JPH07158758A - モーター作動弁 - Google Patents

モーター作動弁

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JPH07158758A
JPH07158758A JP22964594A JP22964594A JPH07158758A JP H07158758 A JPH07158758 A JP H07158758A JP 22964594 A JP22964594 A JP 22964594A JP 22964594 A JP22964594 A JP 22964594A JP H07158758 A JPH07158758 A JP H07158758A
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JP
Japan
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valve
housing
shaft
ball screw
valve member
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Withdrawn
Application number
JP22964594A
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English (en)
Inventor
Robert H Reinicke
エイチ.レイニック ロバート
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Marotta Scientific Controls Inc
Original Assignee
Marotta Scientific Controls Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Marotta Scientific Controls Inc filed Critical Marotta Scientific Controls Inc
Publication of JPH07158758A publication Critical patent/JPH07158758A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/44Mechanical actuating means
    • F16K31/50Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means
    • F16K31/506Mechanical actuating means with screw-spindle or internally threaded actuating means with plural sets of thread, e.g. with different pitch
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16KVALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00Fluid handling
    • Y10T137/7722Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7761Electrically actuated valve

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁部材を駆動するために、可逆電動モーター
の回転子シャフトを、軸方向に離間した差動ねじシステ
ムの構成要素の間で軸方向に移動可能とした弁構造を提
供する。 【構成】 本発明の弁およびその制御・駆動システムに
おいては、ハウジングに、差動ねじシステムの上方構成
要素のボールねじナットと、モーターの固定子とを固定
的に搭載し、モーター駆動による回転の結果、上部ボー
ルねじナットの螺旋状前進リードすなわちピッチに従っ
て、回転子とそのシャフトが軸方向に変位するように構
成されている。差動ねじシステムの下方構成要素のボー
ルねじナットは、シャフトに係合され、ハウジングに対
して軸方向に変位可能かつハウジングの回転に対しては
有効にキー結合され、更に、弁に結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、弁構造と、上流の高圧
供給源から、下流における低圧での貯蔵あるいは利用の
ための出口までの、圧力流体の流れを制御するための作
動方式に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、上流の供給圧力が、少なくとも
最初は、10、000psiのオーダーであり、また比
較的小容量のタンクを、800psiのオーダーの設定
点まで圧力をなめらかな勾配で増加しながら充填すべき
場合の調整弁としての応用においては、弁は、タンクか
ら流体を作動させる開始要求の間、タンクの漏損圧力を
±50psiの動作帯域に維持するように、自動的に調
節される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の応用例において
は、要求される弁部材の軸方向変位を生じさせるため、
0.005インチ/回転程度の前進リードをもつモータ
ー駆動式のボールねじシステムを用いることが提案され
ていた。しかしながら、10、000psiもの不均衡
な負荷を支えられる入手可能な最小のボールねじは、1
mm/回転(0.0394インチ/回転)のリードを有
しているため、これは可能ではなかった。すなわち、ボ
ールねじが1つの設計では、過大なトルクや重量の要求
が、モーターに課せられることになり、弁システムの小
型化という設計目的とは全く相反するものである。
【0004】ところで、本明細書中では、便宜上、弁シ
ステムの中心軸について「垂直の」として説明する場合
があり、それによって、さまざまな構成部分について
「上方の」および「下方の」という用語を用いている。
しかしながら、「垂直の」方向は本発明の動作に必須な
ものではなく、弁の動作は、その時々の重力ベクトルに
は全く依存しない事はもちろんである。
【0005】本発明は、上述した弁および弁作動機構の
改良を目的とする。
【0006】本発明の特別な目的は、最小限の大きさお
よび重量の構成と、上流の高い供給圧力から比較的大き
な圧力減少をなめらかに調節できる能力をもって、上記
の目的を達成することである。
【0007】本発明の別の目的は、弁部材の位置や変位
の制御のための電子部品を全て含めて、小型化に適した
構成および作動方式をもって、上記の目的を達成するこ
とである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明によれば、可逆電動モーターの回転子シャフ
トを、弁部材の変位を駆動するための差動ねじシステム
の軸方向に離間した構成要素の間で、軸方向に移動可能
とした、新規な特徴を備えた弁構造が得られる。これら
の離間した構成要素のそれぞれは、回転子シャフトの上
部と下部、すなわち、シャフトによって支えられる回転
子のそれぞれ上側と下側にある部分と個々に共働するボ
ールねじであることが好ましい。本発明の弁およびその
制御・駆動システムは、ハウジング内に収容され、この
ハウジングは、(a)差動ねじシステムの上方構成要素
のボールねじナットと(b)モーターの固定子とを固定
的に搭載し、モーター駆動による回転の結果、上部ボー
ルねじナットの螺旋状前進リードすなわちピッチに従っ
て、回転子とそのシャフトが軸方向に変位するように構
成されている。差動ねじシステムの下方構成要素のボー
ルねじナットは、(a)シャフトに係合され、(b)ハ
ウジングに対して軸方向に変位可能であるが回転しない
ようにキー結合されている。この下部ボールねじナット
は、弁の入口と出口のあいだの弁体通路において、共働
する弁座に対するポペット弁部材の軸方向変位を制御す
るのに適している。各ボールねじの螺旋のリード(すな
わち、ピッチ)が同一方向でわずかに異なる場合に、比
較的低いモータートルクの供給に対して、優れた機械的
利点が得られる。
【0009】
【実施例】次に実施例を用い、図面を参照して本発明を
詳細に説明する。
【0010】まず図1(A)を参照すると、本発明の弁
は、密閉されたハウジングすなわち容器の内部に収容さ
れている。このハウジングは、略円筒状の本体10から
なり、閉じた下端部によって入口通路11と出口通路1
2が形成されている。閉じた下端部には、中央開口が円
筒状に座ぐりされ、そこに、環状の弁座部材13を弁の
垂直中心軸A−Aに合せて設置するとともに、弁座13
との弁閉鎖結合(第2図参照)を上限とし、弁開位置を
下限としたポペット弁部材14の軸方向の運動により排
除される容積を自由に収容する。この下限は、図1
(A)に示されている弁部材の部分的開放位置を微かに
越えている。本体10の開放上端部に密閉螺合した補強
カラー15は、軸方向に離間し円周方向に延在して設け
られた溝16および16´により、弁を支持構造(図示
せず)に搭載する堅固な手段を提供している。カラー1
5の上部には放射状肩部が設けられ、これは、上端閉止
キャップ18のリップフランジ17に着脱可能に密封配
置して組みつけられている。
【0011】図示されているように、本体10の下端部
には、中央下方突出部19が設けられ、これは、ばね搭
載サブアセンブリ20を着脱可能に組みつけるためのね
じ穴を有している。このサブアセンブリ20は、突出部
19の穴に外側が螺合する上方が開いたカップ21を備
えている。カップ21には、コイルスプリング22を収
容するための円筒孔が設けられ、このコイルスプリング
22には、ポペット弁部材14の下面中央に対して軸方
向の予荷重を継続して加えるためのフランジ付き円錐キ
ャップ23を中央に位置づけている。また、環状スリー
ブ24が、弁座部材13のための座ぐり部のなかに位置
している。スリーブ24は、カップ21のねじ前進によ
り駆動され、弁座部材(13)が座ぐりの上端に接触
し、エラストマーOリングシール25が圧縮される。入
口通路11は、軸A−Aと同心配置の環状マニホルド2
6と連通している。スリーブ24には、角度間隔をおい
た複数の開口部が設けられ、以下に明らかなように、弁
部材14が、アクチュエーターピンあるいはステム27
を介して弁開状態に向けて下方に駆動されるときはいつ
でも、弁座部材13の内部に形成された環状オリフィス
に入口からの流体を自由に通過させる。構成要素13、
14、27によりそれらの間に形成される弁オリフィス
を通過する圧力流体は、ハウジング10内部の構成要素
を自由に流れ、ハウジングの閉鎖下端部を貫通して出口
通路12に直結している軸から外れた通路28を経由し
て放出される。
【0012】上で概略的に説明したように、弁部材は、
電気モーターによって駆動される。電気モーターは、ハ
ウジング本体10の内壁に固定的に取り付けられた固定
子巻線30と、シャフト32にキー結合された回転子3
1を含んでいる。シャフト32は、異なるねじピッチの
上部および下部螺合により、支持されている。上部螺合
結合は、ハウジング本体10に対して固定され基準とな
る。下部螺合は、ハウジングに対して回転に抗して保持
されるとともに、弁部材14へ(アクチュエーターステ
ム27を介して)の推力の供給を軸方向に位置づけるた
めに、軸方向に変位可能に支えられている。この推力供
給は、弁部材14の着座方向のばね22の予荷重に対向
している。回転子31をシャフト32に取付けるための
キー結合は、図1(B)に示されており、シャフト32
に部分的に加工した弦状のキースロットに嵌合し、回転
子のウエブ部に、34で固定されたキープレート33を
含んでいる。
【0013】より詳しくは、上部螺合は、入れ子状の上
端支持リング部材37および38への取付けのために3
6においてキー結合されているボールねじナット35を
有する第一のボールねじシステムとして、概略的に示さ
れている。これらの支持リング部材37および38は、
本体10とその搭載用のカラー15に固定的に取り付け
られている。ボールねじナット35と螺旋溝が設けられ
たシャフト32の上端部は、シャフト32が360
転するたびに、第一のピッチΔの螺旋前進を行うボー
ルのレースを構成する。その結果、回転子31の軸方向
の変位は一回転ごとにΔずつ増加する。
【0014】同様に、しかし全く同一ではないが、第二
の下部螺合は、手段41によりハウジング10に対して
回転に抗してキー結合されたボールねじナット40を有
する第二のボールねじシステムとして概略的に示されて
いる。キー結合手段41は、軸方向に柔軟で、打抜き加
工されたシート状金属からなる放射状に溝を設けた円環
が適している。キー結合手段41は、さらに、ボールね
じナット40内部のボールーレースの関係を介して、シ
ャフト31の下端部を含む回転可能な構成要素を、安定
して同軸上に維持するものでもある。ナット40と螺旋
溝を設けられたシャフト32の下端部とのボールーレー
スの関係は、回転子シャフト32が1回転するごとに第
二のピッチΔの螺旋前進により特徴づけられる。この
ピッチΔは、ピッチΔと同一方向のねじ前進であ
る、その大きさはわずかに異なる。従って、回転子31
が360回転するたびに生じる実質的な成果は、下部
ボールねじナット40の、軸方向変位Δ−Δであ
る。この変位は、回転子の回転方向により結果的に上向
きあるいは下向きになる。この実質的な軸方向変位は、
アクチュエーターステム27が、下部ボールねじナット
40の下端部に取り付けられているため、弁部材の変位
に転換される。
【0015】回転子31を可逆的に駆動するため、すな
わち、上記の差動ねじシステムに従って弁部材14を軸
方向に両側に位置づけるための、図示されたモーター
は、ブラシレスd−c型のものである。すなわち、回転
子の運動は、4つの永久磁石によるものであり、そのう
ちの2つ(42、43)が、図1(A)と図2に示され
ている。これらの4つの要素は、共通の円周をもち、角
度的に等間隔に配置された細長いアーク状の同様なセグ
メントである。4つの磁石すべては、図1(A)と図2
において半径方向外側に向かって、符号S−Nにより示
されているように、半径方向に極性を帯びている。他の
2つの磁石は、図示されていないが、図1(A)と図2
の平面に直交するとともに軸A−Aを含む垂直平面上に
位置している。これら他の2つの磁石は、磁石42およ
び43とは逆の極性、すなわち半径方向内側に向かって
S−N方向の極性を帯びていることは言うまでもない。
特に、端効果による損失や非能率を避けるため、すべて
の回転子磁石の軸方向の長さLは、固定子30の軸方
向の長さLの上限および下限を越えていなければなら
ない。すなわち、固定子30の上限および下限と重なり
さらにそれを越えて延在しなければならない。固定子3
0は、例えば、3つの巻線を用いてトロイド状に包まれ
た平らな環状コア薄層のスタック44からなる。同じも
のが、3相励起のためにY型に接続された別々の相A,
B,Cとして図4に概念的に示されている。最後に、位
相励起と制御のために、固定子の上端部にホール効果装
置(HED)45が搭載されている。これは、どの時点
においても、隣接する2つの回転子磁石へのHED応答
を確実にするのに十分なだけの等角度間隔をもって円弧
上に配置された3個のHEDのうちの1つであることが
理解されよう。すなわち、幅90近くの固定子磁石に
対して、隣接するHEDの間の角度ひろがりが60
あれば(3つのHEDの角度のひろがりの合計が、12
であることを意味する)、上述の関係が得られる。
【0016】弁ハウジング内部の構成要素は、弁によっ
て作動される圧力流体に常にさらされるため、これらの
内部構成要素を、たとえば、巻回固定子と、すべてのH
EDを1つの円筒状円環ブロックとしてプラスチック容
器におさめることによって保護することが望ましい。ブ
ロックの上端部46だけがプラスチック容器として断面
で示されている。この1つの容器におさめたブロック
は、電子信号回路をプラグ接続によって完成させるため
に、47で示した多芯コンタクトレセプタクルを一部に
含むことが望ましい。
【0017】図1(A)の説明は、頂部閉鎖キャップの
内部に収容された円環部48の説明で終了する。この円
環部48は、上述した固定子30の巻線の容器に対して
離脱可能な差込み接続部(47)を備え、弁作動に必要
なすべての制御および励起のための電子部品を内包する
ものである。弁が、出口/入口間の圧力低減用の調整器
として使用される場合には、圧力感知変換器49が、4
8において内包された回路に対する電子的出力の接続に
便利なように、ハウジング10内部のモーター機構の上
端に搭載される。ところで、弁構成要素13および14
からの下流の流体圧力は、弁ハウジングの他のすべての
内部部品とともに、常に圧力感知変換器49にさらされ
ている。一方、もし弁構成要素13および14とハウジ
ング10の内部部品が、逃し弁として作動されるのであ
れば、機械的な変更としては、通路12を入口とし、通
路11を逃し圧力を排出するための出口として接続する
だけでよい。なぜなら、このような反転接続状態では、
圧力感知変換器49は、入口通路12の上流圧力を感知
することになるからである。どちらの場合にも、エラス
トマー製グロメット50およびキャップ18の中央孔を
通る密閉されたケーブル接続手段51により、上記の弁
を単独で、あるいは、システム全体の他の構成部品と共
に作動するために必要な、電源、設定手段、その他の外
部手段に接続される。
【0018】図2は、実質的に、図1(A)と同一であ
るが、弁が閉じた状態でのハウジング20内部の部品の
関係を示している。弁部材14の孔部の底面に対して、
アクチュエーターステム27の下端に微小の軸方向の隙
間Δが形成される(弁が開いたあらゆる状態では、接
合している)ため、ばね22が、閉じた状態を保持する
ために用いられる。図3においては、弁閉鎖時の隙間Δ
をより明確に、かつ強調して示すため、弁部材14の
断面ハッチングを省略している。この隙間Δは、弁の
全開を駆動するためにさらなる軸方向変位Δを与える
前に、ステム27の軸方向変位により吸収されねばなら
ない小さな無駄な動きを生じる。
【0019】図2は、弁起動機構のボールねじシステム
の各々による比較的大きな変位を確認するのにさらに有
用である。すなわち、弁開状態から弁閉状態の間で、弁
を駆動する過程において、上部ボールねじの動きのみに
よって、回転子31は、比較的大きな変位量Δだけ軸
方向に変位する。同時に、下部ボールねじナット40
は、弁の全開と全閉状態の間の、回転子の同一回転数に
ついて、シャフト32に対して、わずかに異なるがやは
り比較的大きい変位Δをなす。そして、変位ΔとΔ
の差は、弁の全開状態と全閉状態の間の弁駆動に関与
する、比較的小さなステム(27)の変位(Δ
Δ)をもたらす。
【0020】すでに述べたとおり、上述の弁構造は、小
型化に適している。具体例として、寸法および物理量と
してのその他の数字を以下に挙げるが、これらは、ハウ
ジング10とその上端および下端の閉鎖部の垂直方向全
長を約2.5インチ(6.35mm)にした構造につい
てのものである。差動ねじ運動は、それぞれのボールね
じシステムのピッチの差に依存する。しかし、説明の便
宜上、モーターシャフト32の0.0050インチ/回
転の弁駆動変位が、それぞれ0.0444と0.039
4インチ/回転の第1および第2のボールねじリード
(35、40)により達成されるものとする。着座位置
から全開位置までの弁部材の総ストロークΔ=0.0
148インチに対して、および弁閉鎖時の隙間Δ
0.0010インチを提供するに十分な過剰移動許容誤
差をもって、下部ボールねじナット40とその弁駆動ス
テム27は、フルストロークのために0.0158イン
チ移動しなくてはならない。0.0050インチ/回転
の差動リードを用いてこの0.0158インチの変位を
達成することは、回転子が軸A−Aのまわりで3.16
回転し、その間に回転子31が、軸方向に、0.140
0インチ(35において0.004インチ/回転と仮定
して)の変位量Δ分変位し、一方、下方ボールねじナ
ット40が、シャフト31に対して、軸方向に、1.1
242インチの変位量Δだけ変位することを必要とす
る。
【0021】回転子31は、その移動の軸方向限界の各
々について、ストッパを有している。これらは、永久磁
石ラッチの形をとり、回転子(31)の軸方向変位のそ
れぞれの限界を保つものであり、弁閉鎖時の隙間Δ
保つための電気的な励起の必要を省くことができる。こ
れらの磁石ラッチは、図1(A)および図2に、固定子
31の変位のそれぞれ下限と上限に、太矢印52および
53により簡単に示されている。
【0022】図4の制御器41は、例えば外部のシステ
ムコントローラ(図示せず)からの設定点コマンド信号
の制御のもとで、上記の弁の圧力調整点を設定するため
の、および、55で示される設定点位置表示インターフ
ェース信号を介して瞬間制御圧力を監視し、報告するた
めの、回路を含んでいる。
【0023】特に、比較器56は、設定点コマンド信号
や圧力感知変換器49から出力され適当な増幅器57で
処理された瞬間圧力感知出力信号に、常に応答する。こ
れらの信号間の感知された差は、比較器56の出力58
において、別々のライン62A,62B,62Cを介し
てそれぞれのモーター巻線のパルス幅変調励起を行うた
めの電子的制御器および駆動回路60および61に供給
される。固定子において固定された3つのHEDは、電
子的制御器(H1,H2,H3で)に出力信号を提供し
て、モーター巻線に対する各パルス幅変調信号をとりだ
す。3つのHED出力信号は、さらに、モーター制御論
理回路60に関する速度フィードバックとして使用さ
れ、回転子速度検出手段を提供する。概略的に述べた上
記回路の詳細は、省略する。なぜなら、ブラシレスd−
c型モーターとそのパルス幅変調制御は公知であり、そ
れら自体は本発明の一部ではないからである。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明では、可逆電
動モーターの回転子シャフトを、弁部材の変位を駆動す
るための差動ねじシステムの軸方向に離間した構成要素
の間で、軸方向に移動可能とした構成により、弁構造の
大きさおよび重量を最小限におさえ、かつ上流の高い供
給圧力から比較的大きな圧力減少をなめらかに調節でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の弁を「開いた」状態で示し
た、弁の中心軸を含む縦断面図である。(B)は回転子
のキー結合された部分の詳細を示す、図1(A)の1A
−1A線に沿った断面図である。
【図2】弁が「閉じた」状態の、図1(A)と同様な縦
断面図である。
【図3】図2の「閉じた」状態について、弁部材/弁座
の関係を示す部分拡大断面図である。
【図4】図1から図3に示した弁の、圧力調整器として
の動作のための制御部を示す電気回路図である。
【符号の説明】
10…ハウジング 11…入口通路 12…出口通路 13…弁座部材 14…ポペット弁部材 30…固定子 31…回転子 32…シャフト

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入口と出口とを有するハウジングと、前
    記入口および出口間の流体の流れを制御するために前記
    ハウジング内に設けられ、前記ハウジングに固定された
    弁座に対し弁開位置と弁閉位置の間で単一軸線に沿って
    変位可能なポペット弁部材を備えた弁手段と、前記軸線
    に揃えられたシャフト上の回転子と前記ハウジングに搭
    載され前記シャフトと同心配置された固定子とを有する
    可逆電動モーターと、前記ハウジングと前記シャフトを
    前記軸線に沿って第一の螺旋状前進により共働させる第
    一のねじ手段と、前記シャフトと前記ポペット弁部材を
    前記軸線に沿って第二の螺旋状前進により共働させる第
    二のねじ手段とを有し、前記第一および第二の螺旋状前
    進は、同一方向であってピッチが異なり、これにより前
    記シャフトの電動モーター駆動に応答して弁部材を変位
    させる差動ねじ運動を生じるようにしたことを特徴とす
    るモーター作動弁。
  2. 【請求項2】 前記ねじ手段のそれぞれがボールねじで
    あることを特徴とする請求項1に記載の弁。
  3. 【請求項3】 各ボールねじは、ボールねじナットを含
    み、前記第一のねじ手段のボールねじナットは、前記ハ
    ウジングに対して固定され、前記第二のねじ手段のボー
    ルねじナットは、前記ハウジングに対して軸方向に変位
    可能であり、前記ハウジングと前記第二のねじ手段のボ
    ールねじナットを共働させる回転防止手段を設けたこと
    を特徴とする請求項2に記載の弁。
  4. 【請求項4】 前記回転防止手段は、前記ハウジングに
    連結された外周部と前記第二のねじ手段のボールねじナ
    ットに直結された内周部とを有する軸方向に柔軟な環状
    のたわみ部材であることを特徴とする請求項3に記載の
    弁。
  5. 【請求項5】 前記たわみ部材は、前記内周部と外周部
    は円周方向に連続し、無応力状態では平らであり、前記
    内周部と外周部とを一体に連結する等間隔をおいた複数
    の略放射状脚構造を設けたことを特徴とする請求項4に
    記載の弁。
  6. 【請求項6】 前記電動モーターは、ブラシレスd−c
    型であることを特徴とする請求項1に記載の弁。
  7. 【請求項7】 前記電動モーターのための制御手段は、
    上記回転子の縦方向の変位可能な範囲の上限および下限
    を設定する手段を備え、前記回転子は、前記固定子の軸
    方向の有効長さを越えて重なり、前記上限および下限の
    間で回転子を変位させることを特徴とする請求項1に記
    載の弁。
  8. 【請求項8】 前記ポペット弁部材は、弁閉位置におい
    て円周方向に連続する弁座と共働する円盤であり、圧縮
    されたばね手段が前記ハウジングの一部に対して反作用
    し弁閉方向に前記ポペット弁部材を連続的に付勢するこ
    とを特徴とする請求項1に記載の弁。
  9. 【請求項9】 前記第二のねじ手段と前記ポペット弁部
    材との共働は、同軸中心構造間の軸方向はめ込み結合か
    らなり、これにより前記第二のねじ手段は常に前記ポペ
    ット弁部材を軸方向中心位置に確実に保つようにしたこ
    とを特徴とする請求項8に記載の弁。
  10. 【請求項10】 前記同軸中心構造は、円筒状ロッド構
    造を有し、前記円筒状ロッド構造は、その軸方向長さを
    越えないように軸方向深さを限定された円筒状穴構造内
    部に、軸方向はめ込みスライド可能な結合を有し、これ
    により上記ねじ手段の両方がモーター駆動されて弁閉位
    置から変位したポペット弁部材の位置を決定し、ラッチ
    手段は、前記円筒状ロッド構造が、前記円筒状穴構造の
    限定された深さと隙間関係をなす弁閉関係に対して電動
    モーターの励起を遮断するように動作し、これによりば
    ね手段は、弁閉位置を保持する単独の手段となることを
    特徴とする請求項9に記載の弁。
  11. 【請求項11】 前記ラッチ手段は、永久磁石を有し、
    これにより前記電動モーターの励起がないときに弁閉位
    置を確実に保持するようにしたことを特徴とする請求項
    10に記載の弁。
  12. 【請求項12】 入口と出口とを有するハウジングと、
    前記入口および出口間の流体の流れを制御するために前
    記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングに固定され
    た弁座に対し弁開位置と弁閉位置の間で単一軸線に沿っ
    て変位可能なポペット弁部材を備えた弁手段と、前記軸
    線に揃えられたシャフト上の回転子と前記ハウジングに
    搭載され前記シャフトと同心配置された固定子とを有す
    る可逆な電動モーターと、前記ハウジングに固定された
    第一のボールねじナットを含みシャフトの回転に応じた
    前記シャフトの軸方向変位のための第一の螺旋状前進関
    係を構築する第一のボールねじ手段と、前記軸線に沿っ
    て変位するよう案内される第二のボールねじナットを含
    み、前記ハウジングに対して回転に抗した有効キー結合
    関係を有する第二のボールねじ手段とを備え、前記第二
    のボールねじナットは、前記ポペット弁部材と共働しシ
    ャフトの回転に応じて前記第二のボールねじナットと前
    記ポペット弁部材の軸方向変位のための第二の螺旋状前
    進関係を構築し、前記第一および第二の螺旋状前進は同
    一方向であってピッチが異なり、これにより前記シャフ
    トの電動モーター駆動に応じて弁部材変位における差動
    ねじ動作を生じるようにしたことを特徴とするモーター
    作動弁。
  13. 【請求項13】 前記弁座と前記ポペット弁部材は、前
    記入口および出口間の流れを上流側と下流側に分割し、
    前記ハウジングは前記弁手段の下流側に設けられた密閉
    容器であり、前記容器の内部には前記容器内部の瞬間検
    知圧力に応じて電気信号出力を生じる圧力変換器が搭載
    され、下流調整圧力の設定点を設定する手段と、下流調
    整圧力の設定点を維持するように前記電動モーターを可
    逆的に駆動するための前記変換器との接続部とを含む電
    気的制御手段を設けたことを特徴とする請求項12に記
    載の弁。
  14. 【請求項14】 前記ハウジングは、前記弁手段の密閉
    容器であり、前記ハウジングは前記単一軸線と同心配置
    され上方に開口した略円筒状の本体を有し、前記本体は
    前記弁手段を収容するとともに前記入口および出口と前
    記弁座と前記ポペット弁部材とを含む下端閉鎖部を有
    し、前記ハウジングは、さらに、前記円筒状本体の上方
    開口端に着脱可能に封着されるとともに前記モーターの
    ための電気的制御手段を収容する第二の閉鎖端部を有
    し、弁作動のための電力の外部供給源に対する密封され
    た出入口接続部が設けられていることを特徴とする請求
    項12に記載の弁。
  15. 【請求項15】 前記電気モーターは、ブラシレスd−
    c型モーターであり、前記固定子は、中心軸のまわりに
    角度間隔をおいた関係にある3つの巻線を有し、前記回
    転子は、角度間隔をおいた関係にある4つの細長い永久
    磁石を有し、前記永久磁石は、半径方向に極性を帯び、
    その極性は、角度間隔をおいて連続する隣接した磁石間
    で半径方向内側および半径方向外側に順次逆転した方向
    に向いていることを特徴とする請求項12に記載の弁。
JP22964594A 1993-09-24 1994-09-26 モーター作動弁 Withdrawn JPH07158758A (ja)

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