JPH07505944A - 圧力下で流れる流動媒体の制御弁 - 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】 圧力下で流れる流動媒体の制御弁 本発明は、人口開口部および出口開口部と、そこを軸線方向に貫流する媒体を有 する人口部材と、入口部材に対して閉鎖位置と開放位１間で軸線方向に移動可能 なスリーブ形状をなす制御部材とを具備し、閉鎖位置では出口開口部が閉鎖され 、開放位置では出口開口部が開放され、更に、半径方向に突出する第１の弾性的 なシールリングと、制御部材の閉鎖位置において第１シールリングに対して密封 的に押圧されることができる第１の環状のシール縁部とを具備する、圧力下で流 れる流動媒体の制御弁に関する。

この種の弁はＤＤ２４５．９３７ＡＩから公知である。しかしながら、この弁の 制御部材は、その周りを常に流れる流動媒体を有さす、制御部材は大気圧に自由 にさらされる。制御部材が移動されるときにこの制御部材は常に、人口部材を包 囲するシールに沿って摺動するので、制御部材を移動させるためにかなり大きな 力が必要である。

このような弁が採鉱や地下作業に使用される場合には、弁は、中央制御装置から それ自体の公知のデータ線を介して制御され且つ給電される。考えられる爆発の 危険性に鑑みてこれらのデータ線には小さな電流しか流すべきではないので、弁 への供給は、低い固有の電流要求と、従ってできるだけ小さい作動力とを必要条 件とする。

しかしながら、上述の目的のための従来の標準的な弁は、大きな作動力を必要と し、従って高い固有の電流要求を有する。本発明の目的は、はとんど力を使わず に容易に開閉するようにこの種の弁を改良することにあり、またこの弁は特に、 非常に高い圧力下で流れる流動媒体の制御を可能にすることを意図される。

本発明によれば、この目的は、この種の弁において、移動可能な制御部材が弁ハ ウジングによって包囲され、制御部材において軸線方向の合成圧力が本質的に存 在しないように圧力下で流れる流動媒体が制御部材と弁ハウジング間の空間に作 用して、制御部材が大きな力を使わずに移動可能であるようにすること、半径方 向に突出する第２の弾性的なシールリングが第１シールリングに対して軸線方向 に間隔を隔てた関係で設けられること、並びに第２の環状のシール縁部が、制御 部材の閉鎖位置において第２シールリングに対して密封的に押圧されるようにな っていることによって達成される。

以下の本発明の好ましい実施例の説明は添付図面との関連において本発明を更に 詳しく説明するのに役立つ。

図１は、圧力下で流れる流動媒体を制御する本発明による弁の閉鎖位置における 断面図であり、 図２は、図１に示す弁の開放位置における断面図であり、回３は、管状の入口部 材と入口部材上で軸線方向に移動可能なスリーブ形状をなす制御部材の詳細を閉 鎖位置で示す拡大断面図であり、 図４は、本発明による弁の第２の実施例の閉鎖位置における断面図であり、 図５は、本発明による弁の第３の実施例の開放位置における断面図であり、 閲６は、本発明による弁の第４の実施例の開放位置における断面図であり、 図７は、本発明による弁の第５の実施例の開放位置における断面図である。

図１に閉鎖位置で示す弁１は、好ましくは金属からなる弁ハウジング２を有し、 弁ハウジング２内に軸線方向の弁穴３が形成される。

弁穴３内には管状の、好ましくは同様に金属からなる内側部材または入口部材４ が配置され、この入口部材の一方の端部にはねじが設けられた入口開口６が設け られ、入口部材の他方の端部には開放した出口領域７が配置される。管状の入口 部材４はねじ８によって弁ハウジング２に剛固に且つ密封的に結合される。更に 、カバープレート９がねし１１によって弁ハウジング２に取り付けられ、このカ バープレート内に同様にねじが設けられた出口開口部１２が位置する。

管状の入口部材４は、好ましくは金属からなるスリーブ状の外側部材または制御 部材１３によって包囲されており、制御部材１３は管状の入口部材４上に軸線方 向に移動可能に配置されている。スリーブ状の制御部材の外周面に溝１４が形成 されており、この溝内に突出部１６が駆動部材として係合する。突出部１６は、 ねじ付きロッド１８上に嵌着されたナノＨ７と一体的に結合されている。ねじ付 きロッド１８にはシャフト１９が剛固に結合されている。このシャフトの回転に よってナノ［７及び突出部１６の軸線方向の移動がもたらされ、その結果スリー ブ状の制御部材１３が管状の入口部材４に対して軸線方向に移動され、斯くして 弁１がその閉鎖位置から開放位置へ、およびその逆に切り替えられる。シャフト １９には例えば電流消費の少ない不図示の小さい電動機を結合することができる 。弁１の手動操作も可能である。

その中に協働するナソ目７付きのねし付きロッド１９が位置する空間２２を含む 弁の内部空間２１全体（弁穴３）は常に、特に開放位置において、圧力下にある 流動媒体、例えば水、オイルなどで満たされている。このようにしてスリーブ状 の制御部材１３は圧力下にある媒体によって完全に包囲されており、制御部材１ ３はほぼ力を使わずに入口部材４に対して移動されることができる。

弁１の図１に示す閉鎖位置においては入口開口部６は出口開口部１２に対して密 封的に閉鎖されている。スリーブ状の制御部材１３は管状の内側部材４上で閉鎖 位置へ、図１において右側へ、押し込まれる。

図２においては弁１は開放位置において示されているので、圧力下にある流動媒 体は入口開口部６から内部空間２１と出口領域７とを介して出口開口部１２内へ 通る。その場合にスリーブ状の制御部材１３は管状の入口部材４に沿って開放位 置へ、図２において左側へ移動されている。

図３は、弁ｌの閉鎖位置において、管状の入口部材４と、入口部材上で軸線方向 に移動可能なスリーブ状の制御部材１３とを示す拡大断面図である。人口部材４ の外周面には環状の溝２４ａが形成されている。人口部材４の外周面を半径方向 に幾分越えて突出する、断面がほぼ矩形または円形の第１のシールリング２４ｂ （Ｏリングシール）がこの溝内に挿入される。スリーブ状の制御部材１３上の第 １の環状のシール縁部２５が溝２４ａおよびシールリング２４ｂと協働し、かつ 溝２４ａおよびシールリング２４ｂに隣接して位置する。このシール縁部２５は 弁の閉鎖位置においてシールリング２４ｂ上に係合せしめられる。

溝２４ａ、シールリング２４ｂおよびシール縁部２５は弁の入口開口部６の近傍 に配置されている。

弁１の出口開口部１２の近傍には、スリーブ状の制御部材１３の内周面上に配置 された環状の溝２６ａが形成されている。内周面を幾分越えて突出する第２のシ ールリング２６ｂ（Ｏリングシール）がこの溝内に挿入される。溝２６ａ及びシ ールリング２６ｂの近傍において管状の入口部材４の外周面に配置された第２の シール縁部２７が弁１の閉鎖位置において、シール縁部２５がシールリング２４ ｂ上に当接するのとほぼ同時にシールリング２６ｂ上に係合する。その場合にシ ール縁部２５．２７は円形線に沿って、即ち比較的小さい面積でシールリング２ ４ｂ、２６ｂ上に密封的に係合する。管状の入口部材４とスリーブ状の制御部材 １３との間に中間空間２１ａが形成され、これらの空間は閉鎖位置においてはシ ールの欠如のために圧力下にある流動媒体で満たされる。

弁の機能方法は図１および図２から図３との関連において明かである。弁１の開 放位置（図２）において、スリーブ状の制御部材１３は管状の入口部材４に対し て軸線方向に、第１および第２のシール縁部２５．２７が第１および第２のシー ルリング２４ｂ、２６ｂから離れるように、図２において左側へ移動される。こ れにより、圧力下にある流動媒体が出口領域７と出口開口部１２とを通って流出 することが可能にされる。

閉鎖位置（図１および図３）においてシール縁部２５．２７は、スリーブ状の制 御部材１３が管状の入口部材４上で軸線方向（図２において右側）へ移動するこ とによって、はぼ同時に夫々シール縁部に対向する位置にあるシールリング２４ ｂ、２６ｂ上に係合する。一方、空間２１ａ内に連続的に位置し、圧力下で流れ 、かつ制御部材１３を全側面上で包囲する媒体は、制御部材１３がほとんど力を 使わずに移動されることを可能にする。

閉鎖プロセスの間に空間２１ａ内に圧力が形成され、この圧力が二つのシールリ ング２４ｂ、２６ｂを二つの比較的鋭いナイフ状のシール縁部２５．２７に押圧 する。これにより、シールリングが幾分変形され、シールリングは、シール縁部 ２５．２７において夫々円形線状のシール領域を形成する。更に、ノールリング ２４ｂ、２６ｂは、夫々その背後に位置する空間内の吸引作用によって流れる媒 体によりシール縁部２５、２１に押圧される。この位置においては弁１は入口開 口部６を出口開口部１２に対して閉鎖しない。

弁１は容易に、即ちほとんど力を使わずに開放されることができる。なぜならば 、二つのシールリング２４ｂ、２６ｂにおいて二つのシール縁部２５．２７が夫 々単に円形線状のシール領域を形成するだけであって、これらのシール領域は、 流れる流動媒体の圧力が高い場合でも小さい力を使うだけでシールリングから分 離されることができるからである。

このようにして弁の開閉は力をほとんど使わずに可能になる。更に、弁１は、力 を使わずに閉鎖状態および開放状態に保持されることができる。その結果、弁は 、モータ駆動なしで且つ駆動電流なしで閉鎖状態または開放状態に保持されるこ とができる。なぜならば、ひとたび開放位置または閉鎖位置に到達すると、開閉 に必要なサーボモータが作動される必要がないからである。従って弁は開放状態 または閉鎖状態において完全に「電流なし」で作動され、かつ開放工程および閉 鎖工程のためには非常に小さいサーボモータと最少の電流しか必要としない。

円形断面を有するシールリング２４ｂ、２６ｂの代わりに、例えば方形、半円形 、三角形または楕円形の断面を有するシールリングも可能である。

更に、管状の入口部材を半径方向に幾分越えて、またはスリーブ状の制御部材１ ３を半径方向に幾分越えて突出するシールリング２４ｂ。

２６ｂは、入口部材４または制御部材１３上に剛固に配置されたプラスチック製 の突出部によって置き換えられることもできる。これらの突出部に夫々対向して 位置し且つ好ましくは金属材料からなるシール縁部２５．２７がこれらのプラス チック製突出部上に載る。

更に、プラスチック製の突出部の代わりに金属製の突出部が使用される場合には 、互いに直接的に当接する二つの金属縁部または金属表面によって良好なシール 作用が達成されることもできる。

本発明によれば、低い製造コスト（例えば厳密な公差が必要とされない）で製造 されることができ、はぼ力を加えずに直接的に作動されることができ、各切換え 位置（開放位置または閉鎖位置）において電流なしで運転されることができ、か つ非常に高い圧力に対しても密封される弁が提供される。従ってこの弁は特に採 鉱または地下作業に使用するのに適している。更に、飲料水供給部内およびガス 装置内および圧縮空気装置内にこの弁を使用することが可能である。

図４は弁の変更した第２の実施例を示すものであって、ここでは図１から図３に 比べて出口領域７が変更され、かつシール縁部２７は、図１から図３の場合のよ うに固定した内側部材４上に形成されるのではなく、同様に固定したカバープレ ート９の突出部分１０上に形成されている。出口領域７は部分１０とカバープレ ート９間に位置する。

その他においては図４に示す弁は図１から図３に示す弁と同様に機能する。

図１から図３に示す実施例および図４に示す実施例においては、固定的に保持さ れたリングシール２４ｂが制御部材１３上に設けられた対応する移動可能なシー ル縁部２５と相互に作用し、かつ制御部材１３と共に移動可能なリングシール２ ６ｂが固定のシール縁部２７と相互に作用する。その場合に図１から図３に示す 実施例では、固定したシール縁部２７が入口部材４上に形成され、図４に示す実 施例では、固定したシール縁部２７がカバープレート９の部分１０上に形成され る。

図５に開放位置で示す弁の第３の実施例は圓１から図３および図４に示す二つの 実施例とは異なり、第１のソールリング２４ｂが制御部材１３の外側面上に形成 され、かつ第１シールリング２４ｂが制御部材と共に移動可能となっている。シ ールリング２４ｂは、弁ハウジング２の内側面上に固定的に形成された第１のシ ール縁部２５と相互に作用する。

第２のシールリング２６ｂはカバープレート９の突出部分１０上に固定的に配置 され、第２シールリング２６ｂは、移動可能な制御部材１３の端部に形成された 第２のシール縁部２７と相互に作用する。ねじ３２によって部分１０内に強固に 保持されたワッシャ３１はシールリング２６ｂを、部分ＩＯ内の関連する環状溝 内に保持する。その他においては図５に示す実施例は回１から図４に示す各実施 例と同様に機能する。

図６および図７に開放位置で示す弁の更に別の各実施例においては、互いに対応 する部分には図１から図５におけるのと同一の参照符号が付されている。しかし ながら、図１から図５においては固定したシールリング（例えば図５のシールリ ング２６ｂ）と、制御部材１３と共に移動可能なシールリング（例えば図５のシ ールリング２４ｂ）とが夫々設けられ、それらが対応する移動可能な又は固定し たシール縁部（図５におけるシール縁部２７および２５）と相互に作用するのに 対し、圓６および図７に示す各実施例においては、第１および第２のシールリン グ２４ｂ、２６ｂは共に固定的または共に移動可能であるように配置され、第１ および第２のシールリングが、共に移動可能な又は共に固定したシール縁部２５ ．２７と相互に作用するようになっている。

図６においては第１および第２のシールリング２４ｂ、２６ｂは、固定している ように、即ち移動不能であるように、弁ハウジング２及びカバープレート９の部 分１０の対応する環状溝内に夫々保持される。

これらのシールリング２４ｂ、２６ｂは制御縁部２５および２７と夫々相互に作 用する。これら制御縁部２５．２７は図示のように制御部材１３上に形成され、 かつ制御部材と共に移動可能となっている。

最後に、図７に示す実施例においては、制御部材１３上に形成され且つこの制御 部材と共に移動可能となっている第１および第２のシールリング２４ｂ、２６ｂ が、弁ハウジング２上およびカバープレート９の突出部分１０上に夫々固定的に 形成された第１および第２のシール縁部２５．２７と相互に作用する。

図６および図７は弁をそれぞれ開放位置で示している。シール縁部２５．２７が 夫々シールリング２４ｂおよび２６ｂ上に密封的に当接するまで制御部材１３が これらの図において右側に移動されることによって、弁は閉鎖位置に移行される 。その他は図６と図７に示す各実施例は図１から図４に示す各実施例と同様に機 能する。特に、図５から図７においても、例えばモータによって駆動される突出 部１６が制御部材１３の溝１４内に係合することができる。図５から図７に示す 各実施例においては制御部材１３の一側だけが入口部材４内で案内される。この 場合には弁ハウジング２の内側面部分が、制御部材１３の追加の案内作用をする のに役立つ。

シールリング２４ｂ、２６ｂの配置が異なることによって、図１から図４に示す 各実施例と図５から図６に示す各実施例との間にはさらに別の差異が存在する。

即ち、図１から図４に示す各実施例においては、弁の閉鎖状態において入口開口 部６と、駆動部材１６を内包する空間２２との間には接続が存在しない。なぜな らば、このような接続はシール２４ａによって阻止されるからである。一方、図 ５から図６に示す各実施例においては、回５から図７に基づいて容易にわかるよ うに、弁の閉鎖状態においてこのような接続が、制御部材１３を通り越して存在 する。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１３４条の８） 平成６年１０月２ｂ日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力下で流れる流動媒体の制御弁（１）であって、入口開口部（６）および 出口間口部（１２）と、そこを軸線方向に貫流する媒体を有する入口部材（４） と、入口部材（４）に対して閉鎖位置と開放位置間で軸線方向に移動可能なスリ ーブ形状をなす制御部材（１３）と、半径方向に突出する第１の弾性的なシール リング（２４ｂ）と、制御部材（１３）の閉鎖位置において第１シールリング（ ２４ｂ）に対して密封的に押圧されるようになっている第１の環状のシール縁部 （２５）とを具備する、圧力下で流れる流動媒体の制御弁（１）において、 移動可能な制御部材（１３）が弁ハウジング（２）によって包囲され、制御部材 （１３）において軸線方向の合成圧力が本質的に存在しないように圧力下で流れ る流動媒体が制御部材（１３）と弁ハウジング（２）間の空間に作用して、制御 部材（１３）がほとんどカを使わずに移動可能であるようにし、 半径方向に突出する第２の弾性的なシールリング（２６ｂ）が第１シールリング （２４ｂ）に対して軸線方向に間隔を隔てた関係で設けられ、 制御部材（１３）の閉鎖位置において第２の環状のシール縁部（２７）が第２シ ールリング（２６ｂ）に対して密封的に押圧されるようになっていることを特徴 とする圧力下で流れる流動媒体の制御弁。 ２．弁（１）に設けられた二つのシールリング（２４ｂ，２６ｂ）の内一方（２ ４ｂ）が固定的に形成されると共に他方（２６ｂ）が制御スライダ（１３）と共 に移動可能であるように形成され、制御スライダ（１３）と共に移動可能なシー ル縁部１（２５）が、固定したシールリング（２４ｂ）と協働し、固定したシー ル縁部（２７）が移動可能なシールリング（２６ｂ）と協働することを特徴とす る請求項１に記載の弁（図１から図３；図４；図５）。 ３．第１のシールリング（２４ｂ）が入口部材（４）上に固定的に形成され、第 １のシール縁部（２５）が移動可能な制御部材（１３）上に形成され、第２のシ ールリング（２６ｂ）が移動可能な制御部材（１３）上に形成され、第２のシー ル縁部（２７）が入口部材（４）上に固定的に形成されることを特徴とする請求 項２に記載の弁（図１から図３）。 ４．第１のシールリング（２４ｂ）が入口部材（４）上に固定的に形成され、第 １のシール縁部（２６）が移動可能な制御部材（１３）上に形成され、第２のシ ールリング（２６ｂ）が移動可能な制御部材（１３）上に形成され、第２のシー ル縁部（２７）が、弁ハウジング（２）に連結され且つ出口開口部（１２）を包 囲するカバープレート（９）上に固定的に形成されることを特徴とする請求項２ に記載の弁（図４）。 ５．第１のシールリング（２４ｂ）が移動可能な制御部材（１３）上に形成され 、第１のシール縁部（２５）が弁ハウジング（２）上に形成され、第２のシール リング（２６ｂ）が、弁ハウジング（２）に連結され且つ出口開口部（２）を包 囲するカバープレート（９）上に固定的に形成され、第２のシール縁部（２７） が移動可能な制御部材（１３）上に形成されることを特徴とする請求項２に記載 の弁（図５）。 ６．二つのシールリング（２４ｂ，２６ｂ）が弁（１）上に固定的に形成され、 制御スライダ（１３）と共に移動可能なシール縁部（２５，２７）が各シールリ ング（２４ｂ，２６ｂ）と協働することを特徴とする請求項１に記載の弁（図６ ）。 ７．二つのシールリング（２４ｂ．２６ｂ〕が制御スライダ（１３）と共に移動 可能であるように形成され、固定したシール縁部（２５，２７）が各シールリン グ（２４ｂ，２６ｂ）と協働することを特徴とする請求項１に記載の弁（図７） 。 ８．流動媒体で満たされ且つその両端部においてシールリング（２４ｂ，２６ｂ ）によって限定された空間（２１ａ）内において二つのシールリング（２４ｂ， ２６ｂ）が、閉鎖位置においてほぼ同時に関連するシール縁部（２５，２７）に 対して密封的に押圧されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の 弁。 ９．シールリング（２４ｂ，２６ｂ）が、半径方向に突出するように周方向の溝 （２４ａ，２６ａ）内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の弁。 １０．シールリング（２４ｂ．２６ｂ）が、少くとも部分的に丸い断面形状を有 するＯリングであることを特徴とする請求項１に記載の弁。 １１．シールリング（２４ｂ，２６ｂ）が、少くとも部分的に角張った断面形状 を有するＯリングであることを特徴とする請求項１に記載の弁。 １２．シールリング（２４ｂ，２６ｂ）が金属製の突出部として形成されること を特徴とする請求項１に記載の弁。 １３．シールリング（２４ｂ，２６ｂ）が環状のプラスチック製突出部として形 成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。 １４．周方向に延びる溝（１４）が、スリーブ形状をなす制御部材（１３）の外 周面内に配置され、制御部材（１３）を移動させるための駆動部材（１６）が該 溝内に係合することを特徴とする請求項１に記載の装置。