JPH0652109B2 - 圧力応答パイロツト作動式調整弁 - Google Patents

圧力応答パイロツト作動式調整弁

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JPH0652109B2
JPH0652109B2 JP60150317A JP15031785A JPH0652109B2 JP H0652109 B2 JPH0652109 B2 JP H0652109B2 JP 60150317 A JP60150317 A JP 60150317A JP 15031785 A JP15031785 A JP 15031785A JP H0652109 B2 JPH0652109 B2 JP H0652109B2
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エー・ウエルズ ロバート
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タ−ゲツト ロツク コ−ポレイシヨン
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバルブに関し、さらに詳しくは圧力応答パイロ
ット作動式調整弁に関する。
〔発明の背景〕
圧力応答型パイロット作動式調整弁は、例えば米国特許
第2,575,272（ハリス）、同第2,968,464（オルソン）、
同第3,405,906（ケラー）等に記載されている。これら
の従来の圧力応答型パイロット作動式調整弁は、メーン
バルブアッセンブリと、パイロットバルブアッセンブリ
とから構成される。なお、ここでは、バルブアッセンブ
リは、構成要件の一部として配置された特定の弁体等の
可動部材のみ、あるいは、弁体及び弁座を合わせたもの
を指す。メーンバルブアッセンブリは弁の入口ポートか
ら出口ポートへの流体の流れを制御するものである。パ
イロットバルブアッセンブリは制御すべき流体の圧力を
受けて作動し、メーンバルブアッセンブリ（その弁体）
の開弁位置は、パイロットバルブアッセンブリの位置に
応じて作動するピストン等の駆動エレメントにより定め
られる。
上記ハリスの米国特許は、高流量の、低圧のソレノイド
作動のオンオフ弁を開示したものである。この弁では、
メーンバルブアッセンブリが開かれる前にメーンバルブ
アッセンブリ内の圧力を低減し、それによって吐出圧力
を低減するために、ツーステージ式のパイロットシステ
ムを使用している。メーンバルブアッセンブリのメーン
ディスクにはスリーブが取り付けられ、このスリーブに
設けられたポートを覆うことによって絞りを構成し、こ
の絞りが、２つのパイロットが開かれたときにメーンデ
ィスクを実質的に圧力バランスされた状態にする。この
弁の場合、メーンディスクの弁座及びスリーブのポート
を全開位置へ開くのに、メーンディスクを持ち上げるの
に非常に大きな磁気力が必要である。従って、上記ハリ
スの米国特許に記載された弁では、メーンディスクに不
均一な力がかかるためにチャタリングが生じ、部分開放
状態では使用できない。
上記ネルソン及びケラーの米国特許に記載された弁は、
部分的に開かれた、又は完全に開かれたメーンバルブア
ッセンブリを通る流体の流れを感知して、メーンバルブ
アッセンブリが自動的に平衡位置にもたらされるように
したものではない。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の圧力応答型パイロット作動式調整弁においては、
作動の安全性問題があった。そのようなバルブにおいて
は、持上げ力即ち開弁力は調整のための対向する力と等
しくなければならなかった。この平衡は制御すべき流
体、例えば液体、気体或いは蒸気等の流れの力によって
乱され、よって不安定を生じていた。バルブの作動のこ
の安定性は、オリフィスの大きさ、パイロットバルブア
ッセンブリの形状、緩衝を高めること、及び室の容積を
減少させること或いは制御すること等によって制限され
た程度までは達成することができる。制御すべき流体が
気体や蒸気の場合には、バルブの作動の安定性を達成す
ることは難しい。
従って、本発明の目的は従来公知のこのタイプのバルブ
よりも高度の作動の安定性を有する圧力応答パイロット
作動式調整弁を提供することである。
本発明のもう一つの目的はチャタリングを低減すること
のできる圧力応答パイロット作動式調整弁を提供するこ
とである。
本発明のさらに他の目的は簡単でコンパクトな構造の圧
力応答パイロット作動式調整弁を提供することである。
〔発明の構成〕
本発明は、（ａ）ハウジングを具備し、該ハウジングは
圧力下にある流体源に通じる入口ポートと該入口ポート
の流体圧力よりも低い流体圧力の部位に通じる出口ポー
トとを有し、（ｂ）メーンバルブアッセンブリを具備
し、該メーンバルブアッセンブリは前記入口ポートから
前記出口ポートへの流体の流れを制御するために可動な
メーンディスクと前記ハウジングに設けられたメーン弁
座とを有し、（ｃ）前記可動なメーンディスクは第１の
室を形成し、（ｄ）前記可動なメーンディスクは前記第
１の室を前記出口ポートに連通させるための放出オリフ
ィスを有し、（ｅ）ピストンを具備し、該ピストンは前
記メーンバルブアッセンブリ及び前記ハウジングに前記
可動のメーンディスク及び前記ハウジングに対して相対
的に往復運動可能に取付けられ且つ前記ハウジングとと
もに第２の室を形成し、（ｆ）ベントバルブアッセンブ
リを具備し、該ベントバルブアッセンブリは前記第１の
室へ及び該第１の室からの流体の流れを制御するために
前記ピストンに担持された第１の可動な弁体と前記メー
ンディスクに設けられた第１の弁座とを有し、（ｇ）前
記放出オリフィスを前記第２の室に連通させるために前
記ピストンにベント通路が設けられ、（ｈ）パイロット
バルブアッセンブリを具備し、該パイロットバルブアッ
センブリは前記第２の室から前記ベント通路及び前記放
出オリフィスを通る流体の流れを制御するために第２の
可動な弁体と前記ピストンに担持された第２の弁座とを
有し、（ｉ）駆動手段を具備し、該駆動手段は前記第２
の可動な弁体を前記第２の弁座から持ち上げるために該
第２の可動な弁体に連結され、さらに、（ｊ）前記メー
ンバルブアッセンブリと協働する制限的な通路手段を具
備し、該制限的な通路手段は前記可動なメーンディスク
のその関連するメーン弁座からの距離に比例して前記入
口ポートを前記メーンディスク内の前記第１の室に連通
させる可変の流路面積を提供し、それによって前記メー
ンディスクにその運動の方向と反対に作用する力を与え
るように前記第１の室の流体圧力を変化させるようにし
た、パイロット作動式調整弁を提供するものである。
さらに、本発明は、（ａ）入口ポート及び出口ポートを
有するハウジングと、（ｂ）該入口ポートから出口ポー
トへの流体の流れを制御するために前記ハウジングに設
けられ且つ第１の室を有するメーンバルブアッセンブリ
と、（ｃ）前記ハウジングに配置され且つハウジングと
ともに第２の室を形成するピストンと、（ｄ）前記第２
の室を前記出口ポートに連通させるために前記ピストン
に設けられたベント通路と（ｅ）該ベント通路を通る流
体の流れを制御するためのパイロットバルブアッセンブ
リと、（ｆ）該パイロットバルブアッセンブリを選択的
に駆動するための駆動手段と、（ｇ）前記ベント通路を
前記出口ポートに連通させるために前記メーンバルブア
ッセンブリに設けられた放出オリフィスと、（ｈ）前記
放出オリフィスを前記第１の室に連通させるための通路
手段と、（ｉ）前記第１の室と前記放出オリフィスとの
間の流体の流れを制御するために前記ピストンに担持さ
れた可動な弁体を有するベントバルブアッセンブリと、
さらに、（ｊ）前記メーンバルブアッセンブリと協働す
る制限的な通路手段とを備え、該制限的な通路手段はベ
ントバルブアッセンブリが全開していてメーンバルブア
ッセンブリが開いているときに入口ポートを前記放出オ
リフィス及び前記第１の室に連通させる可変の流路面積
を提供し、該流路面積がメーンバルブアッセンブリがそ
の弁座から持ち上げられた量に比例して変化しそれによ
って前記第１の室の流体圧力を変化させてメーンバルブ
アッセンブリの運動の方向と反対の力を与えるようにし
た、ことを特徴とする圧力応答パイロット作動式調整弁
を提供するものである。
〔作用効果〕
上記いずれの構成においても、メーンバルブアッセンブ
リ、パイロットバルブアッセンブリ、及びベントバルブ
アッセンブリが設けられる。ピストンの前後に第１及び
第２の室が形成され、放出オリフィス及び制限的な通路
手段がメーンバルブアッセンブリに形成される。パイロ
ットバルブアッセンブリは第２の室の圧力を制御し、ベ
ントバルブアッセンブリは第１の室の圧力を制御する。
メーンバルブアッセンブリ（又はその弁体としてのメー
ンディスク）はピストンの前後の差圧により作動せしめ
られる。そして、メーンバルブアッセンブリ（メーンデ
ィスク）が開弁するにつれて、入口ポートの流体が制限
的な通路手段を通って第１の室に流入する。第１の室に
流入する流体の圧力はメーンバルブアッセンブリ（メー
ンディスク）がその弁座から離れる量に比例し、メーン
バルブアッセンブリ（メーンディスク）の開放運動に対
抗する方向に作用する。よって、メーンバルブアッセン
ブリ（メーンディスク）の開放運動は制御すべき流体の
流れに乱されることなく、チャタリングの原因となるよ
うな急激な全開運動とはならずに、部分開放位置におい
てもよく制御されたものとなる。従って、本発明による
パイロット作動式調整弁では、部分開放位置においても
安定性が向上する。
上記した本発明の目的及び利点並びにその他の利点は添
付した図面を参照して以下に説明する実施例の説明から
さらに明らかになるであろう。
〔実施例の説明〕
各図、特に第１図を参照すると、記号１０は全体として
の本発明による圧力応答パイロット作動式調整弁を示し
ている。第１図に示される調整弁１０は全閉位置にあ
る。
ハウジング 調整弁１０はボディ部分１４とキャップ部分１６を有す
るハウジング１２を具備する。キャップ部分１６はフラ
ンジ端部１８を有し且つこのフランジ端部１８を貫通す
る複数個のボルト２０によってボディ部分１４に共軸的
に保持される。ハウジング１２はさらにスリーブ２２を
含み、このスリーブ２２はボディ部分１４の内部２３に
ボディ部分１４の内面に形成された環状肩とキャップ部
分１６のフランジ端部１８との間で固定的に保持され
る。ボディ部分１４は入口ポート２４と出口ポート２６
を有し、これらのポートの各々はボディ部分１４の内部
２３に通じている。入口ポート２４は適切な導管手段
（図示せず）によって加圧流体源に連結され、その流体
の流れがこの調整弁１０によって制御されるべきもので
ある。出口ポート２６は適切な導管手段（図示せず）に
よって入口ポート２４の流体圧よりも低い流体圧の部位
（図示せず）に連結される。スリーブ２２は縮径エンド
部分２８を有し、このエンド部分２８は出口ポート２６
と共軸線上にあるが出口ポート２６から軸線方向に間隔
をあけて配置される。
メーンバルブ 入口ポート２４から出口ポート２６への流体の流れを制
御するためにメーンバルブアッセンブリ３０が設けられ
る。メーンバルブアッセンブリ３０は可動メンバ即ちメ
ーンバルブディスク３２と、ハウジング１２のボディ部
分１４に出口ポート２６とボディ部分内部２３との接合
部に形成された弁座３４とからなる。
メーンバルブディスク３２はこれを貫通する軸線方向の
ボアを有し、このボアの下端部が放出オリフィス３６を
形成する。この軸線方向のボアは放出オリフィス３６か
ら順次に大きくなる３つの穴ぐりされた部分を有する。
第１の穴ぐりされた部分はマニホールド３８を形成し、
第２の穴ぐりされた部分はベント室４０を形成する。第
３の穴ぐりされた部分はスリーブ２２の縮径エンド部分
２８を摺動可能に受けるような直径寸法となっていて、
縮径エンド部分２８が、弁座３４に向かって又は同弁座
３４から離れるように往復運動するメーンバルブディス
ク３２を支持し且つガイドする作用をする。メーンバル
ブディスク３２及び縮径エンド部分２８及び第３の穴ぐ
りされた部分が第１の可変容積室４２を形成する。第３
の穴ぐりされた部分の底部にはワッシャ４４が保持され
ていて環状ストッパ肩部４６を形成しており、その目的
については以降に詳細に説明する。メーンバルブディス
ク３２は弁座３４に対して相補的な角度で傾斜した環状
面４８を有し、全閉位置即ち着座位置において、メーン
バルブディスク３２が弁座３４の環状面に密封状に当接
する。第２図によく示されているように、メーンバルブ
ディスク３２はさらに段付きの縮径エンド部分を有し、
即ち、２つの周面５０，５２が形成されていてこれらは
それぞれ弁座３４に隣接して穴ぐりされた出口ポート２
６の周面５４，５６に小さな間隔をあけた関係で延び
る。隣接する周面５０と５４，５２と５６はメーンバル
ブディスク３２が非着座位置（第３図）にあるときに狭
い環状路５８を形成する。非着座位置において、入口ポ
ート２４は、弁座３４とメーンバルブディスク３２の環
状面４８との間の流域及び周方向に間隔をあけて放射状
に延びる通路６０を介してマニホールド３８に通じる。
メーンバルブディスク３２を着座即ち閉鎖位置に付勢す
るために、リターンスプリング６２がベント室４２にス
リーブ２２のエンド部分２８とワッシャ４４との間に配
置される。
ベントバルブアッセンブリ スリーブ２２及びメーンバルブディスク３２の室４０，
４２内には往復運動可能にピストン６４が配置される。
組立の都合上、ピストン６４は螺合部６６によって一体
的に保持される上方部分と下方部分とを具備して示され
ている。第１図及び第３図に示されるように、ピストン
６４の下方部分の先端部には、ベントバルブアッセンブ
リ７０の可動な弁体６８を形成するテーパー付き環状面
が設けられる。ベントバルブアッセンブリ７０は、第３
図によく分るようにマニホールド３８とベント室４０の
接合部において形成され且つピストン６４の環状面に対
して相補的なテーパーを付けた弁座７２を含む。ピスト
ン６４の上方部分は段付きになっていて、スリーブ２２
の２つの内面が往復運動するピストン６４を支持し且つ
ガイドするようになっている。ピストン６４には軸線方
向にその下端部からその上端部に延びるボア７４が設け
られ、このボア７４は下端部においてマニホールド３８
に通じ、上端部においてハウジング１２の内部とピスト
ン６４とによって形成される第２の可変容積室７６に通
じている。
パイロットバルブアッセンブリ パイロットバルブアッセンブリ８０はハウジング１２に
取付けられていて可動な弁体８２を具備し、この可動な
弁体８２はボア７４の上端部に進入可能な寸法を持ち且
つボア７４の上端部に形成された弁座８４に弁閉時に係
合する円錐形の軸線方向突起又は先端部８３を有してい
る。可動な弁体８２は膨大部分８６を有し、この膨大部
分８６はピン溝結合６５によってピストン６４に結合さ
れているが、このピン溝結合６５は可動な弁体８２とピ
ストン６４との間に限定された相対運動を許容するもの
である。この膨大部分８６はプランジャ８８に結合さ
れ、プランジャ８８はハウジング１２の上方縮径部分に
往復動可能にガイドされる。プランジャ８８は組立ての
都合によっては２体片として作られることもできる。リ
ターンスプリング９０が配置されていて、その一端がハ
ウジング１２内に横断して配置されたワッシャ９２に当
接し、その他端が膨大部分８６に当接する。リターンス
プリング９０は可動な弁体８２を弁座８４に対して閉鎖
即ち着座位置に付勢するためのものである。
パイロットアクチュエータ パイロットバルブアッセンブリ８０の駆動は図に示され
るようにハウジング１２に適切に取付けられた比例ソレ
ノイドアッセンブリ９４によって行われる。ソレノイド
アッセンブリ９４はハウジング１２内に取付けられた固
定のコア９６とプランジャ８８及びコア９６に隣接して
ハウジング１２のまわりに同心円上に取付けられたコイ
ル９８とを具備する。理解すべきは、本発明の範囲と精
神から離れることなく、パイロットバルブアッセンブリ
の駆動がソレノイドアッセンブリ９４に代えて電気−機
械式、又は油圧や空気圧駆動機構等により行われること
ができるということである。
第１図に示されるように調整弁１０が閉鎖位置にある場
合には、ピストン６４はスリーブ２２のオリフィス100
とピストン６４のオリフィス102によって平衡した圧力
下にある。これらのオリフィス100,102は入口ポート２
４及びハウジング１２の内部２３からの入口圧力下にあ
る加圧流体を第２の可変容積室７６に流入させる。入口
圧力下にある加圧流体はさらにピストンリングシール10
4,106並びにピストン６４の下方部分とこれに隣接する
メーンバルブディスク３２、ワッシャ４４及びスリーブ
２２との間のクリアランスを通った洩れとして第１の可
変容積室４２及びベント室４０にも入る。第３のピスト
ンリングシール108がさらにピストン６４に担持されて
いてピストン６４とスリーブ２２との間の隙間をシール
している。
作動 調整弁１０が第１図に示される閉鎖位置にあるときに
は、その流れが該調整弁１０によって制御されるべき加
圧流体、例えば液体、気体又は蒸気が、メーンバルブア
ッセンブリ３０が閉鎖位置にあるという理由のために入
口ポート２４から出口ポート２６へ流れることを阻止さ
れている。メーンバルブアッセンブリ３０、パイロット
バルブアッセンブリ８０及びベントバルブアッセンブリ
７０が閉鎖されていると、制御されるべき流体は入口ポ
ート２４からハウジング１２の内部２３、スリーブ２２
のオリフィス100及びピストン６４のオリフィス102を通
ってピストン室（第２の可変容積室）７６に流入する。
さらに入口圧力下にある流体がピストンリングシール10
4,106並びにピストン６４、スリーブ２２、可動なメー
ンバルブディスク３２及びワッシャ４４間の隙間を通る
漏れのために第１の可変容積室４２及びベント室４０に
供給される。第１の可変容積室４２内の加圧流体及びリ
ターンスプリング６２はメーンバルブディスク３２を出
口ポート２６の弁座３４に当接させ続けるために共働作
用する力を与え、それによって加圧流体がそれの使用箇
所（図示せず）へ流れることを阻止する。ベントバルブ
アッセンブリ７０及びパイロットバルブアッセンブリ８
０は一方側において入口流体圧力よりも低い出口流体圧
力にさらされており且つそれぞれの他方側において入口
流体圧力にさらされているので、この圧力差がそれぞれ
のバルブアッセンブリを閉鎖位置に付勢する力を与え
る。
調整弁１０が開放位置に駆動されるべきときには、ソレ
ノイドコイル９８が付勢されてスプリング９０のばね力
に抗してプランジャ８８をコア９６に向かって上方に引
張らしめる。プランジャ８８のこの運動はパイロットバ
ルブアッセンブリ８０の弁体先端部８３をその弁座８４
から離れさせ、よって第２の可変容積室７６がボア７
４，マニホールド３８及び放出オリフィス３６を介して
出口ポート２６へ開放（ベント）されることになる。第
２の可変容積室７６のこのベントは該室７６の流体圧力
を低下させる。何となれば、オリフィス100,102は制限
された流路であって入口流体圧力の流体がボア７４を通
る放出割合におけるベント流体の分を充填することがで
きないからである。第２の可変容積室７６の圧力が入口
流体圧力よりも低下することによって、ピストン６４を
横切る圧力差が生じることになり、これはピストン６４
に対して第１図で見る上方向の力を生成し、従ってピス
トン６４がプランジャ８８に追従することになる。ピス
トン６４の上方運動はベントバルブアッセンブリ７０の
可動な弁体６８を開放させる。即ち、弁体６８をその関
連する弁座７２から離れさせる。ベントバルブアッセン
ブリ７０のこの開放はマニホールド３８及び放出オリフ
ィス３６を介して第１の可変容積室４２及びベント室４
０を出口ポート２６に開放（ベント）させ、それによっ
て第１の可変容積室４２の圧力を低下させる。第１の可
変容積室４２の直径はメーンバルブディスク３２の弁座
３４における直径と等しいか又はそれよりわずかに小さ
いので、流体圧力がリターンスプリング６２のばね力と
ともにメーンバルブディスク３２をその弁座３４に当接
するのを維持する作用をする。
第１の可変容積室４２の圧力が低下するにつれて、ピス
トン６４を上方に動かそうとする力が低下する。という
のは、ピストン６４の結合部６６に隣接する表面に上向
きに作用する流体圧力が低下するからである。この上向
きに作用する力の低下がピストン６４の上向きの運動を
制御又は緩衝する。さらに、ピストン６４の上向き運動
はパイロットバルブアッセンブリ８０の弁体先端部８３
及びその弁座８４によって形成される流路面積を低下せ
しめ、この低下せしめられた、流路面積が第２の可変容
積室７６の流体圧力を上昇せしめる。このように、ピス
トン６４にその上向き運動に反対に作用する流体圧力の
増大と、ピストン６４にその上向き運動と同じ方向に作
用する流体圧力の低下とにより、ピストン６４の運動に
対向する安定化作用が得られる。ソレノイドアッセンブ
リ９４の力の下でプランジャ８８をさらに上向きに運動
させると、パイロットバルブアッセンブリ８０が開放さ
れ且つ弁体先端部８３及びその関連する弁座８４によっ
て形成される流路面積を増大させてピストン６４に前述
したように流体圧力を作用せしめることは明らかであろ
う。
ピストン６４が可動の弁体６８をその弁座７２から持上
げることによってベントバルブアッセンブリ７０を完全
に開放するのに十分な距離だけ上方に動かしめられたと
きに、ピストン６４の下方部分の環状肩部110がメーン
バルブディスク３２に保持されたワッシャ４４に当接す
る。ピストン６４の環状肩部110のワッシャ４４への当
接、並びにパイロットバルブアッセンブリ８０のさらな
る開放及びそれに従ったピストン６４の上方運動ととも
に、メーンバルブアッセンブリ３０のメーンバルブディ
スク３２が関連する弁座３４から上方に持上げられる。
メーンバルブアッセンブリ３０の開放は、第２図からよ
く分るように、流体が入口ポート２４及びハウジング１
２の内部２３からメーンバルブディスク３２の弁座３４
とディスク環状面４８とによって形成される流路、複数
の放射状に配置された通路６０、マニホールド３８及び
放出オリフィス３６を通って出口ポート２６に流入する
結果になる。放出オリフィス３６の流路面積に対する通
路６０の合計流路面積の大きさは、第１の可変容積室４
２の流体圧力がメーンバルブディスク３２がその弁座３
４から離れる量に比例して増大するようにされている。
この可変容積室４２の流体圧力の増大は、メーンバルブ
ディスク３２がその着座位置から離れる方向に動くにつ
れて且つそれがハウジング１２の段付き部の周面５４に
対して相対的に動くときに通路６０が入口ポートの流体
圧力により多く露出されるほど、入口ポート２４の流体
圧力が出口ポート２６に流れる流れから開かれたベント
バルブアッセンブリ７０を通ってベント室４０に偏流し
さらにベント室４０から第１の可変容積室４２に流入す
る量が多くなる、ために生じるものである。第２図に示
されるように、通路６０は全入口流体圧力を受けるよう
に露出される。メーンバルブアッセンブリ３０の開度に
比例したこの入口ポート２４から第１可変容積室４２へ
の流れの制御は、第１の可変容積室４２の流体圧力を入
口ポート流体圧力及び出口流体圧力及び通路６０と放出
オリフィス３６の流路の相対的な大きさによって定めら
れる値に安定化させる。
メーンバルブディスク３２の全内側面積マイナス放出オ
リフィス３６の流路面積によって形成されるメーンバル
ブディスク３２の表面積は、螺合部６６に隣接するピス
トン６４の小径部分のパイロット面積をマイナスした表
面積より大きく、従って、ピストン６４の前記小径部分
の下側及びメーンバルブディスク３２の内側表面積に作
用する第１の可変容積室４２の増大された圧力がメーン
バルブアッセンブリ３０の開放に反対に作用する差力成
分を提供する。この差力成分はさらに、ピストン６４の
下方部分の肩部110がワッシャ４４に当接するのを維持
し且つメーンバルブディスク３２があたかも固定的に保
持されているかのように運動する、ことを確実にする。
ソレノイド９４がメーンバルブアッセンブリ３０を第３
図に示されるような全開位置から全閉位置へ向かって動
かすように操作されるときに、プランジャ８８の下向き
の運動がパイロットバルブアッセンブリ８０の弁体先端
部８３を関連する弁座８４により近接するように動かさ
せる。弁体先端部８３と弁座８４との間のこの低減され
た流路は第２の可変容積室７６の流体圧力を増大させ、
このようにして増大された圧力はピストン６４に作用し
てピストン６４及びメーンバルブディスク３２を閉鎖位
置に向かって下方向に動かせる。
第３図を参照すると最もよく分るように、比例ソレノイ
ドアッセンブリ９４に印加された電流が低下するとき
に、プランジャ８８は下方に動き、従って担持している
膨大部分８６及びパイロットバルブアッセンブリ８０の
弁体先端部８３が閉鎖即ち着座位置に向かって動く。弁
体先端部８３と弁座８４との間の流路面積が減少するに
つれて、第２の可変容積室７６の流体の圧力が上昇し、
その結果、ピストン６４及びメーンバルブディスク３２
もサーボ作用によって閉鎖位置に向かって降下する。メ
ーンバルブアッセンブリ３０のメーンバルブディスク３
２が閉鎖位置に向かって動き且つ放射状の通路６０が弁
座３４内に入って周面５０と弁座３４とによって狭い環
状路５８が形成され始めると、この絞られた領域の圧力
ドロップが通路６０に供給される流体圧力の低下を生じ
させる。この低下された流体圧力はメーンバルブディス
ク３２の第１の可変容積室４２の圧力の低下を生じさせ
る。この第１の可変容積室４２の流体圧力の低下はメー
ンバルブディスク３２の下向き運動の反対向きに作用し
てメーンバルブディスク３２の位置を安定化させる。従
って、メーンバルブディスク３２を閉鎖即ち着座位置に
より接近した位置に動かすためには、パイロットバルブ
アッセンブリ８０が閉鎖位置に向かってさらに駆動され
て第２の可変容積室７６の流体圧力をさらに高めよって
ピストン６４及びメーンバルブディスク３２にさらに下
向き運動を行わせなければならない。前述したように、
これは環状路５８における絞りを増大せしめ第１の可変
容積室４２の流体圧力の低下をもたらす。メーンバルブ
ディスク３２がその弁座３４に係合するときには、第２
の可変容積室４２の圧力は出口ポート２６の流体圧力へ
と低下している。第１の可変容積室４２の流体に露出さ
れたメーンバルブディスク３２の内側面積は弁座３４を
越えた部位の表面積に等しいかそれよりわずかに小さい
ので、メーンバルブディスク３２に作用する差圧及びこ
れに付加するスプリング６２のばね力がメーンバルブデ
ィスク３２を弁座３４に軽く着座させた位置に維持す
る。このときに、ベントバルブアッセンブリ７０はまだ
開放位置にある。
この作動ステージにおいて、パイロットバルブアッセン
ブリ８０が引き続いて閉鎖されて弁体先端部８３が弁座
８４に密封状に接触するようになると、ピストン６４が
引き続いて下降してベントバルブアッセンブリ７０が閉
鎖せしめられることになる。パイロットバルブアッセン
ブリ８０，ベントバルブアッセンブリ７０及びメーンバ
ルブアッセンブリ３０を通る流体の流れが停止すると、
第１の可変容積室４２及び第２の可変容積室７６の圧力
が入口ポート２４の流体圧力へと上昇する。プランジャ
８８の膨大部分８６及びメーンバルブディスク３２の表
面積に作用する第１及び第２の可変容積室４２，７６の
入口ポート圧力は、メーンバルブディスク３２及びベン
トバルブアッセンブリ７０の可動弁体６８の端部に作用
する出口ポート圧力に対して相対的に、バルブアッセン
ブリ３０，７０，８０を閉鎖位置に維持する差圧を提供
する。
要約すると、パイロットバルブアッセンブリ８０の膨大
部分８６の弁体先端部８３が比例ソレノイドアッセンブ
リ９４又はその他の適切な駆動機構により新しい位置に
動かされるとすぐに、ピストン６４及び、従ってメーン
バルブディスク３２もサーボ動作によって新しい位置に
動く、メーンバルブディスク３２が、入口ポート流体圧
力が環状路５８によって絞られる着座（閉鎖）位置近く
で動くときにはいつも、第１の可変容積室４２の圧力が
メーンバルブディスク３２の運動の方向を反対にするよ
うに変化する。この反対力はメーンバルブディスク３２
に強い安定効果を与え、よって、従来から、特に制御さ
れるべき流体が気体や蒸気である場合に、普遍的な問題
であったチャタリングやフラッタリングを防止するもの
である。
以上の説明から、本発明が、メーンバルブの開放位置に
おける作動の安定性を備え且つバルブのチャタリングや
フラッタリングを解消した圧力応答パイロット作動式調
整弁を提供するものであることが明らかになったと信じ
られる。これは気体状流体の制御のために特に適した制
御弁である。
以上は本発明の一実施例について詳細に説明したが、本
発明がそのような実施例にのみ限定されるものでないこ
とははっきりと理解されるべきでしる。もはや当業者に
理解されたであろうところの本発明の精神と範囲から離
れることなく部品の構成等に多くの変化を加えることが
できる。例えば、入口ポートと出口ポートは軸線方向に
整列して配置されることができ、メーンバルブアッセン
ブリの軸線は図に示されるものの代りにＹ字状パターン
でオフセットされることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による圧力応答パイロット作動式調整弁
の全閉位置にある長手断面図、第２図は第３図の一点鎖
線丸枠Ａで囲まれたメーンバルブアッセンブリ部分の第
３図よりも閉じた位置にある拡大部分図、第３図は第１
図の調整弁の全開位置にある長手断面図である。 １２……ハウジング、２４……入口ポート、 ２６……出口ポート、 ３０……メーンバルブアッセンブリ、 ３２……メーンバルブディスク、 ３４，７２，８４……弁座、 ３６……放出オリフィス、３８……マニホールド、 ４２，７６……可変容積室、６０……放射状通路、 ６４……ピストン、６８，８２……弁体、 ７０……ベントバルブアッセンブリ、 ７４……ピストンのボア、 ８０……パイロットバルブアッセンブリ、 ８８……プランジャ、 ９４……比例ソレノイドアッセンブリ。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ）ハウジングを具備し、該ハウジング
    は圧力下にある流体源に通じる入口ポートと該入口ポー
    トの流体圧力よりも低い流体圧力の部位に通じる出口ポ
    ートとを有し、 （ｂ）メーンバルブアッセンブリを具備し、該メーンバ
    ルブアッセンブリは前記入口ポートから前記出口ポート
    への流体の流れを制御するために可動なメーンディスク
    と前記ハウジングに設けられたメーン弁座とを有し、 （ｃ）前記可動なメーンディスクは第１の室を形成し、 （ｄ）前記可動なメーンディスクは前記第１の室を前記
    出口ポートに連通させるための放出オリフィスを有し、 （ｅ）ピストンを具備し、該ピストンは前記メーンバル
    ブアッセンブリ及び前記ハウジングに前記可動のメーン
    ディスク及び前記ハウジングに対して相対的に往復運動
    可能に取付けられ且つ前記ハウジングとともに第２の室
    を形成し、 （ｆ）ベントバルブアッセンブリを具備し、該ベントバ
    ルブアッセンブリは前記第１の室へ及び該第１の室から
    の流体の流れを制御するために前記ピストンに担持され
    た第１の可動な弁体と前記メーンディスクに設けられた
    第１の弁座とを有し、 （ｇ）前記放出オリフィスを前記第２の室に連通させる
    ために前記ピストンにベント通路が設けられ、 （ｈ）パイロットバルブアッセンブリを具備し、該パイ
    ロットバルブアッセンブリは前記第２の室から前記ベン
    ト通路及び前記放出オリフィスを通る流体の流れを制御
    するために第２の可動な弁体と前記ピストンに担持され
    た第２の弁座とを有し、 （ｉ）駆動手段を具備し、該駆動手段は前記第２の可動
    な弁体を前記第２の弁座から持ち上げるために該第２の
    可動な弁体に連結され、さらに、 （ｊ）前記メーンバルブアッセンブリと協働する制限的
    な通路手段を具備し、該制限的な通路手段は前記可動な
    メーンディスクのその関連するメーン弁座からの距離に
    比例して前記入口ポートを前記メーンディスク内の前記
    第１の室に連通させる可変の流路面積を提供し、それに
    よって前記メーンディスクにその運動の方向と反対に作
    用する力を与えるように前記第１の室の流体圧力を変化
    させるようにした、パイロット作動式調整弁。
  2. 【請求項２】前記ハウジングには前記メーンディスク及
    び前記ピストンをそれぞれに運動可能に支持するために
    これらのメーンディスク及びピストンと協働するスリー
    ブが固定されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    １項記載のパイロット作動式調整弁。
  3. 【請求項３】前記パイロットバルブアッセンブリの前記
    第２の可動な弁体を前記第２の弁座に向かう方向に押圧
    力するために付勢手段が設けられることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のパイロット作動式調整弁。
  4. 【請求項４】前記付勢手段はスプリングであることを特
    徴とする特許請求の範囲第３項記載のパイロット作動式
    調整弁。
  5. 【請求項５】前記放出オリフィスが前記可動なメーンデ
    ィスクのほぼ軸線上に配置され、前記制限的通路手段が
    前記可動なメーンディスクの周面から前記第１の室へ延
    びる複数個の通路であることを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載のパイロット作動式調整弁。
  6. 【請求項６】前記通路が弁閉時に前記メーン弁座の下流
    側に配置されることを特徴とする特許請求の範囲第５項
    記載のパイロット作動式調整弁。
  7. 【請求項７】前記ピストンと前記第１の可動な弁体とが
    一体の構造であることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のパイロット作動式調整弁。
  8. 【請求項８】前記ピストンが２段の段付き形状のもので
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のパイ
    ロット作動式調整弁。
  9. 【請求項９】前記入口ポート及び前記出口ポートがそれ
    らの軸線が相互にある角度をなすように配置され、前記
    メーンバルブアッセンブリ、前記ベントバルブアッセン
    ブリ及び前記パイロットバルブアッセンブリが前記出口
    ポートに対して共軸線上に配置されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載のパイロット作動式調整
    弁。
  10. 【請求項１０】前記ピストンと前記可動なメーンディス
    クとがこれら間で制限された相対運動をできるように構
    成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のパイロット作動式調整弁。
  11. 【請求項１１】前記メーンバルブアッセンブリの前記可
    動なメーンディスクを前記メーン弁座に向かう方向に押
    圧するために付勢手段が設けられることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項記載のパイロット作動式調整弁。
  12. 【請求項１２】前記付勢手段はスプリングであることを
    特徴とする特許請求の範囲第11項記載のパイロット作動
    式調整弁。
  13. 【請求項１３】（ａ）入口ポート及び出口ポートを有す
    るハウジングと、 （ｂ）該入口ポートから出口ポートへの流体の流れを制
    御するために前記ハウジングに設けられ且つ第１の室を
    有するメーンバルブアッセンブリと、 （ｃ）前記ハウジングに配置され且つハウジングととも
    に第２の室を形成するピストンと、 （ｄ）前記第２の室を前記出口ポートに連通させるため
    に前記ピストンに設けられたベント通路と （ｅ）該ベント通路を通る流体の流れを制御するための
    パイロットバルブアッセンブリと、 （ｆ）該パイロットバルブアッセンブリを選択的に駆動
    するための駆動手段と、 （ｇ）前記ベント通路を前記出口ポートに連通させるた
    めに前記メーンバルブアッセンブリに設けられた放出オ
    リフィスと、 （ｈ）前記放出オリフィスを前記第１の室に連通させる
    ための通路手段と、 （ｉ）前記第１の室と前記放出オリフィスとの間の流体
    の流れを制御するために前記ピストンに担持された可動
    な弁体を有するベントバルブアッセンブリと、さらに、 （ｊ）前記メーンバルブアッセンブリと協働する制限的
    な通路手段とを備え、該制限的な通路手段はベントバル
    ブアッセンブリが全開していてメーンバルブアッセンブ
    リが開いているときに入口ポートを前記放出オリフィス
    及び前記第１の室に連通させる可変の流路面積を提供
    し、該流路面積がメーンバルブアッセンブリがその弁座
    から持ち上げられた量に比例して変化しそれによって前
    記第１の室の流体圧力を変化させてメーンバルブアッセ
    ンブリの運動の方向と反対の力を与えるようにした、こ
    とを特徴とする圧力応答パイロット作動式調整弁。
  14. 【請求項１４】前記メーンバルブアッセンブリが可動な
    バルブディスクとハウジングに形成された弁座とからな
    り、前記制限的な通路手段が前記バルブディスクの外周
    面から放出オリフィスへ延びる複数の通路を含むことを
    特徴とする特許請求の範囲第13項記載の圧力応答パイロ
    ット作動式調整弁。
  15. 【請求項１５】前記複数の通路は外周面において弁座に
    隣接することを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の
    圧力応答パイロット作動式調整弁。
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