JPH0379872A - 改良アクチュエータを備えた弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、弁技術に関し、特に、改良アクチュエータを
有する弁に関する。本発明は、ベローズタイプの弁に特
に適し、特にこのタイプの弁を参照して説明されるが、
明らかなように、本発明は、広く使用することができ、
多くの異なったタイプの弁に組み込むことができる。

（従来技術） 金属で作られた波形ベローズ部材は、弁室を効率的にシ
ールする方法を提供する。ベローズ式シール弁は、周知
であり、気密シール及び／又は機械的シールの除去が望
まれるときに広く使用されている。

弁シールに用いる金属製のベローズ部材は、典型的に長
い寿命を有する。一般的に、このベローズ部材は、これ
が軸線方向の伸縮だけを受け、トルクを受けない限り、
非常に多数回の操作サイクルに耐えることができる。

ベローズ式のシール弁をエアシリンダ、或いは、同様な
直線運動装置によって作動するときにはトルクの問題は
存在しない。しかしながら、回転ねじ込み式操作ステム
のような回転アクチュエータを使用するときには、ベロ
ーズへのトルク伝達が問題になる。同様に、特定のトグ
ルアクチュエータ及びレバーアクチュエータのようなそ
の他のアクチュエータもかかる問題と遭遇する。

上述した種々の問題をなくすための多くの異なる解決手
段が提案されている。例えば、ピン止めしたトルクを伝
達しない接合部が使用されている。

例えば、米国特許第１９０６３１３号、同第３２７８１
５６号同第３４９１７８９号に説明されている。しかし
ながら、一般に、これらの先行技術の構造は、かなりの
トルクを伝達し、典型的には、望ましくない量のがたつ
きをもっている。

（発明の概要） 本発明は、上述した問題を克服し、回転アクチュエータ
と弁要素との間のトルクの伝達をなくしながら、がたつ
きをなくす弁及び作動組立体を提供する。

本発明によれば、間に弁着座を設置した入口及び出口を
有する弁室を構成する主要本体を有する弁が提供される
。弁室には操作ステムを有する弁要素が配置され、この
操作ステムはこれから延びる自由端を有する。弁要素を
着座に向けて及び着座から離れるように移動させるため
の作動手段が提供される。この作動手段は回転自在に取
付けた作動シャフトを有し、作動シャフトは、操作ステ
ムの自由端と向かい合い、これと軸線方向に整合する自
由端を有する。作動シャフトの軸線方向運動を選択的に
作り出すための手段が提供される。

更に、操作ステムを作動シャフトに接合するための連結
手段が提供される。この連結手段は、操作ステムの自由
端と作動シャフトの自由端との間に軸線方向に位置決め
された第１ボール部材を有する。ばね手段が、第１ボー
ル部材と係合され、操作ステムの自由端と作動シャフト
の自由端を軸線方向に離して付勢するように作用する。

更に、自由端が軸線方向に分離しないようにしながら、
相対的な自由回転を可能にするための第２ボール手段が
提供される。

本発明の限定的な観点によれば、第２ボール部材は、操
作ステムと作動シャフトとの間で、第１ボール部材の半
径方向外方の位置に位置決めされた複数の第２ボール部
材を有するのが好ましい。

第２ボール部材を作動シャフト、操作ステムのうちの一
方、或いは、他方のまわりに形成された開口部に支持し
、かかる第２ボール部材が作動シャフト、操作ステムの
他方に形成された円周方向に延びた溝に係合するのが好
ましい。第２ボール部材を、第１ポール部材の軸線から
半径方向に間隔を隔てた位置で、第１ボール部材の軸線
の円周方向に等間隔隔てるのが更に望ましい。

第１ポール部材と、これと共働する圧縮ばねとの組合せ
は、作動シャフトと操作ステムとの間に軸線方向力を伝
達させるように作用する。第２ボール部材及び、作動シ
ャフトと操作ステムとの相互連結は、作動シャフトと操
作ステムとの間の連結によって引張り力を伝達させる。

しかしながら、要素の組合せ全体により、回転自在な作
動シャフトと軸線方向に駆動される操作ステムとの間へ
のトルクの伝達がなくされる。

作動シャフトを移動させるための手段は、種々のタイプ
のものであって良い。例えば、作動シャフトは、所望の
軸線移動を作り出すための雄ねじを持つ簡単な回転アク
チュエータが良い。変形例として、種々のタイプのトグ
ル構造及びレバー構造を用いて、軸線方向運動と共にわ
ずかな成分の回転運動を作り出しても良い。

従って、本発明の主要な目的は、回転作動シャフトと直
線的に移動可能な操作ステムとの間のがたつき及びトル
クの伝達をなくすためのベローズタイプの弁に特に有用
である弁作動システムを提供することにある。

本発明の目的は、更に、軸線方向の刃金てが、がたつき
をなくす付勢力で保持された回転自在に取付けたボール
部材によって伝達される弁操作器用の連結・力連結シス
テムを提供することにある。

本発明の目的は更に、比較的簡単で、高い信頼性のある
上述したタイプのシステムを提供することにある。

（実施例） 上述した及びその他の目的及び利点は、添付図面を参照
して読むとき、以下の説明から明らかになる。

図は単に本発明の好ましい実施例を示すためのものであ
り、本発明を制限するためのものでない図面をもっと詳
細に参照すると、第１図は、ベローズタイプの弁ｌＯを
示し、この弁ｌＯは、本体と、回転タイプの手動アクチ
ュエータ組立体１４を支持する弁ハウジング組立体１２
を有する。弁本体及びハウジング組立体１２は、種々の
構造及び構成を有することができるが、本実施例では、
ここに参考のため記載した通常譲渡された米国特許第４
６８７０１７号に示されたのと同じである。先行特許に
もっと詳細に図示され、説明されるように、本体及びハ
ウジング組立体１２は主要本体部材１６を有し、この主
要本体部材は、はぼ円筒形の弁室１８と、適当な入口路
２０と、適当な出口路２２とを有する。弁室１８内には
軸線方向に弁要素２４が取付けられ、この弁要素は、は
ぼ円筒形状を有し、着座部材２８と協働するように配置
された取換可能な弁チップ部材２６を支持する。弁要素
２４の移動は、弁室１８から軸線方向に延びるステム部
分３０によって達成される。ステム３０の移動は、グラ
ンド部材３４に支持された適当なスリーブベアリング３
２によって案内される。

本実施例では、弁室のシールを金属製ベローズ部材３６
によって達成し、このベローズ部材は、その下部に、弁
要素２４の内側端に３８で適当に接合された端を有する
。この接合は、適当な溶接によって達成するのが好まし
い。同様に、ベローズの上端は、溶接、或いは、別の仕
方でシールグランド３４の内側端に４０で確実に接合さ
れている。グランド３４と、本体１６の上端との間のシ
ールはビード４２によって提供され、このビードは弁室
１８の上端に円周方向に形成された適当なシール面に係
合する。グランド部材３４は、ボンネット部材４４及び
ボンネットナツト４６によって、シール位置にクランプ
され、弁室と適切に整合保持される。図示するように、
協働フランジ４８．５０が、ボンネット４４、ボンネッ
トナツト４６に夫々形成されている。ねじ山５２が、ナ
ツト４６の内方に形成され、本体１６の上端に形成され
た雄ねじ５４と係合する。

本実施例では、弁チップ２６を着座２８と係合させ、ま
た、これを解くように移動させるための弁部材２４の軸
線方向の移動は手動アクチュエータ１４によって達成さ
れ、かかるアクチュエータは外側自由端で終わる作動ス
テム組立体５８を有し、上記自由端には操作ハンドル６
０が連結されている。本実施例では、操作ハンドル６０
は、作動シャフト　５８の上端に形成された適当な平坦
部と係合する止めねじ６２の使用によって取外し自在に
連結されている。

ハンドル６０の回転運動は、ステム５８の拡大下部外面
、ボンネット４４の内面に夫々形成された共働ねじ山６
６．６８によって軸線方向運動に変換される。シール・
案内リング７０が、ボンネットの上端に支持され、内方
に延びたフランジ７２によってボンネットの上端に保持
される。シール・案内リング７０は、適当な潤滑油をボ
ンネット内に密閉して収容し、協働ねじ山６６．６８を
適当に油滑するのに役立つ。

上述したように、ベローズ部材３６のような金属製ベロ
ーズは、これが捩じり力、或いは、トルクを受けない限
り、故障なしに、非常に多数回の軸線方向の撓みに耐え
ることができる。その結果、かかるベローズを本発明の
弁に適切に利用するためには、作動ステム３０にトルク
を伝えることなく、作動シャフト５８の軸線方向運動を
作動ステム３０に伝達させる手段を提供しなければなら
ない。詳細には、水弁に使用した連結装置は第１剛性ボ
ール部材８０を有し、かかるボール部材は、作動シャフ
ト５８の拡大下部端に形成された、内方に延び、軸線方
向に整合した円筒形開口８２内に支持されている。ボー
ル部材８０は、開口８２の内方端に形成された円錐状の
面８４に係合するように構成されている。がたつきを克
服するため、及び、続いて論ずべき理由で、比較的強力
なコイルばね部材８６が、ボール８０の内方に形成され
た小径ボア８８内に支持されている。ばね８６は、ボー
ル部材８０に対して断続的に軸線方向の付勢力を維持し
、かかるボール部材８０を作動ステム３０の上端に向か
う方向に移動させるように働く。

図示するように、作動ステム３０の上端９０は、内方に
延びた円筒形ボア８２内に厳密に受入れられるように寸
法法めされている。作動ステム３０の端は、ボール８０
と係合する、いくらか円錐状のくぼみ９２を有する。ば
ね８６の作用は、ボールを円錐状のくぼみ９２に接触さ
せて、作動シャフト５８と操作ステム３０との間に軸線
方向力を伝達させる。操作ステム３０と作動シャフト５
８との間の軸線方向の確実な連結は、第３図に示すよう
に、ボール部材８０の軸線の軸線方向外方に位置決めさ
れた、第２ボール部材９４のグループによって維持され
る。詳細には、操作ステム３０の円周方向に等しく間隔
を隔てた位置に、３つのボール部材９４を位置決めする
のが好ましい。図示するように、ボールは、ステム３０
の上端に円周方向に形成された連続する溝９６に係合す
る。

ボール９４は、操作ステム５８の内方端の壁に形成され
た開口部９８を通して受入れられることによって溝に保
持される。円周方向に延びたスリーブ１００が、作動シ
ャフト５８の端に厳密に受入れられ、円周方向に延びた
スナップリング、或いは、同様なもの１０２によって適
所に保持される。

明らかなように、ボール部材９４の配置は、作動シャフ
ト５８と操作ステム３０との間に、力を伝達するのと同
時に、これらの間に軸線方向運動を作り出すための、直
接且つ確実な連結を提供するようにする。しかしながら
、この配置は、２つの構成部品間に相対的な回転運動は
起こらないようなものであることは明らかであり、トル
クや回転運動はこれらの間に伝達されない。更に、圧縮
ばね８６の配置は、作動シャフト５８の戻り運動中、が
たつき、或いは、から動きを最小にする。

第２図はトグルタイプの弁アクチユエータに使用した本
発明を示す。第２図の実施例では、第１図の実施例を参
照して先に述べたのと同じ部品、すなわちこれに対応す
る部品を示すために、サフィックスによって区別した同
じ参照番号を用いている。新しい要素、或いは、変更し
た要素は新しい番号で特定されている。

第２図の実施例では、作動シャフト５８゛　は縮径上端
部分１１０を有し、この縮径上端部分はボンネット４４
゛の上端に支持された適当な案内要素１１２を貫通する
。この実施例では、作動シャフト５８°　は、作動シャ
フト５８゛の外面の回りに受入れられた比較的強力な圧
縮ばね１１４による連続する下向きの付勢力で保持され
る。ばね１１４の下部端は作動シャフト５８′に形成さ
れた肩部１１６に係合する。ばね１１４の上端は、図示
するように、ボンネット４４゛の上端に形成された、内
方に延びたフランジ７２に係合する。

これにより、弁要素２４゛及び弁チップ端２６′は弁着
座２８′に対して閉鎖位置に向けて、連続的に付勢され
る。

この実施例では、弁ステム３０′を、弁２４′を着座２
８゛　から遠ざけるように移動させる方向に移動させる
ための手段は、トグルハンドル１１８を有し、このトグ
ルハンドルは側方に延びたピボットビン１２０によって
作動シャフト５８′の部分１１０の上端に適当に連結さ
れている。トグル部材１１８はカム面１２２を有し、こ
のカム面は、ハンドル、すなわち、トグル１１８が一点
鎖線の位置まで回動されたときに、案内　１１２の上面
に係合するように構成されている。カム面１２２は、勿
論、作動シャフト５８′を上方に引っ張るように構成さ
れている。かくして、先に述べた構造は、作動トグル、
すなわち、ハンドル１１８を、弁を開放位置に移動させ
るのに役立つようにさせるが、かかるトグルを弁ｌＯに
対してほぼどんな方向にでも延びるように枢着させるこ
とができる。かかる回動運動が可能になり、前に述べた
ボール８０°及びボール部材９４′の配置により、トル
クはシールベローズ３６゛　に伝達されない。

本発明を好ましい実施例と変形実施例を参照して説明し
てきた。本明細書を読み、これを理解するとき、他の者
に変更及び変形がはっきりと思い浮かぶであろう。かか
る全ての変更及び変形が特許請求の範囲内で、或いは、
その均等の範囲内で行われる限り、本発明はかかる変更
及び変形を含むように意図されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、手動アクチュエータ式回転オペレータを有す
るベローズタイプの弁の縦断面図であり、第２図は、第
１図と同様であるが、トグルタイプの弁を示す図であり
、 第３図は、第１図の３−３線における断面図である。 １０・φ・ベローズタイプの弁 １２・・・ハウジング組立体 １４・・・手動アクチュエータ組立体 １６・・・主要本体部材 １８・・・弁室 ２４・・・弁要素 ３０・・・ステム部分 ３６・・・ベローズ部材 ・作動シャフト

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）連結された入口路及び出口路を有する弁室を構成
   する主要本体と、 前記入口路と出口路との間で前記室に設置された弁着座
   と、 軸線方向に延びる自由端を持つ操作ステムを有する、前
   記室に配置された弁要素と、 前記弁要素を前記着座に向けて、及び、前記着座から離
   れるように移動させるための作動手段とを有し、 前記作動手段が、 前記操作ステムの自由端と向かい合い、これと軸線方向
   に整合された自由端を有する回転自在に取付けられた作
   動シャフトと、 前記作動シャフトの軸線方向運動を選択的に作り出すた
   めの手段と、 前記操作ステムを前記作動シャフトに接合するための連
   結手段とを有し、前記連結手段が、前記操作ステムの自
   由端と、作動シャフトの自由端との間に軸線方向に位置
   決めされた第１ボール部材を有し、 前記作動手段が更に、前記第１ボール部材と係合され、
   前記操作ステムの自由端と作動シャフトの自由端を別個
   に軸線方向に付勢するように働くばね手段と、 前記自由端の相対的な自由回転を可能にするけれども、
   前記自由端が軸線方向に分離しないようにするための第
   ２ボール手段とを有する、弁。
2. （２）前記第２ボール手段が、前記操作ステムと前記作
   動シャフトとの間に配置された複数の第２ボール部材か
   らなる、請求項（１）に記載した弁。
3. （３）前記複数の第２ボール部材が前記第１ボール部材
   の半径方向外方に配置された、請求項（２）に記載した
   弁。
4. （４）前記複数の第２ボール部材が、前記操作ステム及
   び前記作動シャフトによって支持された、溝及び開口に
   係合される、請求項（２）に記載した弁。
5. （５）前記作動シャフトの軸線方向の移動を作り出すた
   めの前記手段が、前記作動シャフトに駆動自在に取付け
   られた回動トグルレバーを有する、請求項（１）に記載
   した弁。
6. （６）前記作動シャフトの軸線方向の移動を作り出すた
   めの前記手段が、前記操作シャフトによって支持された
   ねじ山を有する、請求項（１）に記載した弁。
7. （７）前記作動シャフトと前記操作ステムのうちの一方
   が、他方の自由端を受入れるソケット部分を支持する、
   請求項（１）に記載した弁。
8. （８）前記ボール手段が、前記ソケット部分の開口部に
   支持された複数の第２ボール部材を有する請求項（７）
   に記載した弁。
9. （９）弁着座を介して連結された入口路及び出口路を有
   する弁室を構成する主要本体と、前記弁室の操作ステム
   に支持された、前記着座に向かって、及び前記着座から
   離れるように移動することができる弁要素と、 前記本体によって支持され、前記操作ステムの自由端と
   軸線方向に整合された自由端を有する作動シャフトと、 前記作動シャフトを前記操作ステムに接合し、これらの
   間に軸線方向の力の伝達を可能にしながら、トルクが伝
   達されないようにするための連結手段とを有し、 前記連結手段が、 作動シャフトの自由端と、前記操作ステムの自由端との
   間に配置され、これらの自由端と軸線方向に整合された
   第１ボール部材と、 前記操作ステムと前記作動シャフトを軸線方向に反対方
   向に付勢するように働く付勢力を加えるように前記第１
   ボール部材に対して働くばね手段と、 前記操作ステムと前記作動シャフトが軸線方向に分離し
   ないようにしながら、これらの間の相対的な自由回転を
   可能にするための保持手段とを有する、 弁。
10. （１０）前記保持手段が、第１ボール部材の軸線方向且
    つ半径方向に間隔を隔てた複数の第２ボール部材を有す
    る、請求項（９）に記載した弁。
11. （１１）前記第２ボール部材が、前記操作ステムと前記
    作動シャフトのうちの一方に支持された円周方向溝に係
    合する、請求項（１０）に記載した弁。
12. （１２）前記第２ボール部材が、前記操作ステムに円周
    方向に位置決めされ、スリーブ部材によって前記円周方
    向溝に保持される、請求項（１１）に記載した弁。