の軸２５０に向かう可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂの変位が容易になり、コレット１２２がレバー１２０内に引き込まれる際に弁棒により大きなクランプ力を提供する。

シャフト（例えば、図１Ｂに示す弁棒１３２）がボア２２８内に配置されると、内側クランプ面２３４ａ〜２３４ｂおよび２３６ａ〜２３６ｂがそれに直接係合し、弁棒１３２にクランプ力を加える。これにより、内側クランプ面２３４ａ〜２３４ｂおよび２３６ａ〜２３６ｂと、弁棒１３２の１つ以上の面との間に実質的に堅固なかみ合いが達成される。例示のコレット１２２を介した、正方形状のボア２２８の面と弁棒１３２の面との間の隙間を除去することによって、レバー１２０と弁棒１３２との間の回転作動の不完全（すなわち、作動の不完全）は、実質的に低減または除去される。さらに、コレット１２２が、ドローナット１４８によってレバー１２０内に引き込まれるか、引っ張られる際に、スリーブ１３８の内面２０８が連結部２２６に対合可能に係合し、レバー１２０とコレット１２２との間の堅固な連結をもたらす。これにより、さらにレバー１２０とコレット１２２との間の作動の不完全を低減または最小化できる。上述のように、レバー１２０とコレット１２２との間のこの堅固な連結は、レバー１２０及びコレット１２２に行使される逆トルクにより、レバー１２０とコレット１２２とが、さもなければずれる可能性がある調節用途中に特に利点となる。

時間の経過に従っておよび弁（例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示した弁１００）の連続した動作により、弁棒の面は摩耗し得る。これにより、シャフトとアクチュエータとの間の初期の連結を緩めませる場合がある。しかしながら、例えば例示のコレット１２２等の本明細書に記載された例示のコレットを用いて、ドローナット１４８またはボルトを締めることによって、例示のコレット１２２をレバー１２０のスリーブ１３８内にさらに引き込み、可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂをシャフトに向かってさらに変位し得ることにより、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）との間の実質的に堅固なかみ合いまたは連結は維持または容易に回復し得る。

例示のコレット１２２の連結部２２６および／またはスリーブ１３８の内面２０８は、インベストメント鋳造または任意の他の適切な１つ以上の工程によって形成され得る。さらに、４個の可撓性部材２３０ａ〜２３０ｂおよび２３２ａ〜２３２ｂを有する例示のコレット１２２を示したが、より少数またはより多数の可撓性部材を用いた例示のコレット１２２を用いてもよい。例えば、例示のコレット１２２は、弁棒１３２の１つの面に力を加える一個の可撓性部材を用いて実施され得る。このような場合では、可撓性部材の内面は、コレットの長方形状のボアの一部を少なくとも部分的に画定し、可撓性部材の外面は、コレットの楕円形状の外面の一部を少なくとも部分的に画定する。他の実施例では、例示のコレットは、連結部２２６の外面の少なくとも一部および内部ボア２２８の少なくとも一部を形成するように構成された、例えば可撓性部材２３２ａ等の第２の可撓性部材に隣接する、例えば可撓性部材２３０ａ等の第１の可撓性部材を含み得る。

図３Ａは、図１Ａ、図２Ａおよび図２Ｂに示した例示のレバー１２０と共に用いられ得る、本明細書に記載された別の例示のコレット３００を示す。図３Ｂは、図３Ａに示した例示のコレット３００の端面図である。図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、例示のコレット３００は、細長部材３０２および連結部３０４を含む。連結部３０４は、略楕円形状の横断面を形成または画定する外面を有する。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、連結部３０４は、第１の複数の可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび第２の複数の可撓性部材３０８ａ〜３０８ｂを含む。第１の複数の可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂは、平面（例えば、略平坦）凹部３１４ａ〜３１４ｂに隣接する曲部３１２ａ〜３１２ｂを有するテーパ外面３１０ａ〜３１０ｂをそれぞれ含む。同様に、第２の複数の可撓性部材３０８ａ〜３０８ｂは、平面部３２０ａ〜３２０ｂに隣接する曲部３１８ａ〜３１８ｂを有するテーパ外面３１６ａ〜３１６ｂをそれぞれ含む。曲部３１２ａ〜３１２ｂおよび３１８ａ〜３１８ｂは各々、第２の曲率半径（例えば、図２Ｂに示した曲率半径ｒ２に類似）とは異なる第１の曲率半径（例えば、図２Ｂに示した曲率半径ｒ１に類似）を有する曲線縁を有する。追加的または代替的に、第１の曲部３１２ａ〜３１２ｂの曲率半径は、第２の曲部３１８ａ〜３１８ｂの曲率半径と異なる。可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂの横断面は、可撓性部材３０８ａ〜３０８ｂの横断面と異なる。

可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは、コレット３００が例えば図１Ａ、図１Ｂおよび図２Ａに示したレバー１２０等の連結部品内に引き込まれる際に弁棒に係合する複数の略平坦な内側クランプ面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂをさらに含む。内側クランプ面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂは、略長方形状または正方形状のボア３２６を形成し、このボアは、略正方形状のシャフト（例えば、図１Ｂに示した弁棒１３２）を収容する。第１および第２の複数の可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは、スリットまたは開口部３２８ａ〜３２８ｄによって形成され得る。可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは各々、対応する内側クランプ面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂのうちの１つ、および対応する外面３１０ａ〜３１０ｂおよび３１６ａ〜３１６ｂのうちの１つをそれぞれ提供する。

外面３１０ａ〜３１０ｂおよび３１６ａ〜３１６ｂは、溝部または凹部３３０ａ〜３３０ｄおよび３３２ａ〜３３２ｄをそれぞれ含み、内側クランプ面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂは、溝部または凹部３３４ａ〜３３４ｂおよび３３６ａ〜３３６ｂをそれぞれ含む。これにより、可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは、弁棒の正方形状の端部の角部にクランプ力を供給または集中させる。溝部３３４ａ〜３３４ｂおよび３３６ａ〜３３６ｂにより、内面３２２ａ〜３３２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂの角部が、弁棒１３２の正方形状の端部の角部に係合または接触する。これにより、正方形状の弁棒１３２の角部に係合またはそれを固定する荷重が供給または集中される。このようにして、アクチュエータ１０６がレバー１２０を回転する際に、可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは有利にも、内面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂにより、コレット１２２と弁棒１３２との間で最も効果的にトルク伝達が行われる位置である、弁棒１３２の角部にクランプ力を集中または供給する。さらに、溝部３３０ａ〜３３０ｂおよび３３２ａ〜３３２ｂにより、レバー１２０の内面２０８が、曲面部３１２ａ〜３１２ｂおよび３１８ａ〜３１８ｂの角部に接触または係合する。これにより、コレット１２２がレバー１２０内に引き込まれる際に、弁棒１３２の角部により大きなクランプ力または荷重が伝わる。

図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａおよび図２Ｂに関連して記載した、コレット１２２がレバー１２０に収容されるのと実質的に同じ方法で、例示のコレット３００は、レバー１２０に収容される。第２開口部２０６の内面２０８が可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂの曲面部３１２ａ〜３１２ｂおよび３１８ａ〜３１８ｂに係合するように、連結部３０４は、レバー１２０の第２開口部２０６に係合する。コレット３００がレバー１２０内に引き込まれる際に、第２開口部２０６のテーパ内面２０８は、テーパ外面３１０ａ〜３１０ｂおよび３１６ａ〜３１６ｂに係合し、可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂをコレット３００の軸３４０に向かって曲げるすなわち変位させる。このようにして、コレット３００がスリーブ１３８内に引き込まれる際に、可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂは、例えば図１Ｂに示した弁棒１３２等正方形状の端部弁棒の角部に向かって変位し、それに直接係合する。特に、スリーブ１３８が例示のコレット３００を収容する（すなわち、コレット３００が、スリーブ１３８内に引き込まれる）際に、内面３２２ａ〜３２２ｂおよび３２４ａ〜３２４ｂが弁棒１３２の面に直接係合し、弁棒１３２の正方形状の端部の角部にクランプ力を供給する。さらに、外面３１０ａ〜３１０ｂおよび３１６ａ〜３１６ｂの平面部３１４ａ〜３１４ｂおよび３２０ａ〜３２０ｂ各々の厚さは、それぞれ、曲面部３１２ａ〜３１２ｂおよび３１８ａ〜３１８ｂの厚さよりも実質的に薄い。これにより、コレット３００の軸３４０に向かう可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂの可撓性を促進し、または変位が容易になり、コレット３００がスリーブ１３８内に引き込まれる際に、弁棒により大きなクランプ力が伝わる。

上述したように、アクチュエータ（例えば、アクチュエータ１０６）がレバー１２０を回転する際に、例示のコレット３００は有利にも、可撓性部材３０６ａ〜３０６ｂおよび３０８ａ〜３０８ｂに、レバー１２０と弁棒（例えば、弁棒１３２）との間で最も効果的にトルク伝達が行われる位置である、正方形状の端部弁棒の角部に、集中したまたはより大きなクランプ力を供給させる。さらに、レバー１２０とコレット３００との間において、ずれを防止する改良された接続が達成されるように、曲面部３１２ａ〜３１２ｂおよび３１８ａ〜３１８ｂは、非平坦な内面２０８に対合可能に係合する。したがって、コレット３００とレバー１２０との間の作動の不完全がさらに低減する。

本明細書に、特定の装置および製品が記載されているが、本発明の適用範囲は、これらに限定されない。それどころか、本発明は、添付の請求の範囲に文字通りにまたは均等論に従って正当に該当する全ての装置および製品を含む。

Claims

回転弁と共に用いるシャフト連結器組立体であって、
スリーブ(138,142)によって連結するように受け入れられるコレット(122、300)を備え、該コレットは、第１端部および第２端部を有する細長部材(302)と、
前記細長部材(302)の前記第１端部に配備されて、該細長部材(302)の軸(340)に直交した断面略楕円形状を有する連結部(304)とを備え、
前記断面略楕円形状は、第１の曲率半径と第２の曲率半径と、長方形状のシャフトを収容するように構成された第１の開口部(326)とを有し、
前記連結部(304)は、第１の開口部を少なくとも部分的に画定する内向きの第１の面(322a-b)、及び前記連結部の断面形状を少なくとも部分的に画定する外向きの第２の面(310a-b)を有する第１の可撓性部材(306a-b)を少なくとも有し、
前記内向きの第１の面は凹部(334a-b)を含み、該凹部によって前記第１の可撓性部材(306a-b)はクランプ力を前記長方形状のシャフトの端部に集中させることができるシャフト連結器組立体。
前記細長部材(302)の前記第２端部は、ドローナットに螺合して前記スリーブ(138,142)を通って前記細長部材(302)を引き込むように構成された外ねじ部(248)を含む、請求項１に記載のシャフト連結器組立体。
前記第１の開口部(326)を少なくとも部分的に画定する内向きの第３の面(324a-b)、および前記連結部(304)の前記断面略楕円形状を少なくとも部分的に画定する外向きの第４の面(316a-b)を有する少なくとも第２の可撓性部材(308a-b)をさらに備え、
前記第２の可撓性部材(308a-b)は、前記第１の可撓性部材(306a-b)の断面形状とは異なる断面形状を有し、外向きの第２の面(310a-b)は湾曲部の第１の曲率半径を画定し、外向きの第４の面(316a-b)は湾曲部の第２の曲率半径を画定する、請求項１又は２に記載のシャフト連結器組立体。
前記連結部(304)の前記断面略楕円形状は長円形状を含み、該長円形状は第１の軸に沿った第１の寸法を有し、該第１の寸法は第１の軸に直交した第２の軸に沿った第２の寸法よりも略大きい、請求項１乃至３の何れかに記載のシャフト連結器組立体。
前記内向きの第３の面(324a-b)は凹部(336a-b)を含み、該第３の面の凹部(336a-b)によって第２の可撓性部材(308a-b)はクランプ力をシャフトの端部の角に集中させることができ、
前記第１の可撓性部材(306a-b)の前記外向きの第２の面(310a-b)は更に、凹部(330a-b)を含む、請求項３に記載のシャフト連結器組立体。
前記第１の可撓性部材(306a-b)の前記内向きの第１の面(322a-b)の凹部が、第１の溝部を備えて、前記外向きの第２の面(310a-b)の凹部(330a-b)が第２の溝部を備える、請求項５に記載のシャフト連結器組立体。
前記スリーブは細長部材(302)を受け入れる第２の開口部(204)、及び前記連結部を受け入れる第６の面(208)を有する第３の開口部(206)を有し、
前記第３の開口部(206)の前記第６の面(208)は、前記第２の開口部(204)に向かって内向きにテーパ面がついた、請求項１乃至６の何れかに記載のシャフト連結器組立体。
前記第３の開口部(206)の前記テーパ面が、前記長方形状のシャフトの１つ以上の面に前記内向きの第１の面(322a-b)を係合させるように、前記細長部材(302)の軸に向かって前記第１の可撓性部材(306a-b)を変位させる、請求項７に記載のシャフト連結器組立体。
前記第１の可撓性部材(306a-b)の外周から、前記細長部材(302)の前記第２端部に向かってテーパが付けられた、請求項１乃至８の何れかに記載のシャフト連結器組立体。
前記スリーブ(138,142)が、アクチュエータ(106)に回転可能に連結されるように構成されたレバー(120)と一体的に形成される、請求項１乃至９の何れかに記載のシャフト連結器組立体。
長方形状のシャフトと共に用いるコレットであって、
第１端部および第２端部を有する細長部材(302)と、
該細長部材(302)の第２端部に配備されて、ドローナットに螺合して前記スリーブ(138,142)を通って前記細長部材(302)を引き込むように構成された外ねじ部(248)と、
該細長部材(302)の第１端部に配備された連結部(304)とを備え、
前記細長部材(302)に連結される第１の複数の可撓性部材(306a-b)であって、その各々が、第１の内面(322a-b)および第１の外面(310a-b)を有し、前記第１の内面(322a-b)および前記第１の外面(310a-b)が第１の断面形状を画定する第１の可撓性部材(306a-b)と、
前記細長部材(302)に連結される第２の複数の可撓性部材(308a-b)であって、その各々が、第２の内面(324a-b)および第２の外面(316a-b)を有し、前記第２の内面および前記第２の外面が、前記第１の複数の可撓性部材(306a-b)の前記第１の断面形状とは異なる第２の断面形状を画定する第２の可撓性部材(308a-b)と、を備え、
前記第１及び第２の外面は、前記第１および前記第２の複数の可撓性部材(306a-b、308a-b)を前記細長部材(302)の軸に向かって変位させて、前記第１および前記第２の内面を長方形状のシャフトの１つ以上の面に係合させるように構成されたレバー(120)の開口(206)の第３の内面(208)に係合し、
前記第１及び第２の外面は、少なくとも第１の曲率半径と第２の曲率半径を有する略楕円形を画定し、
前記第１および第２の可撓性部材(306a-b、308a-b)の内面の各々は、前記可撓性部材が前記細長部材(302)の前記軸に向かって変位するときに、前記可撓性部材により大きな屈曲性を提供するための凹部(334a-b、336a-b)をさらに備えて、前記可撓性部材はクランプ力をシャフトの端部の角に集中させることができるコレット。
略楕円形状は、長円形状を含む、請求項１１に記載のコレット。
略楕円形状を画定する第３の内面(208)が設けられた、請求項１１に記載のコレット。
前記細長部材(302)が、前記第１および第２の複数の可撓性部材(306a-b、308a-b)と一体的に形成される、請求項１１に記載のコレット。
前記第１および第２の内面が前記長方形状のシャフトに係合するときに、前記第１および第２の複数の可撓性部材(306a-b、308a-b)が、前記長方形状のシャフトにクランプ力を加える、請求項１１に記載のコレット。
前記細長部材(302)が、ナットまたはボルトのうちの少なくとも１つに係合するように構成された、螺刻された部分を含む、請求項１１に記載のコレット。
コレットであって、
細長部材(302)に連結され、略楕円形状を画定する外面(310a-b、316a-b)を有し、長方形状のシャフトを収容するように構成された第１開口部(326)を有する連結部(304)であって、
該連結部は、
前記第１開口部(326)を少なくとも部分的に画定する第１の内面(322a)、および前記連結部(304)の前記外面を少なくとも部分的に画定する第１の曲外面(310a)を有する第１の可撓性部材(306a)と、
前記第１開口部(326)を少なくとも部分的に画定する第２の内面(324a)、および前記連結部の前記外面を少なくとも部分的に画定する第２の曲外面(316a)を有する、前記第１の可撓性部材(306a)に隣接した第２の可撓性部材(308a)と、を備え、
前記第１及び第２の曲外面(310a、316)は、長円形状を画定する別々の曲率半径を有し、
前記第１および第２の可撓性部材(306a、308a)の各々は、凹部(330a、334a、332a、336a)を含み、該凹部により前記第１及び第２の可撓性部材(306a、308a)はクランプ力を長方形状のシャフトの端部の角に集中させることができるコレット。
前記第１の可撓性部材(306a)が、前記第１の曲外面に隣接する第１の平坦な外面(314a)をさらに備え、
前記第２の可撓性部材(308a)が、前記第２の曲外面に隣接する第２の平坦な外面(320a)をさらに備え、
前記第１および第２の平坦な外面(314a、320a)が、前記第１および第２の可撓性部材(306a、308a)の可撓性を増大する、請求項１７に記載のコレット。
前記第１の可撓性部材(306a)の外面から前記細長部材(302)に向かってテーパが設けられ、前記第２の可撓性部材(308a)の外面から、前記細長部材(302)に向かってテーパが設けられた、請求項１７に記載のコレット。