JPH074559A - アクチュエータ付きバルブ - Google Patents

アクチュエータ付きバルブ

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Publication number
JPH074559A
JPH074559A JP3997294A JP3997294A JPH074559A JP H074559 A JPH074559 A JP H074559A JP 3997294 A JP3997294 A JP 3997294A JP 3997294 A JP3997294 A JP 3997294A JP H074559 A JPH074559 A JP H074559A
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JP
Japan
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valve
piston
chamber
stem
fluid
Prior art date
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Application number
JP3997294A
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English (en)
Inventor
Raymond B Bushnell
レイモンド・ブライス・ブシュネル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BUSHNELL ENGINEERING Inc
Original Assignee
BUSHNELL ENGINEERING Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH074559A publication Critical patent/JPH074559A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K39/00—Devices for relieving the pressure on the sealing faces
    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/024—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves using an auxiliary valve on the main valve
    • Y—GENERAL 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86928—Sequentially progressive opening or closing of plural valves
    • Y10T137/86936—Pressure equalizing or auxiliary shunt flow
    • Y10T137/86944—One valve seats against other valve [e.g., concentric valves]
    • Y10T137/86976—First valve moves second valve

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)
  • Lift Valve (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ライン圧力を利用してピストンを部分的にシ
フトさせることによってバルブを開閉する。 【構成】 バルブは開閉動作を行うときにライン流体圧
力に反応するピストンによって制御される。アクチュエ
ータはバルブステムをシフトさせてピストン内のポペッ
トバルブを開き、インライン圧力をチャンバに入れてピ
ストンの後面へ作用させ、ピストンを前進させてバルブ
を閉じる。ピストンの閉鎖運動はアクチュエータによっ
て開始され、インライン圧力によって継続される。ステ
ム上に設けられたバルブが、その中にピストンが取付け
られているチャンバの連通を制御する。バルブにはチャ
ンバを閉じるためにアウトレットが設けられており、加
圧によってピストンを前方へ着座させる。バルブを開か
せるアクチュエータの運動によって、ピストンに取付け
られたポペットバルブが閉じ、チャンバを開放して、イ
ンライン圧力によって後方の開いた位置までピストンを
シフトさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はバルブを開閉するため
のアクチュエータと連結する必要があるバルブに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】バルブが１０５kg／cm2 (1500psi) 以上
の高圧力にさらされるような場合には、利用可能なスペ
ースの中にバルブとアクチュエータの両方が入るような
寸法を維持しつつ、なおかつバルブを開閉するために十
分な力を加えることのできるようなアクチュエータを提
供しようとするには問題がある。従来のバルブアクチュ
エータはそれが空気圧式であっても電気式であっても、
必要とするパワーのために、スペースが限られたところ
で使用するには大きすぎる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来は、方向性バルブ
(directional valve) がパイロットバルブとともに使用
されている。この場合のパイロットバルブは流体圧力を
方向性バルブの中でスプールの端部へ導く役割を行って
いる。こうしたバルブ配置はスペースが限られていると
ころや、１．５cm以上の直径のチューブの中を流れる流
体をバルブが調節しなければならなようなところへ設置
するには適していない。さらに、方向性バルブのスプー
ルは通常、別の油圧回路によってシフトされる。
【０００４】この発明の重要な目的は、ライン圧力を利
用してピストンを部分的にシフトさせてバルブを開閉す
るバルブ及びアクチュエータを提供することである。エ
アーシリンダ、ソレノイド、モータなどすべて適度なパ
ワーしか必要とせずコンパクトな設計を有する様々なリ
ニアアクチュエータを利用したバルブ及びアクチュエー
タを提供すること、非常にコンパクトな設計になってい
てスペースがきびしいところでも利用できるようなバル
ブ及びアクチュエータの組合せを提供すること、非常に
高いライン圧力環境において使用するのに適したバルブ
及びアクチュエータの組合せを提供すること、摩耗が小
さくてバルブの寿命が長い直線的な動きを行う少ない部
材で構成されたバルブを提供すること、漏れがなく浸潤
のない状態で使用できることを目指したバルブを提供す
ることもこの発明の重要な目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、バルブとバ
ルブアクチュエータとの組み合せ体であり、ライン圧力
が大部分においてバルブを駆動できるように構成されて
いる。この発明のバルブはピストンを有する。ピストン
の中をラインの流体が流れてチャンバの中に入り、ピス
トンの前端部よりも大きな面積を有するピストンの後端
部を加圧する。その結果、ピストンが前方へ着座してバ
ルブを閉じる。バルブアクチュエータが最初にピストン
内のポペットバルブを開いて、ラインの圧力をピストン
の中を通してチャンバの中に入れる。バルブステム上に
設けられた第２のバルブを閉じると、チャンバが加圧さ
れる。バルブステムをシフトしてピストンに取付けられ
たポペットバルブを閉じ、それと同時にピストンの後ろ
側から流体圧力の放出を行うためのベントを開くことに
よって、この発明のバルブは開かれる。そのあとライン
圧力がピストンを開いた位置までシフトさせる。前記ピ
ストン内に設けられたディフューザはライン圧力を有す
る流体が前記チャンバ内へ流入しないようにしており、
バルブが閉じるときにピストンの着座にクッション作用
を行う。この発明のバルブは小さなアクチュエータで開
閉できる。このときのアクチュエータは従来のアクチュ
エータとは異なり、ピストンの運動を開始させるために
ポペットバルブを有するバルブステムをシフトするだけ
であるから、出力パワーは小さくてよい。これに対して
従来のアクチュエータは、流体制御用のボールと、イン
ライン圧力によって側部に負荷が掛かるプラグあるいは
スプールの位置付けを行い、大きなクラッキング力(cra
cking force)を必要とする。
【０００６】
【実施例】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施例
を説明する。図面において参照番号１はこの発明のバル
ブを示している。バルブ１は角形に曲がった流路を有す
る。バルブ本体２にはチャンバ３が形成されており、チ
ャンバ３の中にはピストン４が配置されている。ピスト
ンの前面５の面積はピストンの後面６Ａ，６Ｂを合わせ
た面積よりも小さい。
【０００７】バルブ本体２内には第１のバルブシート７
が設けられている。第１のバルブシート７はピストン４
の前部の傘形の端部すなわちベベル端部を受容して、バ
ルブのインレット８とアウトレット９との間の連通を遮
断してバルブを閉じる。アクチュエータ１２は小ねじ１
３によってバルブ本体２へ取付けられている。アクチュ
エータ１２はシリンダ１５内にピストン１４を有する。
切り換えバルブ（図示されていない）と連通した流体ラ
イン１６，１７は、この発明のバルブが動作していると
きにはシリンダ１５からの流体を加圧したり放出したり
する。
【０００８】バルブステム２０はピストン１４によって
駆動される。バルブステム２０はバルブ部材を有する。
バルブ部材はバルブ本体２上に設けられた第２のバルブ
シート２２へ着座するための傘状の面すなわちベベル面
２１を有する。バルブステム２０の前端部にはポペット
バルブ２３がバルブステムのねじ部２０Ｂ上に取付けら
れている。ポペットバルブは流体制御用のピストン４の
前面５に着座する。ポペットバルブを流体が漏れない状
態で着座させるために、ピストン４には開口部が設けら
れている。図３及び図４からわかるように、バルブステ
ム２０には円盤状のディフューザ２４も設けられてい
る。ディフューザ２４はショルダ２０Ａとポペットバル
ブ２３のシャンク２５によってバルブステム上で位置が
保持されている。シャンクの内部にはバルブステム２０
のねじ部２０Ｂを受容するためのねじ部が設けられてい
る。ディフューザ２４は開口部２４Ａを有する。開口部
２４Ａはチャンバ３の中へ流体を流れ込まさせない。
【０００９】ベント通路２７はチャンバ３から圧縮流体
を受容し、これをチェックバルブ２８を介してバルブの
アウトレット９へ導く。バルブが開いてバルブシート２
２からベベル面２１が離れると、ベント通路２７の中を
流体が流れる。ピストン４に設けられた穴１０は流路と
して働き、ポペットバルブ２３を受容する。ベント２６
はピストン４からの浸潤がわかるようにしている。螺旋
ばね２９がバルブステム２０を前方へ付勢している。
【００１０】図５及び図８には改良された別のバルブが
参照番号３０で表されている。バルブ３０は軸上に位置
が揃えられた流入ライン３１及び流出ライン３２中に設
置される。流入ライン３１及び流出ライン３２はインレ
ットポート３３及びアウトレットポート３４の中へそれ
ぞれ固定されている。バルブ本体３５はハウジング３６
を有する。流体はハウジング３６の中をインレットポー
ト３３からアウトレットポート３４まで通路３７，３
８，３９，４０を介して流れる。バルブ本体３５はさら
にヘッド４２を有する。ヘッド４２はチャンバ４３の一
部を形成している。ヘッド４２に設けられた穴４４には
ピストン４５が摺動可能に取付けられている。ピストン
４５は前面４６と、後面４７Ａ，４７Ｂを有する。後面
４７Ａ，４７Ｂを合わせた全面積は前面４６よりも大き
い。
【００１１】バルブ本体３５は第１のバルブシート５０
を有する。第１のバルブシート５０にはピストン４５の
外側のベベル端部が着座してバルブを閉じる。アクチュ
エータ５２はバルブ本体３５の一部であるキャップ５３
を有する。キャップはキャップスクリュ５４によってバ
ルブ本体３５の残りの部分に固定されている。シリンダ
５５（空気圧式であることが好ましい）がキャップ５３
の中に形成されている。シリンダ５５はシールを備えた
ピストン５６を受容している。ピストンはステム５７へ
連結されている。ステム５７の上にはベベル面６０を有
するバルブ部材が設けられている。ベベル面６０はステ
ムが前方に移動してチャンバ４３をベント通路６２から
閉じると第２のバルブシート６１へ着座する。ステム５
７の前端部にはねじ部５７Ｂが設けられている。ねじ部
５７Ｂの上にはポペットバルブ６４が配置されている。
ポペットバルブ６４は穴５９の中に取付けられており、
ピストン４５の前面４６に着座する。ステム５７の上に
はディフューザ６５も設けられている。ディフューザ６
５は円盤形状をしており、確実にステム５７と一緒に動
けるような状態にステム５７へ取付けられている。螺旋
ばね４９はピストン４５を閉じた状態へ前方に付勢して
いる。バルブ本体のヘッド４２はキャップ５３と中間の
バルブ本体部材６７へキャップスクリュ６８によって固
定されている。キャップスクリュ６８はヘッド４２の周
辺に間隔をおいて配置されている。各スクリュはヘッド
に形成された穴と、中間のバルブ本体部材６７に位置を
揃えて設けられた穴の中を延びている。ねじ部を備えた
ソケットがウェブ７０に設けられている。ウェブ７０は
シリンダ５５のまわりに間隔をおいて配置されており、
ウェブ７０のソケットはキャップスクリュ６８のねじ部
が設けられた端部を受容している。従って、ヘッド４２
と中間のバルブ本体部材６７はキャップ５３へ固定され
ており、インレットポート３３とアウトレットポート３
４との間で流体が通路３７，３８，３９，４０を通って
軸方向に流れる。ベント用のボールチェックバルブ６３
が設けられている。
【００１２】シリンダ５５への流体の供給やシリンダ５
５からの流体の排出は通路７２，７３によって行われ
る。通路７２，７３は流体導管によって供給を受けるフ
ィッティング７４，７５をそれぞれ有する。
【００１３】以下でのバルブ動作に関する説明はここに
示されているこの発明のバルブアセンブリの両方に当て
はまる。バルブ動作の順序は両方のバルブで同じである
が、流れのパターンは説明した二つの実施例では角形に
曲がった方向及び軸方向である。図１においてシリンダ
１５の閉止端部へ流体ライン１７を介して圧縮流体を入
れると、ピストン１４は前方へ移動してポペットバルブ
２３とディフューザ２４を同じ方向に動かす。ディフュ
ーザ２４は前進するとピストン４の後面６Ｂへ当接し、
ピストンをシート７の方へ移動させる。ライン圧力を有
する流体は着座していないポペットバルブ２３を通り越
して後方へ流れる。この流体はディフューザの開口部２
４Ａを通ってチャンバ３の中へ流れることがないように
なっている。ベベル面２１がバルブシート２２と当接し
てチャンバ３から流体が流れないようにブロックするま
で、ピストン４はアクチュエータ１２によってシート７
の方へ移動し続ける。従って、ベベル面２１が閉じる
と、ポペットバルブ２３を介して入るライン圧力によっ
てチャンバ３が加圧される。この圧力はピストンの後面
６Ａ，６Ｂの両方へ作用してピストン４に最後の移動を
行わせて、面積の小さい前面５をシート７へ着座させ
る。こうしてバルブは閉じられ、アクチュエータ１２を
次に駆動するまで閉じたままに保持される。流体ライン
１６を介してアクチュエータのシリンダ１５の中に圧力
を入れ、ピストン１４の後方への移動を開始させ、ポペ
ットバルブ２３をピストンの前面５へ着座させると、ピ
ストン４が後方へ移動してバルブアセンブリが開く。そ
れと同時にベベル面２１がバルブシート２２から離れ、
ベント通路２７を通じてチャンバ３を開放する。チャン
バ３内の流体圧力がベント通路２７及びチェックバルブ
２８を通じてアウトレット９に放出されると、ライン圧
力がピストンの前面５に作用する。ピストンの前面５に
作用するライン圧力によってピストンは後方へ移動し、
バルブアセンブリが開かれる。
【００１４】この発明の好ましい実施例一つでは、ピス
トン４及びピストン４５の前面５及び前面４６よりも４
６％大きい面積を有する後面６Ａ，６Ｂ及び後面４７
Ａ，４７Ｂを用いている。
【００１５】上述した実施例は単に説明のためのもので
あり、発明を制限するものではない。従って、この発明
はその精神及び範囲から逸脱しない限り如何なる形によ
っても実現が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるバルブの縦断面図である。
【図２】閉じた状態におけるバルブの図１と同様の縦断
面図である。
【図３】図１の３−３線縦断面図である。
【図４】図３の右側から見た側面図である。
【図５】この発明による別のバルブの縦断面図である。
【図６】閉じた状態におけるバルブの図５と同様の図で
ある。
【図７】図５の７−７線縦断面図である。
【図８】図５の８−８線縦断面図である。
【符号の説明】
２ バルブ本体 ３ チャンバ ４ ピストン ５ 前面 ６Ａ，６Ｂ 後面 ７ バルブシート ８ インレット ９ アウトレット １２ アクチュエータ １４ ピストン ２０ バルブステム ２１ ベベル面 ２２ バルブシート ２３ ポペットバルブ ２６ ベント ３３ インレットポート ３４ アウトレットポート ３５ バルブ本体 ４５ ピストン ５０ バルブシート ５２ アクチュエータ ５６ ピストン ５７ ステム ６０ ベベル面 ６１ バルブシート ６４ ポペットバルブ

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バルブ本体と、 ピストンと、 前記バルブ本体の中に設けられたベントと、 バルブステムと、 アクチュエータと、を有し、前記バルブ本体がインレッ
    ト及びアウトレットと、前記インレットに近接して前記
    バルブ本体上に設けられた第１のバルブシートとを有
    し、前記ピストンが前記バルブシートと係合可能である
    とともに前記バルブ本体内に設けられたチャンバの中で
    可動であり、前記ピストンが前記インレットと連通した
    前面と、前記チャンバの一部を形成し前記前面よりも大
    きい面積を有する後面とを有し、前記ベントが前記チャ
    ンバ及び前記アウトレットと制御された状態で連通して
    おり、前記バルブステムがピストンの前記前面の中に設
    けられたポペットバルブと、前記バルブステムに沿って
    設けられたバルブ部材とを有し、前記バルブ部材が前記
    チャンバから前記ベントを通って流れる流体の流れを前
    記バルブ本体に設けられた第２のバルブシートと協働す
    ることによって制御し、前記アクチュエータが前記バル
    ブステムへ連結されており、このバルブステムを一方の
    方向へシフトさせることによって前記ポペットバルブの
    着座状態を外すとともに前記バルブ部材を閉じ、前記イ
    ンレットから前記チャンバの中へ流体を流入させ、チャ
    ンバを加圧して前記ピストンの後面を付勢して前記ピス
    トンを前方へシフトさせることによって前記第１のバル
    ブシートと係合させて前記インレットを閉じ、前記アク
    チュエータが反対方向にも動作可能であって、前記バル
    ブステムを後退させて前記ポペットバルブを閉じるとと
    もに前記バルブ部材を開き、前記チャンバ内の圧力を放
    出して、前記インレット内の流体圧力によって前記ピス
    トンを後方へシフトさせてインレットとアウトレットを
    連通させるアクチュエータ付きバルブ。
  2. 【請求項２】 前記バルブ本体がハウジングを有し、こ
    のハウジングがハウジングの両端に配置された前記イン
    レット及びアウトレットを形成している請求項１記載の
    アクチュエータ付きバルブ。
  3. 【請求項３】 前記アクチュエータが圧力に反応するタ
    イプのものである請求項１記載のアクチュエータ付きバ
    ルブ。
  4. 【請求項４】 バルブ本体と、 流体制御部材と、 アクチュエータと、 前記アクチュエータによって軸方向に位置付けされるス
    テムと、を有し、前記バルブ本体がライン圧力を受ける
    インレットとアウトレットとを有するとともにチャンバ
    を形成しており、前記流体制御部材が前記チャンバ及び
    前記インレットの中の流体圧力に反応して前記バルブ本
    体内において直線運動を行い、前記インレットから前記
    チャンバへ流体を流入させるための流路が前記流体制御
    部材の中に設けられており、前記ステムが前記インレッ
    トから前記流路を通って前記チャンバ内へ流れる流体を
    制御するためのバルブを有し、前記ステム上に設けられ
    たバルブ部材はステムが前の位置にあるときには前記チ
    ャンバからの流体の放出をブロックし、前記ステム上に
    設けられた部材は前記流体制御部材に最初の閉鎖運動を
    行わせ、前記ステムの前記閉鎖運動によって前記バルブ
    が着座状態から外れ、前記流路を通じて前記チャンバ内
    へ流体圧力が入るとともに前記バルブ部材が閉じて前記
    チャンバからの流体の放出がブロックされ、前記流体制
    御部材は寸法が異なる前面及び後面を有し、前記後面の
    面積が前記前面の面積よりも大きくて前記チャンバ内の
    流体圧力が前記流体制御部材の最終の閉鎖運動に寄与
    し、前記インレット内のライン圧力が流体制御部材の前
    面に作用して前記流体制御部材が後方への開放運動を行
    うことによってバルブアセンブリが開かれるバルブアセ
    ンブリ。
  5. 【請求項５】 前記バルブがポペットバルブであり、前
    記流体制御部材の前記前面が前記ポペットバルブに対す
    るシートを有する請求項４記載のバルブアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記バルブ本体がハウジングを有し、前
    記インレット及び前記アウトレットが前記ハウジング上
    の相互に対向する側に設けられている請求項４記載のバ
    ルブアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記チャンバから前記アウトレットへ流
    体を導くために、前記バルブ本体に前記アウトレットと
    連通した流路が形成されている請求項４記載のバルブア
    センブリ。
  8. 【請求項８】 前記ステム上に設けられた前記部材が前
    記ステム及び前記ポペットバルブを開いた位置へ付勢す
    るばね部材を有する請求項４記載のバルブアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記ステムが前記チャンバの中へ流体が
    流入しないようにしているディフューザを有する請求項
    ４記載のバルブアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 バルブ本体と、 ピストンと、 アクチュエータと、 前記アクチュエータによって位置付けされるバルブステ
    ムと、を有し、前記バルブ本体がインレットと、アウト
    レットと、前記インレット近傍に設けられたバルブシー
    トと、前記バルブ本体の中に設けられたチャンバとを有
    し、前記ピストンが前記バルブシートと当接してバルブ
    を閉じ、前記ピストンが前記インレット内の流体圧力を
    受ける前面を有し、また前記ピストンが前記前面よりも
    大きい面積を有し前記チャンバ内の流体圧力を受ける後
    面を有し、前記バルブステムが前記ピストンの中を貫い
    て延びており、前記ステム上に設けられた第１のバルブ
    部材はこれが開いたときには前記インレットから前記チ
    ャンバ内へ流体を流し、これと同時に前記ステム上に設
    けられた第２のバルブ部材は前記チャンバからの流体の
    放出をブロックし、その結果チャンバが加圧されるとと
    もにピストンが前進して前記バルブシートと係合してバ
    ルブが閉じられ、前記アクチュエータが前記第１のバル
    ブ部材を閉じて前記第２のバルブ部材を開くように前記
    ステムを位置付けすると、前記インレット内の流体圧力
    によって前記ピストンの着座状態が外されて前記インレ
    ットから前記アウトレットへ流体が流されるバルブ。
  11. 【請求項１１】 前記バルブステムがばねで前方へ付勢
    されており、前記第１のバルブ部材が前記ピストンに対
    する着座状態から外れた位置の方へばねで付勢されてい
    る請求項１０記載のバルブ。
  12. 【請求項１２】 前記第２のバルブ部材はピストンがバ
    ルブシートと当接する直前で前記チャンバからの流体の
    放出をブロックし、それによって前記チャンバ内の流体
    圧力によってピストンがバルブシートに着座させられる
    請求項１０記載のバルブ。
  13. 【請求項１３】 前記第１のバルブ部材が前記ピストン
    内に摺動可能に収容されたポペットバルブである請求項
    １０記載のバルブ。
  14. 【請求項１４】 前記バルブ本体がハウジングを有し、
    このハウジングが軸方向の流路を有し、前記ピストンが
    着座状態から外れると前記流路の中を流体が流される請
    求項１０記載のバルブ。
JP3997294A 1993-03-10 1994-03-10 アクチュエータ付きバルブ Pending JPH074559A (ja)

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US08/029,108 US5263679A (en) 1993-03-10 1993-03-10 Valve with actuator
US029108 1993-03-10

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Publication Number Publication Date
JPH074559A true JPH074559A (ja) 1995-01-10

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ID=21847265

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JP3997294A Pending JPH074559A (ja) 1993-03-10 1994-03-10 アクチュエータ付きバルブ

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US (1) US5263679A (ja)
JP (1) JPH074559A (ja)
CN (1) CN1093784A (ja)
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DE (1) DE4406048A1 (ja)
FR (1) FR2702539A1 (ja)
GB (1) GB2275987B (ja)
IT (1) IT1269299B (ja)

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